效果測試視頻

一、分享投石智能系統(tǒng)與英國喜德瑞熱能集團(tuán)合作案例

我司與喜德瑞熱能集團(tuán)成功簽署即將召開的喜德瑞熱能技術(shù)BDR高峰論壇多媒體技術(shù)服務(wù)合作協(xié)議。此次我司將為喜德瑞熱能技術(shù)BDR高峰論壇提供增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）等多媒體互動產(chǎn)品。

屆時運(yùn)用AR增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)演講者與卡通人物“八喜”互動對話的場景。當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)于舞臺演講時，“八喜”神秘出場，身材比例由小到大，直至大到象真人一樣，然后以標(biāo)準(zhǔn)英國管家的形式向領(lǐng)導(dǎo)鞠躬，二人由此開始展開對話。劇情具體如下：

二、增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）項目精彩劇情分享

八喜：主人，您好。我是八喜，來自英倫，是您的供暖管家。

領(lǐng)導(dǎo)：（側(cè)過身，豎起耳朵恭敬聆聽狀態(tài)，微微彎腰。）八喜，您作為我的供暖管家能夠為我做些什么呢？

八喜：（微笑，雙手掌心向內(nèi)，合掌成心型。）主人，我們將用最好的產(chǎn)品，組合成專業(yè)的系統(tǒng)，帶給您貼心的供暖享受。

領(lǐng)導(dǎo)：思考狀態(tài)，雙手報臂，右手托下巴思索問題狀態(tài)那你的供暖系統(tǒng)有什么與眾不同嗎？

八喜：（微笑，右手臂伸開，掌心向上，呈產(chǎn)品介紹姿勢。隨著八喜手指敲擊三次，“最全面、個性化和智能化的”——這幾個字幕對應(yīng)的三個手勢逐一出現(xiàn)）主人，我可以根據(jù)您家的采暖及生活熱水需求，為您即時提供最全面、個性化和智能化的解決方案。

領(lǐng)導(dǎo)：（開心狀態(tài)，不斷點頭。）聽起來真的很吸引人。

八喜：(興奮狀態(tài)，拍手鼓掌。)

領(lǐng)導(dǎo)：好的，那你就幫我介紹一下八喜的產(chǎn)品及服務(wù)吧

八喜：(以標(biāo)準(zhǔn)英國管家的形式向領(lǐng)導(dǎo)鞠躬，轉(zhuǎn)過身，對著鏡頭一指）(伴隨信號切換）好，主人，請稍候。我將馬上為您逞現(xiàn)八喜的產(chǎn)品系列及全套供暖解決方案。

三、分享增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）技術(shù)原理及其他信息

增強(qiáng)現(xiàn)實綜述

產(chǎn)品簡介

增強(qiáng)現(xiàn)實（Augmented Reality，簡稱AR），也被稱之為混合現(xiàn)實。它是把原本在現(xiàn)實世界的一定時間空間范圍內(nèi)很難體驗到的實體信息(視覺信息，聲音，味道，觸覺等)，通過科學(xué)技術(shù)模擬仿真后再疊加到現(xiàn)實世界被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實的感官體驗。與傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實所要達(dá)到的完全沉浸的效果不同，增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)致力于將計算機(jī)生成的信息同真實世界中的場景結(jié)合起來，它可以為醫(yī)療和工程用戶提供準(zhǔn)確、高效的輔助操作界面，也能夠為教育或娛樂程序構(gòu)造引人入勝的交互環(huán)境。增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)在工業(yè)設(shè)計、機(jī)械制造、建筑、教育和娛樂等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景，而且它提供了一種更容易時間的虛擬現(xiàn)實的方法，更代表了下一代更易使用的人機(jī)界面的發(fā)展趨勢。

增強(qiáng)現(xiàn)實的發(fā)展進(jìn)程與研究現(xiàn)狀綜述

發(fā)展進(jìn)程

增強(qiáng)現(xiàn)實 (AugmentedReality，簡稱AR)技術(shù)可以將虛擬的三維物體融合到現(xiàn)實場景中，并能支持用戶與其進(jìn)行交互，它己經(jīng)成為虛擬現(xiàn)實研究中的一個重要領(lǐng)域，同時也是人機(jī)界面技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。

