增强现实技术在智能手机上的应用
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智能手机的进化史从功能机到智能终端智能手机的进化史:从功能机到智能终端智能手机作为现代科技发展的产物,经历了多年的演进和发展。
从最初的简单功能机,到如今功能齐全的智能终端,智能手机已成为人们生活中不可或缺的一部分。
本文将为您详细介绍智能手机的进化史及其功能变化。
一、功能机时代在智能手机兴起之前,功能机是人们主要使用的移动通信设备。
这些功能机注重通信功能,拥有基本的打电话和短信功能,同时也搭载了一些基础应用,如日历、计算器等。
尽管功能机的屏幕较小,操作相对简单,但其在当时已经满足了人们的基本需求。
二、触屏手机的诞生2007年,随着苹果公司发布首款iPhone手机,智能手机进入了一个新的时代。
iPhone采用了全触摸屏幕设计,开创了智能手机的新篇章。
全触摸屏幕取代了传统的物理按键,提供了更大的显示区域和更直观的操作方式。
此后,各大手机厂商纷纷推出自己的触屏手机,智能手机开始走向普及化。
三、功能扩展与应用程序的兴起随着智能手机的普及,厂商们开始不断扩展手机的功能,并引入了各种实用的应用程序。
相机、音乐播放器、视频播放器等娱乐功能陆续加入,使得智能手机成为了多媒体娱乐的利器。
此外,日历、备忘录、天气预报等实用应用也逐渐增多,满足了用户的各种需求。
四、智能化与互联网融合随着移动互联网的快速发展,智能手机的功能进一步扩展,互联网应用开始深入智能手机领域。
浏览器成为标配应用,用户可以随时随地上网浏览信息。
同时,智能手机开始支持电子邮件、社交网络、即时通讯等应用,使得人们能够随时与他人进行交流。
此外,手机应用商店的兴起也为用户提供了海量的应用下载选择,满足了个性化需求。
五、智能手机的增强现实与人工智能随着技术的不断进步,智能手机越来越注重用户体验和人性化交互。
一方面,增强现实技术逐渐应用于智能手机,通过手机摄像头与虚拟元素的结合,为用户带来全新的沉浸式体验。
另一方面,人工智能技术的应用为智能手机赋予了更多的智能化功能。
人工智能技术在虚拟现实与增强现实中的应用案例随着科技的不断发展,人工智能技术在各个领域的应用越发广泛。
其中,虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)和增强现实(Augmented Reality,简称AR)作为一种前沿的技术,也逐渐受到了广泛的关注。
本文将介绍人工智能技术在虚拟现实和增强现实中的应用案例。
第一部分:人工智能技术在虚拟现实中的应用案例1. 虚拟旅游传统上,旅游需要人们亲身体验实际景点,但是这既耗费时间又不便于人们的安排。
借助人工智能技术,虚拟现实可以提供仿真的旅游体验,使人们可以不出门就能欣赏到世界各地的风景。
例如,谷歌Earth VR使用了地理信息系统和计算机视觉技术,以虚拟现实的方式呈现出各种地点的真实感,为人们提供了一种全新的旅游方式。
2. 教育培训虚拟现实与人工智能的结合为教育培训带来了创新。
人工智能技术可以根据学生的兴趣和学习情况,提供个性化的教育资源和学习计划。
通过虚拟现实,学生可以身临其境地参与到虚拟实验室、历史场景甚至虚拟角色扮演中,从而提高学习的吸引力和效果。
第二部分:人工智能技术在增强现实中的应用案例1. 智能导航在传统的导航系统中,用户只能通过地图和文字指示来获取导航信息。
而有了增强现实技术,用户可以通过智能手机或AR眼镜来实时获取周围环境的导航信息。
例如,AR导航应用可以将导航指示和标志物直接叠加在实际道路上,使用户更加直观地了解应该何时转弯或前进。
2. 虚拟购物增强现实技术为线上购物带来了全新的体验。
通过使用AR设备,用户可以在实际环境中将虚拟商品放置并试穿,以便更好地了解商品的适合程度。
此外,购物平台还可以利用人工智能技术来分析用户的购买行为和喜好,从而为用户提供个性化的商品推荐。
结语人工智能技术在虚拟现实与增强现实中的应用案例还有很多,例如在医学、游戏、艺术等领域也有广泛的应用。
随着技术的不断发展,相信人工智能技术将继续为虚拟现实和增强现实带来更多创新和突破。
手机APP的虚拟现实与增强现实技术近年来,虚拟现实(Virtual Reality, VR)和增强现实(Augmented Reality, AR)技术的飞速发展给各行各业带来了巨大的变革。
