AR增强现实技术支持

识别与追踪技术

 

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在实现增强现实的过程中,需要对真实场景和信息进行分析,生成虚拟事物信息。

这两个步骤可能看起来很简单。 事实上,在实际过程中,需要将摄像头获取的真实场景的视频流转换为数字图像,然后通过图像处理技术来识别预设的标记。

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识别出地标后,以地标为参考,结合定位技术,增强现实程序确定增强现实环境中需要添加的三维虚拟物体的位置和方向,并确定三维虚拟物体的方向。数字模板。

将标记中的识别符号与预设的数字模板图像进行匹配,确定需要添加的三维虚拟物体的基本信息。

生成虚拟对象并使用程序根据识别的对象的位置将虚拟对象放置在正确的位置。 所涉及的识别、跟踪和定位问题是增强现实中最大的问题之一。

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要实现虚拟与现实事物的完美结合,就需要确定虚拟物体在现实环境中的准确位置和方向,否则增强现实的效果将大打折扣。

在真实环境中,由于真实环境的不完善性,或者说是复杂性,增强现实系统在这种环境中的效果远远不如在实验室的理想环境中。

由于现实环境中存在遮挡、焦点缺失、光照不均、物体运动过多等问题,增强现实的跟踪定位系统提出了挑战。

如果不考虑与增强现实交互的设备,实现跟踪定位的方式主要有两种:

图像检测方法

利用模式识别技术(包括模板匹配、边缘检测等)识别获得的数字图像中预设的标记、参考点和轮廓,然后根据其偏移距离和偏转角度计算变换矩阵,从而确定虚拟物体的位置。位置和方向。

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这种跟踪定位的方法不需要其他设备,且精确度很高,因此是增强现实技术中最常见的定位方法。

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在模板匹配过程中,系统会预先存储多个模板来匹配图像中检测到的标记来计算定位。

简单的模板匹配可以提高图像检测的效率,从而保证增强现实的实时性。

通过计算图像中标记的偏移和偏转,还可以实现三维虚拟物体的全方位观察。

模板匹配一般用于特定图片对应的三维成像。 设备扫描特定的图片,并将这些图片中的特殊标志与预先存储的模板进行匹配,以呈现三维虚拟模型。

例如,汽车商店的汽车模型卡和玩具公司的角色卡都可以使用模板匹配来增强现实。

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边缘检测可以检测人体的某些部位,还可以跟踪这些部位的运动,并将其与虚拟物体无缝融合。

例如,如果真手举起虚拟物体,摄像头可以通过跟踪用户手的轮廓和运动来调整虚拟物体的位置。 因此,适合很多商场的虚拟商品,经常使用边缘检测。

模式检测方法虽然简单、高效,但也有其缺点。

图像检测多用于相对理想的环境和近距离环境,这样得到的视频流和图像信息会清晰且易于进行定位计算。

而如果在室外环境中,光线的亮度、物体的遮挡以及对焦问题使得增强现实系统无法很好地识别图像中的地标,或者出现与地标相似的图像,这都会影响增强现实的效果。 这时就需要其他跟踪定位方法的辅助。

全球定位系统法

该方法基于详细的GPS信息来跟踪和确定用户的地理位置信息。

当用户在真实环境中行走时,可以使用该定位信息和用户相机的方向误差。 增强现实系统可以将虚拟信息和虚拟物体准确地叠加到环境景物和周围的人身上。

目前,由于智能设备的普及和智能手机的广泛使用,并且由于智能手机具有支持基于GPS定位方式的增强现实系统的基本组件:摄像头、显示器、GPS功能、信息处理器、数字指南针等.,并且它们融为一体,所以这种跟踪定位方式大多用在此类智能移动设备上。

一个称为增强现实浏览器的应用程序主要使用这种方法。

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增强现实浏览器可以运行在智能手机上,连接到互联网,搜索相关信息,然后让用户在真实环境中看到相关信息。

增强现实浏览器可以让用户了解摄像头方向上的几乎任何事物的信息,例如寻找附近但被遮挡的餐厅,或者获取用户对咖啡馆的评论。

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该定位方法适用于室外跟踪定位,可以克服光照等不确定因素的影响,重点研究室外环境下的图像检测方法。

事实上,在实际使用增强现实系统的环境中,往往不会采用单一的定位方法进行定向和定位。

例如,增强现实浏览器还将使用图像检测方法来检测某些符号,例如 QR 码。 识别二维码并进行模板匹配后,即可向用户提供信息。

增强现实技术

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目前的增强现实主要有以下三种显示技术:

●移动手持显示屏;

●视频空间显示和空间增强显示;

●可穿戴式显示器。

智能手机进行实时取景,并通过相应的软件显示叠加的数字图像,这就是移动手持显示器的一般工作方式。

平板电脑也越来越受欢迎,因为它们不断添加功能并且具有比智能手机更大的屏幕。

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手持增强现实标记,通过网络摄像机在视频窗口或监视器上显示虚拟叠加图像,就是视频空间显示方法。

具有增强现实功能的贺卡就是这样显示的。

用户收到贺卡后,登录相应的网站系统,将网络摄像头对准贺卡,用户就可以从显示屏上获取贺卡中存储的信息形成的虚拟物体和视频。

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空间增强显示技术利用包括全息投影在内的视频投影技术,在真实环境中直接显示虚拟数字信息。

该技术的系统不同于一般的增强现实系统,只适合个人使用。 相反,它可以与增强现实和周围环境相结合,并且不限于单个用户。

这项技术适用于大学或图书馆,可以同时向一群人提供增强现实信息。 控制组件还可以投影到相应的实体模型上,方便工程师交互操作。

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可穿戴显示器是一种类似眼镜的头盔式显示器,可以戴在用户的头上。 我们所熟悉和期待的Google Glass正是这种类型。

可穿戴显示器一般具有内置两个镜头和半透明镜子的小型显示器,广泛应用于飞行模拟、工程设计、教育培训等多个领域。

头戴式设备可以让用户更自然地体验增强现实,并且可以为用户提供更大的视野,给用户带来更强烈、更真实的“身临其境”的感觉。

互动技术

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最基本的增强现实人机交互是让用户查看虚拟数据。 另外,下面还有一些交互技术。

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触觉界面交互

通过数字信息提供物理触摸,进一步实现虚拟与现实的结合。 例如,可触摸的虚拟光球和可以在虚拟碗上画画的幻影笔。

协作界面交互

使用多个显示器支持远程共享和交互或同地协作活动。 这种交互可以与各种应用软件集成,并且可以在医疗领域用于执行诊断和外科手术,或修复设备。

混合界面交互

组合多个不同但互补的界面使用户能够以多种方式与增强现实内容进行交互。 这种交互使得增强现实交互更加灵活,可用于测试数字模型。

多模态界面交互

通过自然发生的语言和行为形式,如说话、触摸、自然手势、目光等,与真实物体进行交互。多模态交互允许用户灵活组合多种模态,使用户更方便地与增强现实系统进行交互。