AR技術(shù)始于二十世紀(jì)六十年代，美國哈佛大學(xué) IvanSutherland教授發(fā)明了光學(xué)透明頭盔顯示器(see一 throughHead一 MountedDisplay，簡稱STHMD)顯示計算機(jī)生成的3D圖形[7]。20世紀(jì)80年代到90年代，AR的發(fā)展較為成熟，一些公司和高校不斷研制出完善的AR系統(tǒng)，其中比較好的有:

1986年，Furness研制的vCAss系統(tǒng)采用頭盔顯示器將射程、射擊目標(biāo)等作戰(zhàn)信息顯示在飛行員的視野上。

1986年，美國北卡大學(xué)   (LJNCatChaPelHill)研制出用于實現(xiàn)生物化學(xué)和建筑可視化的STHMD系統(tǒng)。

1993年，美國哥倫比亞大學(xué)的Feine:教授等人設(shè)計了一個基于知識的AR系統(tǒng)。該系統(tǒng)用于指導(dǎo)機(jī)械維修，可以將有關(guān)技術(shù)說明疊加在激光打印機(jī)上，輔助技術(shù)人員完成維修工作，這樣，技術(shù)人員再也不用帶著大量笨重的資料在身邊，邊進(jìn)行維修工作，邊查閱身邊的資料，一旦出現(xiàn)難題、緊急情況，就會不知所措了。

20世紀(jì)90年代初期，波音公司的Tom Caudell和他的同事在他們設(shè)計的一個輔助布線系統(tǒng)中提出了“增強(qiáng)現(xiàn)實”（augmented reality，簡稱AR）這個名詞。在他們設(shè)計的系統(tǒng)中，應(yīng)用S-HMD把由簡單線條繪制的布線路徑和文字 提示信息實時地疊加在機(jī)械式的視野中，而這些信息則可以幫助機(jī)械師一步一步地完成一個拆卸過程，以減少在日常工作中出錯的機(jī)會。接下來又相繼出現(xiàn)了多種增強(qiáng)現(xiàn)實應(yīng)用系統(tǒng)，主要集中在醫(yī)療、制造與維修、機(jī)器人動作路徑的規(guī)劃、娛樂和軍事等幾個方面。但是由于設(shè)備和精度等方面的原因，所有這些系統(tǒng)都沒有真正投入實際應(yīng)用，Azuma在1997年曾對這些系統(tǒng)和其使用的基本技術(shù)給出過一個詳盡的綜述。

同沉浸式的虛擬現(xiàn)實相比，增強(qiáng)現(xiàn)實不但應(yīng)用的場合廣泛，而且更加安全，因為增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)可以讓用戶在看到虛擬物體的同時，仍能看到真實的場景，即使在停電和設(shè)備故障等情況下，也能保證用戶的安全。20世紀(jì)90年代末，這個領(lǐng)域的研究者們開始聚會在一系列每年召開的和增強(qiáng)現(xiàn)實相關(guān)的國際研討會和工作會議上，例如，國際增強(qiáng)現(xiàn)實工作會議（IWAR），國際增強(qiáng)現(xiàn)實研討會（ISAR）和國際混合與增強(qiáng)現(xiàn)實會議（ISMAR）等。這些會議在很大程度上促進(jìn)了AR的研究發(fā)展。近年來隨著移動設(shè)備計算能力的增強(qiáng)和對網(wǎng)格計算環(huán)境的關(guān)注，對戶外增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)和支持分布式協(xié)同操作增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)的研究明顯增加。