作为现代科技领域的高度创新技术,虚拟现实与增强现实在手机APP应用中的应用也越来越广泛。
本文将从不同角度介绍手机APP的虚拟现实与增强现实技术。
一、虚拟现实技术在手机APP中的应用虚拟现实技术通过模拟真实的环境或创造虚拟的场景,通过佩戴VR眼镜或使用手机APP,用户可以身临其境地体验各种场景,例如游戏、旅游、教育等领域。
1.1 游戏手机APP的虚拟现实技术在游戏领域中具有广泛的应用。
用户可以通过佩戴VR设备或通过手机APP,进入游戏的虚拟世界中,与游戏角色互动,享受沉浸式的游戏体验。
例如,以《王者荣耀VR版》为代表的手机游戏,利用虚拟现实技术将游戏场景呈现给用户,使用户可以更加真实地感受到游戏的刺激和乐趣。
1.2 旅游虚拟现实技术在手机APP中也广泛应用于旅游领域。
用户可以通过手机APP,在家中使用VR眼镜或智能手机,即可身临其境地欣赏各大旅游景点的美景。
这种技术不仅可以为用户提供便利,节省旅行成本,还可以将远处的风景带到用户身边,满足他们对旅游体验的需求。
1.3 教育虚拟现实技术在教育领域中也有着广泛的应用。
通过手机APP的虚拟现实技术,学生可以在虚拟的场景中进行互动学习,比如解剖学、物理实验等。
这种教学方式更加生动形象,能够激发学生的学习兴趣,提高学习效果。
二、增强现实技术在手机APP中的应用增强现实技术通过在现实环境中叠加虚拟的信息,使用户可以感知到现实世界和虚拟世界的结合,以此来改善用户的感知和互动体验。
2.1 商业营销手机APP中的增强现实技术在商业营销中得到了广泛的应用。
通过使用增强现实技术,商家可以将虚拟的商品信息直接叠加在用户所看到的实际商品上,提供更加生动、立体的购物体验,吸引用户的注意力并提高购买欲望。
增强现实技术的发展及应用前景的分析近年来,随着人工智能以及计算机技术的飞速发展,增强现实技术(AR)也得到了迅猛的发展。
AR技术,这个看似简单的词汇,在现实中却具有着非凡的能力。
从游戏娱乐到产品设计,从医疗保健到教育传媒,AR技术正在为我们的生活带来越来越多的便利和创新。
AR技术是指将虚拟世界和现实世界融合在一起的技术。
在AR技术的应用中,用户可以通过手机、耳机或眼镜等设备,将虚拟物体实时显示在真实世界中,使用户感受到一种全新的、更加丰富的现实感。
提起AR技术,大家首先会想到的是游戏行业。
自2016年Pokémon Go成为全球最火的游戏以来,AR技术逐渐进入人们的日常娱乐生活,成为了现代人的乐趣之一。
而随着AR技术进一步成熟,它也开始在其他领域产生了广泛的应用。
AR技术在产品设计中的应用,使得传统的设计流程得以更加高效和便捷。
目前,AR技术已经被广泛应用于汽车、建筑等领域。
设计师们不再需要依赖于二维图纸或静态的建筑模型,而可以通过AR技术,在现场实时地呈现出设计方案,从而更加快速地进行设计验证和修改。
另外,AR技术在医疗保健领域也具有着巨大的应用前景。
AR 技术可以为医护人员提供可视化的引导和操作指导,让医生更加精准并快速地开展手术。
而对于病人来说,AR技术可以为他们提供更好的医疗体验和更加高效的康复治疗。
除了在产品设计和医疗保健方面的应用,AR技术还可以在教育领域得到较大的应用。
AR技术可以将虚拟实景结合现有课程内容,让学生们以全新的视角来探究和理解所学知识。
随着技术的不断进步,AR技术还可以为学生们提供更加丰富的学习体验。
AR技术的发展也让部分消费品行业看到了希望。
比如,通过手机AR应用程序,顾客可以在线浏览商品,更好地了解自己所购物品的体验和效果。
与此同时,AR技术可以使零售商能够直接在虚拟世界中开展销售,从而极大地提高他们的销售效率。
总的来说,AR技术作为一个新兴科技,已经被广泛地应用到不同的领域中,并成为了不同领域的新常态。
增强现实技术的发展历程及使用场景近年来,随着科技的不断进步,增强现实(Augmented Reality, AR)技术逐渐崭露头角,并在各个领域得到广泛应用。
增强现实技术是一种将虚拟信息与现实世界场景结合的技术,通过计算机图像处理、传感器技术、显示技术等手段,将虚拟元素叠加在真实世界中,给用户提供交互体验。
本文将着重介绍增强现实技术的发展历程和主要使用场景。
增强现实技术的发展历程几乎与计算机科学的发展历史息息相关。
