增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究進(jìn)展及其應(yīng)用(24張)課件

1、11增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究進(jìn)展及其應(yīng)用2概念增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) VS 虛擬現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)AR技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀A(yù)R關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用實(shí)例主要內(nèi)容3增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Augmented Reality，AR）是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality，VR）的一個(gè)重要分支，也是近年來的研究熱點(diǎn)將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體或其它信息疊加到真實(shí)場景中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)的“增強(qiáng)”綜合了計(jì)算機(jī)圖形、光電成像、融合顯示、多傳感器、圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺等多門學(xué)科一、概念4一、概念5VR強(qiáng)調(diào)的是虛擬世界給人的沉浸感，強(qiáng)調(diào)人能以自然方式與虛擬世界中的對(duì)象進(jìn)行交互操作AR則強(qiáng)調(diào)在真實(shí)場景中融入計(jì)算機(jī)生成的虛擬信息的能力，它并不隔斷觀察者與真實(shí)

2、世界之間的聯(lián)系。AR具有較低的硬件要求、更高的注冊(cè)精度、更具真實(shí)感二、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) VS 虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)場景 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場景6虛實(shí)結(jié)合實(shí)時(shí)交互三維注冊(cè)三、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)790年代以前，AR的概念還比較模糊；90年代是AR技術(shù)迅速發(fā)展的10年。比較有名的研究機(jī)構(gòu)有：美國麻省理工大學(xué)的圖像導(dǎo)航外科手術(shù)室哥倫比亞大學(xué)的圖形和用戶交互實(shí)驗(yàn)室日本的混合現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室德國的Arvika組織新加坡的混合現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室此外，用于快速開發(fā)的開源軟件工具ARToolkit也由華盛頓大學(xué)的圖形實(shí)驗(yàn)室成功開發(fā)并維護(hù)至今四、AR技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀8原有的研究領(lǐng)域拓展到多個(gè)新的領(lǐng)域，如城市規(guī)劃、娛樂教育、工業(yè)仿真、文化遺產(chǎn)保護(hù)等AR

3、系統(tǒng)由簡單的桌面式擴(kuò)展到戶外可攜帶型、空間體驗(yàn)型顯示設(shè)備也從頭盔顯示器延伸到大型可觸摸式、桌面投射式和便攜式四、AR技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器仍相當(dāng)笨重，但開發(fā)人員相信他們可以開發(fā)出類似眼鏡的顯示器9我國在AR領(lǐng)域的研究起步較晚，研究機(jī)構(gòu)主要集中在高校的科研單位北京理工大學(xué)北京航空航天大學(xué)國防大學(xué)浙江大學(xué)上海大學(xué)從國內(nèi)發(fā)表的論文來看，主要集中在系統(tǒng)應(yīng)用和配準(zhǔn)技術(shù)上，研究的問題比較單一、涉及面比較窄另外，從專利申請(qǐng)的情況看，全球共有108個(gè)，這之中我國僅有北京理工大學(xué)的一個(gè)（2008年數(shù)據(jù)）四、AR技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀10目前國內(nèi)AR的研究成果主要有：北京理工大學(xué)自主研制了視頻、光學(xué)穿透

4、式兩類頭盔顯示器北京理工大學(xué)利用AR技術(shù)重建圓明園的實(shí)驗(yàn)也取得了重要進(jìn)展上海大學(xué)快速制造工程中心與浙江大學(xué)合作開發(fā)了AR場景光源的實(shí)時(shí)檢測和真實(shí)感繪制框架此外，在城市規(guī)劃、地下管網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)等領(lǐng)域也有相關(guān)的研究四、AR技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀11四、AR技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀 真實(shí)場景 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場景視頻透視式頭盔顯示器光學(xué)透視式頭盔顯示器12五、AR關(guān)鍵技術(shù)13虛實(shí)物體配準(zhǔn)對(duì)真實(shí)場景圖像和計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體進(jìn)行無縫合成是實(shí)現(xiàn)AR的首先目標(biāo)其實(shí)質(zhì)是將兩者“對(duì)齊”的過程，即：先根據(jù)真實(shí)物體確定虛擬物體與觀察者之間的關(guān)系，然后通過正確的投影將虛擬物體投影至觀察者的視域范圍要求正確（無延時(shí)）、快速（精