國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代末，AR領(lǐng)域的研究者們開始集會在一系列每年召開的和增強(qiáng)現(xiàn)實相關(guān)的國際研討會和工作會議上，其中包括國際增強(qiáng)現(xiàn)實工作會議(IWAR)、國際增強(qiáng)現(xiàn)實研討會(ISAR)和國際混合與增強(qiáng)現(xiàn)實會議(IsMAR)等，這些會議很大程度上促進(jìn)了AR研究的發(fā)展。國外研究AR系統(tǒng)的單位有德國SIEMENSAG、美國微軟公司、美國MIT大學(xué)，美國哥倫比亞大學(xué)、澳大利亞Vienna大學(xué)、日本Nara協(xié)會等，這些單位已經(jīng)在AR系統(tǒng)的攝像機(jī)校正算法、AR頭盔顯示器的設(shè)計、硬件平臺的應(yīng)用、視覺跟蹤技術(shù)等方面取得了一些可喜的成果。目前，國內(nèi)研究AR系統(tǒng)的單位有北京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、中國科學(xué)院計算機(jī)研究所、國防科技大學(xué)、西安石油學(xué)院、電子科技大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海大學(xué)等，國內(nèi)對AR技術(shù)的研究處于起步階段。

據(jù)統(tǒng)計，從1995年至今，涉及AR系統(tǒng)的國際專利多達(dá)一百多篇，新近公開的一篇德國專利 DEI0108064述及的增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)，用視頻或音頻信息進(jìn)行綜合視覺跟蹤，探測用戶三維信息并報告其位置，其中的圖像記錄單元，記錄圖像并轉(zhuǎn)換格式，注釋系統(tǒng)，合成位置數(shù)據(jù)，存檔數(shù)據(jù)，生成實時的增強(qiáng)現(xiàn)實環(huán)境。美國公開的專利US2002191003也涉及了增強(qiáng)現(xiàn)實顯示技術(shù)，他們用攝像機(jī)定位物體位置并報告給連通的計算機(jī)以呈現(xiàn)圖像，同時讓計算機(jī)模擬出天氣、險情等三維場景，經(jīng)過增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)處理后的畫面將真實場景與虛擬場景進(jìn)行無縫融合讓觀眾有深深的身臨其境的感覺，這項技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于航海安全控制輔助、飛行員培訓(xùn)、應(yīng)急訓(xùn)練等方面。而國內(nèi)涉及AR的專利還很少。

增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

1．在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用研究

軍用飛機(jī)和直升機(jī)利用頭盔顯示器將矢量圖形疊加到飛行員視野中，提供導(dǎo)航信息。美國著名的 SIMNET 系統(tǒng)在 1995 年融入了增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)，通過一些特殊的頭盔式顯示器和測距儀，使配備該設(shè)備的戰(zhàn)斗人員能夠看見其他作戰(zhàn)單位的增強(qiáng)信息。

2．在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

醫(yī)學(xué)領(lǐng)域是增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用研究的一個熱點，利用增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)可以將病人的MRI（核磁共振）或 CT（計算機(jī)控制 X 射線斷層分析）疊加在病人身體或?qū)嵨锶梭w模型上，幫助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)方案的制定、手術(shù)時的輔助指引、模擬的手術(shù)訓(xùn)練。MIT的 AI 實驗室進(jìn)行了增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)在腦外科手術(shù)中的應(yīng)用研究，利用增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)合成圖像的手術(shù)技術(shù)操作。

3．在工程設(shè)計和裝配維修領(lǐng)域的應(yīng)用研究

1995 年 ECRC（歐洲計算機(jī)研究中心）將增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程協(xié)作進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，通過增強(qiáng)現(xiàn)實顯示設(shè)備使得異地的設(shè)計人員或客戶與本地的設(shè)計人員共享一個實物或 CAD 模型信息，并可以實時地交流設(shè)計改進(jìn)思想。增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械儀器的組裝維修方面，可將裝配流程指南按照工作進(jìn)度準(zhǔn)確地顯示給用戶，指導(dǎo)用戶順利完成任務(wù)。相對安裝手冊而言，這些附加的文字、圖像更加生動易于理解。科羅拉多大學(xué) Feiners 研究組應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實進(jìn)行激光打印機(jī)的維修。波音公司將增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)制造中的電力線連接和接線器的裝配。