早在20世纪60年代,增强现实的雏形就已经出现。
虽然当时的技术限制使得增强现实的实现受到限制,但研究者们依然对其潜力保持持续关注。
1975年,Ivan Sutherland创建了世界上第一个增强现实系统“头戴显示器(Head-Mounted Display)”,该设备可以通过投影在用户眼前的透明显示器,将数字信息与物理环境相结合。
进入20世纪90年代,随着计算机图形学和计算机视觉的发展,增强现实技术获得了更大的突破。
1992年,研究人员Tom Caudell 提出了“增加显示(Augmented Display)”的概念,为后来的增强现实技术奠定了基础。
此后,随着智能手机、平板电脑等移动计算设备的出现,增强现实技术得到了快速发展,并在市场上找到了广泛应用。
增强现实技术具有广泛的应用场景。
其中,教育和培训领域是增强现实技术应用的主要领域之一。
借助增强现实技术,教育者可以将生动、直观的虚拟元素引入到教学中,使学生对知识有更深入的理解。
举例来说,通过AR应用程序,学生可以观察和操作三维模型,探索人体解剖结构或者观察历史古迹的内部构造。
此外,AR技术还被广泛应用于职业培训中,例如医学、机械维修和飞行员培训等领域。
增强现实技术为学生提供了与实际操作场景接近的体验,使他们能够更好地掌握实际技能,提高培训效果。
除了教育领域,增强现实技术在娱乐和游戏行业也有着极高的应用价值。
通过使用AR技术,用户可以将虚拟游戏元素与真实环境结合起来,创造出身临其境的游戏体验。
计算机视觉技术在智能手机中的应用随着科技的不断进步,智能手机已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
而计算机视觉技术的快速发展,则为智能手机带来了更多的可能性。
计算机视觉技术(Computer Vision)是一门人工智能领域的科学与技术,通过对图像和视频的处理,使得计算机能够模拟人类视觉完成一系列任务。
在智能手机中,计算机视觉技术的应用已经渗透到我们的日常生活中,为我们带来了更加便捷和智能化的体验。
一项重要的计算机视觉技术在智能手机中的应用是面部识别。
现代智能手机配备了前置摄像头,使得手机能够对用户的面部进行识别。
这一技术最常见的应用是人脸解锁功能。
通过学习用户的面部特征并建立模型,手机可以准确地识别用户,并解锁手机。
这种非常便捷的解锁方式无需输入密码或者手势,不仅节省了用户的时间,更加保护了用户的手机安全。
除了面部识别,计算机视觉技术还可以在智能手机的相机功能中发挥重要作用。
智能手机的相机已经成为了许多人拍摄照片和录制视频的首选。
计算机视觉技术在相机功能中的一个常见应用是人像模式。
通过对图像进行实时分析,智能手机可以识别出人物并模糊背景,从而使拍摄的照片更加专业和艺术化。
此外,计算机视觉技术还可以用于场景识别和自动聚焦等功能,使智能手机的相机变得更加智能和易于使用。
另一个重要的计算机视觉技术在智能手机中的应用是增强现实(AR)。
增强现实结合了虚拟现实和真实世界,通过对图像和视频的处理,使得用户可以在真实环境中与虚拟物体进行互动。
在智能手机中,增强现实技术已经广泛应用于各种领域。
例如,通过智能手机的摄像头,用户可以扫描二维码并获得相关的虚拟信息。
此外,增强现实还可以用于游戏、教育和虚拟试衣等领域,为用户提供更加丰富和有趣的体验。
除了以上应用,计算机视觉技术还可以在智能手机中实现许多其他功能。
例如,通过对图像进行实时分析,智能手机可以帮助用户识别物体和场景,并提供相关的信息。
这对于旅游、购物和学习等方面都非常有用。
什么是AR技术如何应用AR技术,即增强现实技术(Augmented Reality),是一种将虚拟信息与现实世界进行融合的技术。
通过AR,用户可以通过手机、平板电脑、AR眼镜等设备,将虚拟的信息叠加到真实的场景中,从而增强用户的感知和体验。
AR技术的应用非常广泛,在各个领域都有着重要的作用。
以下是AR技术的一些应用领域和案例:1.教育领域:AR技术可以在教育中起到很大的辅助作用。
例如,在学习生物学时,学生可以通过AR应用观察和学习人体器官的结构和功能。
而在学习历史时,学生可以通过AR在现实场景中观看历史事件的重现。
AR技术可以提供更直观、更互动的学习方式,提高学生的学习效果。
2. 游戏领域:AR技术在游戏领域有着广泛的应用。