5、確、無抖動(dòng)）、魯棒（不受光照、遮擋、物體運(yùn)動(dòng)的影響）五、AR關(guān)鍵技術(shù)14五、AR關(guān)鍵技術(shù)幾何配準(zhǔn)方法原理優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)基于硬件跟蹤器的配準(zhǔn)技術(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射源和感知器獲取的數(shù)據(jù)求出物體的相對(duì)空間位置和方向系統(tǒng)延遲小設(shè)備昂貴、對(duì)外部傳感器的校準(zhǔn)比較難，且受設(shè)備和移動(dòng)空間的限制，系統(tǒng)安裝不方便基于視覺計(jì)算的配準(zhǔn)技術(shù)根據(jù)一幅或幾幅真實(shí)場景圖像反求出觀察者的運(yùn)動(dòng)軌跡，從而確定虛擬信息“對(duì)齊”的位置和方向無需特殊硬件設(shè)備，配準(zhǔn)精度高計(jì)算復(fù)雜性高，造成系統(tǒng)延遲大；大多數(shù)都用非線性迭代，造成誤差難控制、魯棒性不強(qiáng)的缺點(diǎn)兩者混合的配準(zhǔn)技術(shù)根據(jù)硬件設(shè)備定位用戶的頭部運(yùn)動(dòng)位姿，同時(shí)借助視覺方法對(duì)配準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行誤差補(bǔ)償算法魯棒

6、性強(qiáng)、定標(biāo)精度高系統(tǒng)成本高、系統(tǒng)安裝繁瑣、移植困難15顯示技術(shù)在觀察者的眼睛和真實(shí)物體之間的光路上成像的技術(shù)根據(jù)光路上成像位置的不同可以分為三類五、AR關(guān)鍵技術(shù)分類成像距離優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)頭戴式顯示技術(shù)成像在離觀察者眼睛大約4-10厘米處，觀察者頭部需要戴上顯示設(shè)備分辨率低、視域受限手持式顯示技術(shù)成像于離觀察者一個(gè)手臂遠(yuǎn)的距離處理器性能低、存儲(chǔ)容量小、視域范圍小、攝像頭精度低空間顯示技術(shù)將顯示設(shè)備和人體分離，并在離人體較遠(yuǎn)處成像支持高分辨率、寬視域、高亮型和高對(duì)比度的影像不可移動(dòng)性、合成影像精度低16真實(shí)感繪制技術(shù)其目標(biāo)是將真實(shí)場景和計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體無縫合成，并最終使觀察者感覺不到真實(shí)物體和虛擬物

7、體的區(qū)別五、AR關(guān)鍵技術(shù)17六、應(yīng)用實(shí)例醫(yī)療北卡羅萊納大學(xué)的AR輔助B超檢查和胸部活組織切片倫敦Guys醫(yī)院MAGI項(xiàng)目協(xié)助醫(yī)生從耳道中取出神經(jīng)瘤卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的“魔眼”工程布朗大學(xué)的外科手術(shù)培訓(xùn)系統(tǒng)18六、應(yīng)用實(shí)例教育歐洲計(jì)算機(jī)工業(yè)研究中心的機(jī)械模型注解19六、應(yīng)用實(shí)例工業(yè)SONY公司TransVision增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)樣機(jī)系統(tǒng)參與者看到的圖像20六、應(yīng)用實(shí)例商業(yè)微軟推增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)新應(yīng)用-記事帖日本新宿高島屋百貨公司內(nèi)的數(shù)字化妝鏡21六、應(yīng)用實(shí)例市政22六、應(yīng)用實(shí)例文化希臘、土耳其的歷史古跡數(shù)字重建23六、應(yīng)用實(shí)例文化“數(shù)字敦煌”工程由中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)研究所、武漢大學(xué)和浙江大學(xué)聯(lián)手攻關(guān)預(yù)計(jì)完成需要