4．在文化娛樂領(lǐng)域的應(yīng)用研究

德國 DML（數(shù)字媒體實驗室）利用增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)擴(kuò)展了原來基于藍(lán)影技術(shù)制作天氣預(yù)報節(jié)目的方法，用虛擬的三維場景替換了原來的平面背景，使得節(jié)目效果更好。

5．在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用研究

英國 Fraunhofer 學(xué)院開發(fā)了適用于城市規(guī)劃的增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)，使得建筑設(shè)計人員能夠在現(xiàn)場預(yù)視方案的效果，與應(yīng)用于該領(lǐng)域的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)而言，增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)可以讓設(shè)計人員更真實地體驗設(shè)計方案與周圍環(huán)境是否和諧。

增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)的工作原理

由于AR應(yīng)用系統(tǒng)在實現(xiàn)的時候要涉及到多種因素，因此AR研究對象的范圍十分廣闊包括信號處理、計算機(jī)圖形和圖像處理、人機(jī)界面和心理學(xué)、移動計算、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、分布式計算、信息獲取和信息可視化，以及新型顯示器和傳感器的設(shè)計等。AR系統(tǒng)雖不需要顯示完整的場景，但是由于需要通過分析大量的定位數(shù)據(jù)和場景信息來保證由計算機(jī)生成的虛擬物體可以精確地定位在真實場景中，因此AR系統(tǒng)中一般都包含以下4個基本步驟：(1)獲取真實場景信息;(2)對真實場景和相機(jī)位置信息進(jìn)行分析;(3)生成虛擬景物;(4)合并視頻或直接顯示，即圖形系統(tǒng)首先根據(jù)相機(jī)的位置信息和真實場景中的定位標(biāo)記來計算虛擬物體坐標(biāo)到相機(jī)視平面的仿射變換，然后按照仿射變換矩陣在視平面上繪制虛擬物體，最后直接通過S-HMD現(xiàn)實或與真實場景的視頻合并后，一起顯示在普通顯示器上。AR系統(tǒng)中，成像設(shè)備、跟蹤與定位技術(shù)和交互技術(shù)是實現(xiàn)一個基本系統(tǒng)的支撐系統(tǒng)。

簡單AR系統(tǒng)的基本流程

增強(qiáng)現(xiàn)實中用到的相關(guān)支撐技術(shù)

一個完善的AR系統(tǒng)包括多個學(xué)科研究的技術(shù)，其中系統(tǒng)顯示定位技術(shù)，虛實融合技術(shù)和用戶交互技術(shù)是實現(xiàn)一個AR系統(tǒng)的基本支撐技術(shù)

一、AR系統(tǒng)的顯示技術(shù)

一般增強(qiáng)現(xiàn)實的顯示技術(shù)分為以下四類:頭盔顯示器，投影式 (ProjeetDisplay)顯示技術(shù)，手持式(HandHeldDisplay)顯示器，普通液晶顯示器。

二、跟蹤定位技術(shù)

由于要實現(xiàn)虛擬和現(xiàn)實物體的完美結(jié)合，必須將虛擬物體合并到現(xiàn)實世界中的準(zhǔn)確位置，這個過程稱為注冊 (registration)，因此AR跟蹤定位系統(tǒng)必須能夠?qū)崟r地檢測觀察者在場景中的位置、視域的方向，甚至是運(yùn)動的情況，以便用來幫助系統(tǒng)決定顯示何種虛擬物體，并按照觀察者的視場重建坐標(biāo)系。在AR應(yīng)用中，通常使用兩類跟蹤和定位技術(shù)，一種是基于硬件設(shè)備的跟蹤定位技術(shù)，一種是基于機(jī)器視覺的跟蹤定位技術(shù)。