例如,Pokémon Go是一款基于AR技术的游戏,玩家可以通过手机在现实世界中捕捉虚拟的神奇宝贝。
AR技术使得游戏更加真实、沉浸式,提供了全新的游戏体验。
3.视觉艺术领域:AR技术可以为艺术家提供全新的创作空间。
通过AR技术,艺术家可以创建虚拟的艺术作品,并将其与现实世界进行结合。
观众可以通过AR设备欣赏艺术家的作品,并与之进行互动,从而丰富了观赏艺术的方式。
4.建筑与设计领域:AR技术在建筑与设计领域有着重要的应用价值。
例如,在设计房屋时,建筑师可以使用AR技术将虚拟的建筑模型叠加到现实场景中,以便观察和调整设计方案。
AR技术可以帮助建筑师更好地理解和展示设计概念,提高设计效率。
5.医疗领域:AR技术在医疗领域有着广泛的应用,例如手术导航、医学教育和康复训练等。
通过AR技术,医生可以实时获得患者的病情信息,并在手术中进行导航和指引。
AR技术可以帮助医生更准确地进行手术操作,提高手术的安全性和成功率。
6.旅游和娱乐:AR技术可以为旅游和娱乐提供更丰富的体验。
通过AR应用,游客可以在旅游景点中获取更多的信息,如历史背景、故事讲解和导航等。
同时,AR技术也可用于娱乐活动,如AR游戏、AR电影等。
增强现实(AR)是一种通过计算机生成的虚拟环境和现实世界相结合的技术,可以为用户提供更丰富的感官体验。
随着技术的不断发展,增强现实在各个领域都有着广泛的应用。
下面将介绍五种常见的增强现实应用方法。
1. 教育领域在教育领域,增强现实可以为学生们提供更加生动和直观的学习体验。
通过AR技术,学生们可以在课堂上通过手机或其他设备观看虚拟实验、历史场景重现、生物结构模型等内容,从而更好地理解和记忆知识点。
此外,AR还可以为学生提供个性化的学习内容和辅助教学,帮助学生更好地掌握知识。
2. 医疗保健领域在医疗保健领域,增强现实可以帮助医生们进行手术模拟、疾病诊断和治疗方案制定。
通过AR技术,医生们可以在虚拟环境中模拟手术操作,观察患者的内部结构,找到最佳的手术路径。
此外,AR还可以帮助医生们进行精准的病灶定位、药物治疗监测等工作,提高诊断和治疗的准确性和效率。
3. 工业制造领域在工业制造领域,增强现实可以帮助工程师们进行产品设计、工艺制造和设备维护。
通过AR技术,工程师们可以在虚拟环境中进行产品设计和模拟,快速验证设计方案的可行性。
此外,AR还可以为工人们提供实时的设备维护指导和操作提示,提高生产效率和工作安全性。
4. 娱乐媒体领域在娱乐媒体领域,增强现实可以为用户提供更加丰富和沉浸式的娱乐体验。
通过AR技术,用户们可以在手机或其他设备上观看虚拟的游戏、电影和演出,与虚拟角色互动,参与虚拟世界的冒险和探索。
此外,AR还可以为用户们提供个性化的娱乐内容和社交互动,满足用户的多样化娱乐需求。
5. 建筑设计领域在建筑设计领域,增强现实可以帮助设计师们进行建筑规划、室内设计和景观布置。
通过AR技术,设计师们可以在虚拟环境中进行建筑模型的展示和交互,快速调整设计方案,满足客户的需求。
此外,AR还可以为客户提供更加直观和真实的建筑效果展示,帮助他们更好地理解和评估建筑设计方案。
总结:增强现实技术在教育、医疗保健、工业制造、娱乐媒体和建筑设计等领域都有着广泛的应用前景。
增强现实技术(AR)一、 AR定义:增强现实技术(Augmented Reality,简称 AR),是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像的技术,这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。
这种技术由1990年提出。
随着随身电子产品运算能力的提升,预期增强现实的用途将会越来越广。
二、技术原理: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、多传感器溶合、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。
三、主要特点AR系统具有三个突出的特点:①真实世界和虚拟世界的信息集成;②具有实时交互性;③是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。