8、10年至20年的時(shí)間包括虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和交互現(xiàn)實(shí)3個(gè)部分24謝謝！1、不是井里沒有水，而是你挖的不夠深。不是成功來得慢，而是你努力的不夠多。2、孤單一人的時(shí)間使自己變得優(yōu)秀，給來的人一個(gè)驚喜，也給自己一個(gè)好的交代。3、命運(yùn)給你一個(gè)比別人低的起點(diǎn)是想告訴你，讓你用你的一生去奮斗出一個(gè)絕地反擊的故事，所以有什么理由不努力!4、心中沒有過分的貪求，自然苦就少?？诶锊徽f多余的話，自然禍就少。腹內(nèi)的食物能減少，自然病就少。思緒中沒有過分欲，自然憂就少。大悲是無淚的，同樣大悟無言。緣來盡量要惜，緣盡就放。人生本來就空，對(duì)人家笑笑，對(duì)自己笑笑，笑著看天下，看日出日落，花謝花開，豈不自在，哪里來的塵埃!5

9、、心情就像衣服，臟了就拿去洗洗，曬曬，陽光自然就會(huì)蔓延開來。陽光那么好，何必自尋煩惱，過好每一個(gè)當(dāng)下，一萬個(gè)美麗的未來抵不過一個(gè)溫暖的現(xiàn)在。6、無論你正遭遇著什么，你都要從落魄中站起來重振旗鼓，要繼續(xù)保持熱忱，要繼續(xù)保持微笑，就像從未受傷過一樣。7、生命的美麗，永遠(yuǎn)展現(xiàn)在她的進(jìn)取之中;就像大樹的美麗，是展現(xiàn)在它負(fù)勢向上高聳入云的蓬勃生機(jī)中;像雄鷹的美麗，是展現(xiàn)在它搏風(fēng)擊雨如蒼天之魂的翱翔中;像江河的美麗，是展現(xiàn)在它波濤洶涌一瀉千里的奔流中。8、有些事，不可避免地發(fā)生，陰晴圓缺皆有規(guī)律，我們只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改變它的軌跡。9、與其埋怨世界，不如改變自

10、己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都強(qiáng)。人生無完美，曲折亦風(fēng)景。別把失去看得過重，放棄是另一種擁有;不要經(jīng)常艷羨他人，人做到了，心悟到了，相信屬于你的風(fēng)景就在下一個(gè)拐彎處。10、有些事想開了，你就會(huì)明白，在世上，你就是你，你痛痛你自己，你累累你自己，就算有人同情你，那又怎樣，最后收拾殘局的還是要靠你自己。11、人生的某些障礙，你是逃不掉的。與其費(fèi)盡周折繞過去，不如勇敢地攀登，或許這會(huì)鑄就你人生的高點(diǎn)。12、有些壓力總是得自己扛過去，說出來就成了充滿負(fù)能量的抱怨。尋求安慰也無濟(jì)于事，還徒增了別人的煩惱。13、認(rèn)識(shí)到我們的所見所聞都是假象，認(rèn)識(shí)到此生都是虛幻，我們才能真正認(rèn)識(shí)到佛法的真相。錢多了會(huì)壓死你，你承受得了嗎?帶，帶不走，放，放不下。時(shí)時(shí)刻刻發(fā)悲心，饒益眾生為他人。14、夢(mèng)想總是跑在我的前面。努力追尋它們，為了那一瞬間的同步，這就是動(dòng)人的生命奇跡。15、懶惰不會(huì)讓你一下子跌倒，但會(huì)在不知不覺中減少你的收獲;勤奮也不會(huì)讓你一夜成功，但會(huì)在不知不覺中積累你的成果。人生需要挑戰(zhàn)，更需要堅(jiān)持和勤奮!16、人生在世：可以缺錢，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盜名;可以低落，但不能墮落;可以放松，但不能放縱;可以