用于跟蹤定位技術(shù)的硬件系統(tǒng)和設(shè)備主要包括:全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPs)和DeadReckoning技術(shù)、超聲波定位儀、慣性導(dǎo)航裝置、螺旋測度儀、測距儀、光學(xué)系統(tǒng)、磁跟蹤器、機(jī)械裝置?；谝曈X的跟蹤注冊技術(shù)即是從真實環(huán)境中獲取一幅或者多幅圖像，然后標(biāo)定攝像機(jī)與目標(biāo)間的相對位置和方向。由于頭部跟蹤系統(tǒng)提供的跟蹤信息沒有反饋增強(qiáng)信息與真實環(huán)境的匹配程度信息，難以取得最佳匹配。基于視覺的AR系統(tǒng)可以利用圖像處理和計算機(jī)視覺的方法協(xié)助注冊，并且使得測量局限在圖像空間范圍?；谝曈X跟蹤的方法大體上可以分為以下四類:

1．己知單幅圖像中的六個或者六個以上的匹配點進(jìn)行跟蹤，Tsai等提出了這種算法，目前大多數(shù)研究者采用這種算法。這類視覺跟蹤的方法使用相機(jī)標(biāo)定的技術(shù)，利用單幅圖像中己知點的三維空間位置與它們在圖像平面坐標(biāo)系中的成像坐標(biāo)實現(xiàn)跟蹤注冊。這些已知點是物體的特征點:如拐點、孔洞、放置的標(biāo)志點。標(biāo)志點多采用平面標(biāo)志物體為定位基準(zhǔn):如長方形、圓環(huán)、五邊形、條形碼等等。

2．從運(yùn)動攝像機(jī)拍攝到的序列圖像或者是從拍攝到的運(yùn)動目標(biāo)序列圖像進(jìn)行跟蹤。通過運(yùn)動目標(biāo)的序列圖像來研究運(yùn)動目標(biāo)的運(yùn)動特征。首先要利用序列圖像來估計目標(biāo)的運(yùn)動參數(shù)和確定目標(biāo)的結(jié)構(gòu)，即通過對序列圖像的處理，然后在具有系統(tǒng)噪聲和測量噪聲的情況下，從統(tǒng)計的意義上對運(yùn)動目標(biāo)參數(shù)做出精確的估計。

3．圖像的模板匹配。unenohara使用模板匹配的方法從不同視點提取真實環(huán)境的圖像用作模板尋找真實環(huán)境的數(shù)字化圖像，一旦找到虛擬物體就被疊加到真實環(huán)境。

4．三視圖和多視圖的跟蹤技術(shù)。由多部攝像機(jī)從真實環(huán)境的各個角度提取標(biāo)識物的圖像，通過應(yīng)用Harris角點檢測或SIFT特征點匹配等算法提取圖像特征點，計算場景中真實物體的深度信息，確定虛擬物體與真實環(huán)境的遮擋關(guān)系后顯示虛實結(jié)合的場景圖像，使真實場景與虛擬物體實現(xiàn)更加自然的時空范圍中的融合，使用戶可以與虛擬物體自由交互。

衡量AR系統(tǒng)性能以及影響其實用性的關(guān)鍵指標(biāo)是三維跟蹤注冊精度。目前的注冊誤差可以分成兩大類:靜態(tài)注冊誤差、動態(tài)注冊誤差。靜態(tài)注冊誤差是當(dāng)用戶的視點和真實環(huán)境中的物體均保持靜止時才會產(chǎn)生。動態(tài)注冊誤差則只有當(dāng)用戶的視點或者物體運(yùn)動時才會產(chǎn)生的。動態(tài)注冊誤差是造成增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)注冊誤差的主要來源，也是限制增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)實現(xiàn)廣泛應(yīng)用的主要因素。為了彌補(bǔ)各種跟蹤技術(shù)的缺點，許多研究者采用混合跟蹤的方法以期取長補(bǔ)短，滿足增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)高精度注冊的要求。

三、虛實融合技術(shù)

虛實配準(zhǔn)技術(shù)是任何實用的增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)所首先需要解決的重要問題，這也是國內(nèi)外眾多研究人員對此問題展開詳細(xì)研究的原因所在?；谟嬎銠C(jī)視覺的注冊方法以其精度高、可用性強(qiáng)等特點已經(jīng)引起越來越多研究人員的關(guān)注。這種方法可以按照不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類:如從是否能夠在系統(tǒng)運(yùn)行過程中自動獲取攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)角度，可以分為預(yù)定標(biāo)和非定標(biāo)兩種方法，從是否需要人為標(biāo)識，可以分為基于標(biāo)識以及基于自然特征兩種方法。

