1. 增强现实技术简介

      增强现实是近年来国外众多知名大学和研究机构的研究热点之一。AR技术不仅在与VR技术相类似的应用领域，诸如尖端武器、飞行器的研制与开发、数据模型的可视化、虚拟训练、娱乐与艺术等领域具有广泛的应用，而且由于其具有能够对真实环境进行增强显示输出的特性，在医疗研究与解剖训练、精密仪器制造和维修、军用飞机导航、工程设计和远程机器人控制等领域，具有比VR技术更加明显的优势。

　　增强现实（AR），也被称之为混合现实。它通过电脑技术，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。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。它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。

增强现实借助计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中不存在的虚拟对象，并通过传感技术将虚拟对象准确“放置”在真实环境中，借助显示设备将虚拟对象与真实环境融为一体，并呈现给使用者一个感官效果真实的新环境。因此增强现实系统具有虚实结合、实时交互、三维注册的新特点。

     

      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。

1. 增强现实技术现状

      近年来，国内外对增强现实的研究出现了很浓的气氛，国内外相关研讨会的数目不断增加，学术期刊和国际会议为研究者提供了一个充分交流的空间。研究重点从简单的系统框架、硬件跟踪等技术，发展到目前的交互性能评价，每年有大量关于增强现实技术研究的学术论文成果，还出现了一些增强现实技术的专题讨论。

      增强现实在虚拟现实与真实世界之间的沟壑上架起了一座桥梁，增强现实的应用潜力是相当巨大的。例如：在医疗领域，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；在军事领域，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；在电视转播领域，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。

      我们开发的虚拟演播室系统，现场视频可以与计算机产生的三维图形完美的集成在一起，构成一个现实不存在，但是在电视画面上又起到演播室作用的环境和氛围。可以使电视导演摆脱时间、空间以及道具制作等方面的限制，在广泛的想象空间中进行自由的创作，并且可以极大的提高电视台对节目的创作与制作能力，开拓了电视节目空间，降低了节目制作的成本。增强现实技术的研究在各国得到了不同程度的发展，比如在德国的工业应用中还处于从实验研究到实际推广的阶段；日本的混合现实系统实验室的建立和德国ARVIKA项目的研究口1都对增强现实技术的发展起到了极大的推动作用；Azuma等首次在外科手术领域中开发了增强型外科手术导航系统，他们的工作推动了AR技术的发展；日本SONY公司研制的“穿透视觉(TransVision)"增强现实系统可以实现多个设计者共同参与对产品虚拟样机的设计和修改。

     目前中国AR技术的研究主要集中在高等科研院校，增强现实技术刚刚开始应用于工业领域。国内许多船舶、航空航天等军工单位以及汽车企业都建立了大型虚拟现实环境，但是其设备成本很高；北京理工大学光学系对增强现实的头盔显示器进行了研究，完成了对圆明园景观的重建；上海大学与浙江大学合作研究的AR场景的光源实时检测和真实感绘制框架；此外，国内在地理信息系统开发、城市规划等领域也有相关的应用。虽然国内科研部门有一定的投入，但是成熟的商业化软件产品还比较少，VR／AR技术的应用领域仍然有限，AR技术的研究还有待进一步深入。

2. 增强现实技术目前实际用途

    增强现实的适用范围比较广，目前在医疗，军事和游戏等领域已经有被使用的实例：

(1) 互联网： 将现有互联网信息附加显示在现实信息中

(2) 游戏娱乐：结合于现实的游戏，让玩家感受更真实

(3) 医疗：辅助精确的定位手术部位

(4) 军事：通过方位识别，获取所在地的相关地理信息等

(5) 古迹复原：在文化古迹的遗址上进行虚拟原貌恢复

(6) 工业：工业设备的相关信息显示，比如宽度，属性等

(7) 电视：在电视画面上显示辅助信息

(8) 旅游：对正在观看的风景上显示说明信息

(9) 建设：将建设规划效果叠加在真实场景，更加直观

    下面介绍一下目前已经投入使用的增强现实实用案例。

1.增强现实的实用例 - Future For The Past

     荷兰首都的考古学博物馆Allard Pierson Museum，将iMac作为窗口的增强现实系统MovableScreen，用来展示古罗马的遗迹。

   2.增强现实的实用例 - The Eye of Judgment

     由索尼公司开发的，结合电视和Trading Card的增强现实型PS3游戏。将Trading Card作为标志图片，识别后显示相应游戏脚色CG。

3.增强现实的实用例 - 自动跳出的电子书

     由日本某印刷公司开发的结合AR电子书，摄像头读取书上的标志图片后，在显示器中显示相应的3D动画。

4.增强现实的实用例 - BMW的MINI汽车

     由德国Metaio公司开发的增强现实型电子杂志，访问BMW的网站后，将杂志 放在摄像头面前，MINI车的CG广告会跳出来。

5.增强现实的实用例 - 古代都市"飞鸟"

      东京大学大学院情报学环池内研究所正在开发的项目"虚拟飞鸟京"，是一个采用增强现实技术的遗址复原项目。

6.手机上的增强现实实用例 - Layer

      由荷兰的SPRXMobile开发的手机上的增强现实浏览器Layer。将选择的不动产，Wikipedia和Flickr等Layer，结合GPS信息等叠加在摄影图像上Android程序。

7.手机上的增强现实实用例 - 空间透视手机

     空间透视手机根据现在地和手机朝向，采用3D立体的方式显示路标和观光景点等信息，由日本KDDI公司主导开发。

8.手机上的增强现实实用例 - Nearest Tube

       iPhone 3GS专用的增强现实地下铁向导程序，App Store上最初的增强现实程序之一，用来向导伦敦等以复杂出名的地下铁。在摄影图像上显示叠加上前方地下铁车站的信息，如到达车站的距离和路线名等。倾斜之后可以看到更远的车站的信息。

9.手机上的增强现实实用例 - SekaiCamera

     由日本Tonchidot（頓智・）公司开发的AR应用。能够在iPhone的摄像头的影像上叠加显示用户提交的评论，图片和动画。2009年9月份登陆日本的AppStore，仅4天时间下载量达到10万次。