增强现实显示器将把计算机生成的图形叠加到真实世界中。增强现实自从二十世纪七十年代早期Pong进入电子游戏厅以来,视频游戏走进我们的生活已经有30多年了。

增强现实显示器将把计算机生成的图形叠加到真实世界中。增强现实自从二十世纪七十年代早期Pong进入电子游戏厅以来,视频游戏走进我们的生活已经有30多年了。
增强现实的新技术,将通过增强我们的所见、所听、所感和所闻,进一步模糊真实世界与计算机所生成的虚拟世界之间的界线。从虚拟现实(创建身临其境的、计算机生成的环境)和真实世界之间的光谱来看,增强现实更接近真实世界。增强现实将图像、声音、触觉和气味按其存在形式添加到自然世界中。由此可以预见视频游戏会推动增强现实的发展,但是这项技术将不仅仅局限于此,而会有无数种应用。

从旅行团到军队的每个人都可以通过此技术将计算机生成的图像放在其视野之内,并从中获益。增强现实将真正改变我们观察世界的方式。想像您自己行走在或者驱车行驶在路上。通过增强现实显示器(最终看起来像一副普通的眼镜),信息化图像将出现在您的视野之内,并且所播放的声音将与您所看到的景象保持同步。这些增强信息将随时更新,以反映当时大脑的活动。在这篇文章中,我们将了解这项未来技术、其技术构成以及如何使用该技术。
增强现实系统的早期原型增强现实的基本理念是将图像、声音和其他感官增强功能实时添加到真实世界的环境中。听起来十分简单。而且,电视网络通过使用图像实现上述目的不是已经有数十年的历史了吗? 的确是这样,但是电视网络所做的只是显示不能随着摄像机移动而进行调整的静态图像。增强现实远比您在电视广播中见到的任何技术都要先进,尽管增强现实的早期版本一开始是出现在通过电视播放的比赛和橄榄球比赛中,例如Racef/x和添加的第一次进攻线,它们都是由SporTVision创造的。这些系统只能显示从一个视角所能看到的图像。下一代增强现实系统将显示能从所有观看者的视角看到的图像。
在各类大学和高新技术企业中,增强现实还处于研发的初级阶段。最终,可能到这个十年结束的时候,我们将看到第一批大量投放市场的增强现实系统。一个研究者将其称为"21世纪的随身听"。增强现实要努力实现的不仅是将图像实时添加到真实的环境中,而且还要更改这些图像以适应用户的头部及眼睛的转动,以便图像始终在用户视角范围内。下面是使增强现实系统正常工作所需的三个组件:
1.头戴式显示器
2.跟踪系统
3.移动计算能力
增强现实的开发人员的目标是将这三个组件集成到一个单元中,放置在用带子绑定的设备中,该设备能以无线方式将信息转播到类似于普通眼镜的显示器上。让我们分别来了解这个系统中的每个组件。
Hiball跟踪系统使用光学感应设备和内嵌LED的天花板跟踪小范围内的移动增强现实开发人员面临的最大挑战是需要知道用户相对于其周围的环境所处的位置。另外还有跟踪用户的眼睛和头部转动的问题。所以跟踪系统必须能识别这些运动,并且映射出与用户在任何特定时刻看到的真实世界相关的图像。限于当前的跟踪技术,目前的视频透视式显示器和光学透视式显示器通常在叠加的内容上都会有延迟。
增强现实要发挥其最大潜力,就必须在室外和室内都可以使用。目前,可用于大范围开放区域的最佳跟踪技术是全球定位系统(GPS)。但是,GPS接收器的精确度大致为10到30米,一般而言这个精确度还算不错,但是对于需要以毫米或更小单位来度量精确度的增强现实系统来说却不够好。如果映射的图像与您实际看到的事物距离大约10到30米,则增强现实系统就没有什么价值了。
有一些方法可以提高跟踪精确度。例如,军队使用的多重GPS信号。还有差分GPS,这种方法使用在已经过测量的区域。然后,系统会用带有天线的、能非常精确地知道其位置的GPS接收器,来跟踪您在该区域内的位置。这使用户可以确切地知道他们的GPS接收器有多么不准确,从而可以相应地调整增强现实系统。差分GPS可以达到分米级别的精确度。而正在开发中的一种更为精确的实时动态GPS甚至可以达到厘米级别的精确度。
在小空间内进行跟踪比在大空间内要容易。北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员已经开发出了一种非常精确的系统,它可以在大约46平方米的范围内工作。HiBall跟踪系统是由以下两个部分组成的光电跟踪系统:
六个用户佩戴式光学传感器
嵌入在特殊天花板内的红外线发光二极管(LED)

该系统利用已知的LED位置、已知的用户佩戴式光学传感器的几何原理,以及特殊的算法来计算和报告用户的位置和方向。该系统可以解析0.2毫米内的线性移动和0.03度以内的转动。它的更新速率超过1500Hz,延迟保持在大约一毫秒。
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