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。
四、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。
(一)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。
未来智能手机的创新方向随着科技的迅猛发展,智能手机已经成为人们生活中不可缺少的一部分。
随着手机技术的不断进步和用户需求的不断变化,未来智能手机的创新方向将会越来越多样化。
本文将从硬件、软件、用户体验和生态系统四个方面探讨未来智能手机的创新之路。
一、硬件创新:超级相机和柔性屏幕在未来,智能手机的拍照功能将进一步提升。
相机模组将会变得更小、更强大,搭载更高像素的传感器和更广角的镜头,以提供更出色的拍摄效果。
同时,随着人们对自拍的需求越来越高,前置摄像头也将变得更强大,支持更高分辨率的自拍照片和更高质量的视频通话。
此外,未来智能手机的屏幕将实现柔性设计,使其更耐用、更易于携带。
二、软件创新:深度学习和增强现实未来智能手机的软件创新将更加注重人工智能和机器学习的发展。
通过整合深度学习技术,智能手机可以了解用户的使用习惯和个性化需求,从而提供更智能的用户体验。
此外,增强现实技术的应用也将成为未来智能手机的重要方向。
通过使用摄像头和传感器,智能手机可以识别和追踪用户环境中的物体,为用户提供丰富的虚拟内容和更直观的交互方式。
三、用户体验创新:全息投影和生物识别技术未来智能手机的用户体验将更加多样化和丰富。
全息投影技术将成为一项重要创新,使用户能够在手机上实现全息显示,以展示更多细节和更丰富的媒体内容。
此外,生物识别技术也将得到更广泛的应用,如面部识别、指纹识别、虹膜识别等,以提供更高级别的手机安全性和用户便利性。
四、生态系统创新:智能家居和智能健康未来智能手机的创新将超越手机本身,涉及更广泛的生态系统和用户需求。
智能家居将与智能手机相互连接,实现更高程度的自动化和智能化。
用户可以通过手机控制家居设备,如灯光、电视、洗衣机等,实现更便捷和舒适的生活方式。
此外,智能手机还将成为健康监测和管理的重要工具。
通过内置传感器和应用程序,用户可以实时监测自己的健康状况、锻炼情况等,并得到相应的建议和提醒。
综上所述,未来智能手机的创新方向将涵盖硬件、软件、用户体验和生态系统四个方面。
第39卷 增刊 电 子 科 技 大 学 学 报 V ol.39 Suppl. 2010年4月 Journal of University of Electronic Science and Technology of China Apr. 2010增强现实技术在智能手机上的应用陈 靖,王涌天,郭俊伟,刘 伟,林精敦(北京理工大学光电学院 北京 海淀区 100081)【摘要】智能手机技术的快速发展为增强现实技术脱离体积庞大的PC 机、头盔显示器等设备的限制,向户外和无线化发展成为可能,并由此推动了智能手机增强现实技术的产生。
该文系统地阐述了该领域的最新研究进展,针对智能手机增强现实技术发展所要解决的问题进行了深入的分析和探讨,并展望该技术所面临的挑战和未来的发展前景。
关 键 词 增强现实; 移动增强现实; 智能手机; 跟踪定位中图分类号 TP391 文献标识码 A doi:10.3969/j.issn.1001-0548.2010.z1.020Mobile Phone Augmented Reality Technology Applied on MobilePhone PlatformCHEN Jing , W ANG Yong-tian, GUO Jun-wei, and LIU Wei, and LIN Jing-dun(School of Optoelectronics, Beijing Institute of Technology Haidian Beijing 100081)Abstract The mobile phone provides a perfect interface platform which can make augmented reality system extricate itself from the heavily and awkward personal computer