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AR交互技术
AR交互技术简介

AR（AugmentedReality(中文翻成增强实境)）技术是增强现实是利用计算机生成一种
逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境，通过各种传感设备使用户“沉浸”到该环境
中，实现用户和环境直接进行自然交互。它是以交互性和构想为基本特征的计算机高级人
机界面。更通俗一点的说法是，它是一种全新的人机交互技术，利用摄像头，传感器，实
时计算和匹配技术，将真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到同一个画面或空间而同时存
在。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的
逼真性,而且能够突破空间、时间以及其它客观限制,感受到在真实世界中无法亲身经历
的体验
AR交互技术的原理

原理：增强现实(AugmentedReality，简称AR)
增强现实技术，它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把
原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉
等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感
官所感知，从而达到超越现实的感官体验。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。
增强现实技术，不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信
息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图
形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。
增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时
跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下，不同于人类可
以感知的信息。
组成形式
一个完整的增强现实系统是由一组紧密联结、实时工作的硬件部件与相关的软件系统
协同实现的，常用的有如下三种组成形式。
Monitor-Based
在基于计算机显示器的AR实现方案中，摄像机摄取的真实世界图像输入到计算机中，
与计算机图形系统产生的虚拟景象合成，并输出到屏幕显示器。用户从屏幕上看到最终的
增强场景图片。它虽然简单，但不能带给用户多少沉浸感。Monitor-Based增强现实系统
实现方案如下图所示。

Monitor-based增强现实系统
光学透视式
头盔式显示器(Head-mounteddisplays,简称HMD)被广泛应用于虚拟现实系统中，用
以增强用户的视觉沉浸感。增强现实技术的研究者们也采用了类似的显示技术，这就是在
AR中广泛应用的穿透式HMD。根据具体实现原理又划分为两大类，分别是基于光学原理
的穿透式HMD(OpticalSee-throughHMD)和基于视频合成技术的穿透式HMD(Video
See-throughHMD)。光学透视式增强现实系统实现方案如下图所示。

光学透视式增强现实系统

光学透视式增强现实系统具有简单、分辨率高、没有视觉偏差等优点，但它同时也存
在着定位精度要求高、延迟匹配难、视野相对较窄和价格高等不足。
视频透视式
视频透视式增强现实系统采用的基于视频合成技术的穿透式HMD(Video
See-throughHMD)，实现方案如图5所示。

视频透视式增强现实系统
AR系统基本具备以下三个特点

1、真实世界和虚拟世界的信息集成（?Combinesrealandvirtual）

2、具有实时交互性（Interactiveinrealtime）

3、是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体（Registeredin3-D）
应用领域

AR技术可广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。
*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。
*军事领域：部队可以利用增强现实技术，进行方位的识别，获得实时所在地点的地
理数据等重要军事数据。
*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。
*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。
*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。
*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。
*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。
*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。