增强现实技术
一、什么是增强现实(AR)？
当你想知道今天的天气情况的时候，还是在听新闻联播之后的天气预报吗？当你想知道哪辆公车可以回家的时候，还是要挨个公交站牌去找寻么？当你想认识一个漂亮mm的时候，还是要鼓起勇气跑上前去跟她搭讪吗？当你在街上游荡，想找到一家吃晚餐的地方的时候，你还是查完大众点评查谷歌地图吗？如果现在有一种技术，让你想知道天气的时候，直接仰望苍穹；想知道公车信息的时候，直接去问公车；想知道mm信息的时候，直接扫描mm本人；想找附近吃饭的地方，直接摄像头环绕周边…会不会听上去有点离谱呢？其实这项技术已经发展的非常成熟，就是增强现实技术。
增强现实（Augmented Reality，AR）是虚拟现实技术（Virtual Reality，VR）的一个重要分支，也是近年来的研究热点。它借助计算机和可视化技术将虚拟的信息应用到真实世界，真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在，从而实现对现实的“增强”。它是一种综合了计算机图形、光电成像、融合显示、多传感器、图像处理、计算机视觉等多门学科的技术。
VR强调的是虚拟世界给人的沉浸感，强调人能以自然方式与虚拟世界中的对象进行交互操作；AR则强调在真实场景中融入计算机生成的虚拟信息的能力，它并不隔断观察者与真实世界之间的联系。AR具有较低的硬件要求、更高的注册精度、更具真实感。
二、AR特点
(一)真实性
增强现实的优越性体现在实现了虚拟世界中的事物和用户周围真实环境的结合，它对用户而言是真实世界和虚拟物体的共存。
(二)实时互动性
增强现实最大的意义在于虚拟世界和真实世界的实时同步，理想的AR使人们可以在现实世界中真实地感受来自虚拟空间的一切模拟或幻想的事物，令我们更加容易进入角色，大大增强了使用的趣味性和实用性。
(三)实用性
广州英狮公司研发出了新型混合现实技术，结合数字图像基础分析技术，将现时相对昂贵的AR捕捉设备成本降到最低，只需要一个普通摄像头[3]。因此，通过技术优化，我们可以做到使用一般的廉价通用设备而使之灵敏度达到一些高级设备的水准，使AR技术在现实世界中更加实用。
三、技术原理
通过增强现实，用户在感观到真实环境的同时能在虚拟影像的指导下接触操作真实物体。在技术上，大多数的增强现实都是通过图形叠加的方式把虚拟图像置于真实的图像或环境中，其关键技术构成包括四点：
(一)显示技术
AR的显示设备主要用于显示虚拟图像与真实环境相叠加所产生的影像。人类从外界所获得的信息有近80%是通过眼睛得到的，因此AR系统中的头盔显示技术成为整个系统的关键问题之一。用于AR的显示器包括头盔式显示器（HMD）、手持显示器和投影显示器。目前主要使用的是透视式头盔显示器，如光学透视式HMD、视频透视式HMD等。
(二)跟踪和定位技术
为了交互，AR需要进行定位，准确跟踪用户的位置和视域方向，以确定用户的观察点和计算机生成的虚拟物体在三维场景中的准确位置。目前在准备好的室内环境中能够实现较好的定位效果，对于室外的、移动的AR应用，跟踪计算对象的实时位置还比较困难。
(三)界面和可视化技术
在感观到的真实环境中与虚拟信息进行实时交互是比较困难的，用户如何与AR交互以及如何有效地在AR显示器上表现信息是增强现实的另一个关键点。AR系统的定位错误是很难避免的，如何解决并实现有效的可视化目前正在研究当中。
(四)标定技术
为生成准确的定位，AR系统需要进行大量的标定。目前AR标定使用摄像机标定的原理，以及许多手动标定技术。研究人员正在对如何避免或减少使用标定的方法进行探索。
四、应用领域
(一)医疗领域
医生可以利用增强现实技术，轻易地进行手术部位的精确定位。
(二)军事领域
部队可以利用增强现实技术，进行方位的识别，获得目前所在地点的地理数据等重要军事数据。
(三)古迹复原和数字化文化遗产保护
文化古迹的信息以增强现实的方式提供给参观者，用户不仅可以通过HMD看到古迹的文字解说，还能看到遗址上残缺部分的虚拟重构。
(四)工业维修领域
通过头盔式显示器将多种辅助信息显示给用户，包括虚拟仪表的面板、被维修设备的内部结构、被维修设备零件图等。
(五)网络视频通讯领域
该系统使用增强现实和人脸跟踪技术，在通话的同时在通话者的面部实时叠加一些如帽子、眼镜等虚拟物体，在很大程度上提高了视频对话的趣味性。
(六)电视转播领域
通过增强现实技术可以在转播体育比赛的时候实时的将辅助信息叠加到画面中，使得观众可以得到更多的信息。
(七)娱乐、游戏领域
增强现实游戏可以让位于全球不同地点的玩家，共同进入一个真实的自然场景，以虚拟替身的形式，进行网络对战。
(八)旅游、展览领域
人们在浏览、参观的同时，通过增强现实技术将接收到途经建筑的相关资料，观看展品的相关数据资料。
(九)市政建设规划
采用增强现实技术将规划效果叠加真实场景中以直接获得规划的效果。