and head-mounted display devices and bring augmented reality (AR) to the outdoor and wireless application fields. In this paper, the newly research progress is introduced in detail. Meanwhile the key technical problems, technical challenging and the future research work are also analyzed.Key words augmented reality; mobile AR; mobile phone; registration收稿日期: 2009 - 11 - 15基金项目:国家863计划(2007AA01Z325);国家自然科学基金 (60903070、60673198、60827003);国家863计划(2007AA01Z325)教育部长江学者和创新团队发展计划(IRT0606)作者简介:陈 靖(197483 - ),女男,副研究员,主要从事虚拟现实与增强现实、计算机视觉方面的研究.增强现实(AR)是在虚拟现实技术基础上发展起来的一种新兴计算机应用和人机交互技术。
该技术在教学培训、古迹数字重现、医疗研究与解剖训练、精密仪器制造与维修、远程机器人控制、军事和娱乐等领域有着广泛和深远的应用前景。
早期的AR 系统均采用桌面计算机或工作站作为系统运行平台,采用透视式头盔显示器作为融合显示设备。
基于此早期构架的AR 系统限制了用户的运动范围,使其无法应用于户外环境。
随着移动计算机设备和网络技术的急速发展,虚拟现实与增强现实技术在网络和各种移动设备上的研究和应用也日益广泛。
,针对移动增强现实系统的研究和应用也应运而生。
前期早期的移动增强现实系统要求用户随身佩戴便携式计算机、电源、头盔显示器、摄像机、人机交互设备以及各种跟踪定位装置,如GPS 、电子罗盘等。
美国哥伦比亚大学研制的户外AR 系统“The Touring Machine ”[1]、美国海军研究中心研制的战场增强现实系统BARS [2]以及南澳洲大学开发的“Tinmith ”[3]是移动增强现实系统的早前期典型代表。
该类系统体积庞大笨重、造价高昂、存在安全隐患、不易长期携带及维护,对用户的实际使用带来诸多不便。
小型手持式移动设备(如掌上电脑PDA 、智能手机)的兴起,为移动增强现实系统的发展提供了崭新的技术途径。
目前大多数的主流手持移动设备都内置了百万像素以上的摄像头,同时并集成了如红外通信接口、蓝牙无线接口以及无线局域网卡等高速无线通信网络设备。
在一些高端的移动设备中,还内置了与通信基站协同工作的GPS 定位设备。
选择小型手持移动设备作为增强现实技术的新载体,将其与增强现实技术相结合,能够使增强现实系统脱离体积庞大的PC 机或工作站、摄像设备、头盔显示增刊陈靖等: 增强现实技术在智能手机上的应用81器等的限制,实现图像采集、计算与显示的整合,在移动性、便携性以及人机交互性方面具有较强的优势。
将智能手机作为AR技术的开发应用平台,已成为新一代AR技术的必然趋势。
1 mobile phone-AR技术的发展现状目前,包括诺基亚公司、西门子公司、索尼公司、德国的lunatic公司、IBM公司;,以及美国、英国、日本、德国、奥地利、瑞典、新西兰、澳大利亚等国的大学及研究机构都在从事mobile phone-AR 技术的研究工作。
文献[4][4]开发的“Batportal”系统,采用超声波跟踪设备定位PDA,以及用户的位置和方位信息,实现2D与3D信息的可视化显示,为增强现实技术在PDA上的应用提供了前期探索,并证明了其可行性。
文献[5]开发了首款基于商用PDA且能够在PDA的内部处理器上独立运行的增强现实系统。
“Invisible train”是该系统在由多人参与的AR交互游戏方面的典型应用[6]。
文献[7]开发了面对面的基于手机的双人协作AR应用系统,该系统采用基于标识的跟踪定位技术,利用蓝牙技术进行P2P的数据通信,用户通过手中的手机控制虚拟的乒乓球。
但基于人工标识的跟踪定位方法受环境光照、遮挡的影响,无法应用于人工不可控的户外场景。
为使手持式增强现实系统能够应用于环境复杂且无法被人工干扰的场合,需采用更加智能的跟踪定位方式。
自2007年起,研究人员开始将基于自然特征的跟踪算法移植或应用于智能手机的研究工作,。
,SURF以其较常用的鲁棒特征提取算法被应用于智能手机中[8]。
对SUFR算法进行改进,降低了算法所需的存储空间,实现了其在智能手机上的应用。
文献[9]提出了一种在智能手机上跟踪并识别自然特征的算法,并成功应用于基于Symbian系统的Nokia N95手机以及基于Windows Mobile系统的Moto Q9手机上,达到10 帧/s左右的处理速度。
2 mobilephone-AR技术的核心问题将AR技术应用于移动设备终端,会受到移动设备处理器、内存等硬件问题的约束。
目前手机芯片在处理速度、存储容量以及色彩显示等方面仍无法与计算机相比拟。
将AR技术应用于其上手机,就需要综合考虑采用何种系统主体结构框架、如何实现快速高效的跟踪定位算法、如何实现和大场景范围下的多目标识别与跟踪、如何利用手机与环境进行交互等方面的问题。
2.1 主体结构框架AR技术的开发和应用一直都是以PC机或工作站作为系统运行平台,其主要原因是因为在于PC 机、工作站所拥有的强大计算能力及图形显示能力。
而早期的智能手机处理能力和存储空间都较为有限,无法处理在PC上运行的跟踪算法,也无法进行后续的虚实融合效果显示。
因此,早期的以及后来的一些mobile phone-AR系统采用的是客户端-服务器(C/S)架构方式[10-12],如图1所示。
场景场景增强客户端无线网络服务器图1 客户端-服务器系统结构图该架构的特点是手机只作为图像获取和显示设备,所有的视觉处理算法都由远程服务器完成,二者间通过无线网络进行数据通信。
早在2003年,西门子研究院的AR-Phone项目就采用该架构构建了基于智能手机平台的AR应用系统[10]。
该系统通过蓝牙技术将手机所拍摄的图片上传至PC机服务器,由服务器处理姿态估计算法,并将虚实融合的场景图像发送回手机客户端进行效果显示。
受限于手机视频处理的功能,系统处理的时间较长,图片上传至最后显示需要2~16 s。
随着手机芯片处理速度的提高,研究人员开始采用客户端与服务器分别承担计算处理任务的方式。
文献[11]的系统将渲染和显示部分的处理移植到手机中。
文献[12]的系统通过识别用户观察到的目标对目标进行增强,服务器进行目标的初始识别,然后将初始识别结果传至客户端,在客户端实现目标的精确识别和渲染显示。
基于C/S结构的系统,作为传统AR技术向智能手机平台的初始过渡,仍然没有脱离PC机。
系统的局限性在于目前的无线网络传输无法满足系统实时性能的要求,且传输时间随着用户移动范围的扩大而增大,限制了系统的进一步发展。
近年,研究人员开始着手研究能够使AR技术完全摆脱PC机独立运行于手机上的各种处理方法,并取得了一定的进展。
如Mark小组将ARToolKit技术进电子科技大学学报第39卷82行改进并完全移植至Symbian手机操作系统中独立运行[13]。
2.2 基于智能手机平台的AR跟踪定位算法针对AR跟踪定位算法的研究已开展多年,形成了相对成熟的算法和框架。
但是将AR技术移植到智能手机平台独立运行的研究工作才刚起步。
目前,将常用的AR跟踪定位算法移植到智能手机平台是实现mobile phone-AR技术的主要途径。
基于人工标识算法移植方面,文献[5]将ARToolKit软件包移植到至Window CE平台,首次实现了能够完全独立运行于移动设备的AR应用系统,如图2a所示。
文献[7]将ARToolKit移植至Nokia手机的Symbian操作系统,并成功开发出交互式乒乓球游戏系统,如图2b所示。
a. 独立运行于移动设备的AR应用系统b. 交互式乒乓球游戏系统图2 基于人工标志物的智能手机AR系统为解决基于视觉的跟踪定位算法的鲁棒性以及稳定性问题。
目前也有研究人员利用硬件跟踪定位设备进行AR跟踪定位。
MARA是由Nokia公司开发的城市导游系统[14],它利用诺基亚6680款手机作为增强现实系统的运行平台,采用加速计、倾角仪以及GPS实现手机的绝对姿态跟踪定位,并通过蓝牙无线接口向手机发送测量数据信息,如图3所示。
文献[15]中的PAC-LAN是一个多人城市游戏系统,用户的空间位置是由RFID技术定位的。