從是否能夠在系統(tǒng)運(yùn)行過程中自動獲取攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)來看，可以分為預(yù)定標(biāo)和非定標(biāo)三維注冊兩種，一種基于仿射變換的非定標(biāo)三維注冊方法，這種方法將攝像機(jī)坐標(biāo)系、世界坐標(biāo)系和虛擬場景坐標(biāo)系合并，建立一個全局仿射坐標(biāo)系。通過將真實場景、攝像機(jī)和虛擬場景定義在同一坐標(biāo)系下，繞開不同坐標(biāo)系之間轉(zhuǎn)換關(guān)系的求解問題，從而使得三維注冊問題的解決不再依賴于攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)的確定。事實上這種方法在避免了事先確定攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)的同時也存在如下一些缺陷:首先該方法在仿射坐標(biāo)系下定義虛擬場景，這種坐標(biāo)系與當(dāng)前多數(shù)圖形渲染工具(如Opengl、Direct 3D等)所采用的歐氏坐標(biāo)系不符，一定程度上限制了算法的實用性;另外該方法不能將仿射投影矩陣分解為攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)兩部分,從而無法生成光照、陰影等效果，一定程度上影響了系統(tǒng)的真實感。為了改進(jìn)以上方法的不足，提出了一種基于投影重建的預(yù)定標(biāo)虛實配準(zhǔn)方法，這種方法采用小孔成像模型，規(guī)定攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)為已知而且在系統(tǒng)運(yùn)行過程中不發(fā)生變化。系統(tǒng)在離線階段利用投影重建技術(shù)以及用戶指定的構(gòu)成正方形的四點建立世界坐標(biāo)系，實時注冊階段利用重投影技術(shù)恢復(fù)用戶指定的四點在當(dāng)前圖像上的位置以計算三維注冊矩陣。這種方法在避免了基于仿射變換的三維注冊方法的缺點的同時也存在著如下一些缺陷：最小配置下需要6點追蹤成功才能完成注冊，系統(tǒng)注冊精度在攝像機(jī)發(fā)生運(yùn)動情況下很不穩(wěn)定;一旦攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)發(fā)生變化，則會產(chǎn)生較大的虛實配準(zhǔn)誤差，從而影響了虛實融合的真實感。針對上述問題，本文在第三章提出了一種基于自定標(biāo)技術(shù)的虛實配準(zhǔn)策略，該方法采用小孔成像模型，在歐氏坐標(biāo)系下表達(dá)虛擬場景，能夠克服仿射變換方法的一系列缺陷，同時由于在運(yùn)行過程中能夠自動計算攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)，使得系統(tǒng)的運(yùn)行不在依賴于對攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)的事先確定，有效提高了系統(tǒng)的可用性和精確性。

四、用戶交互技術(shù)

下一代AR技術(shù)的主要特征是實現(xiàn)用戶與真實場景中的虛擬物體之間更自然的交互，AR系統(tǒng)需要通過跟蹤定位設(shè)備獲取交互控制數(shù)據(jù)執(zhí)行用戶對虛擬物體實施的行為指令。AR應(yīng)用系統(tǒng)常使用以下3種方式實現(xiàn)用戶與系統(tǒng)之間的交互:

1．標(biāo)識特征點:通過空間點位置選擇場景中的虛擬目標(biāo)是AR中最基本的交互方式。一般需要指定空間點的二維或三維坐標(biāo)。應(yīng)用中常使用預(yù)先定義的一個或多個定位標(biāo)記固定在交互物體上。

2．姿態(tài)命令:AR中的命令是通過運(yùn)用人工智能中的機(jī)器學(xué)習(xí)和模式識別技術(shù)來完成的。華盛頓大學(xué)的數(shù)字桌面系統(tǒng)使用貼有標(biāo)記的木板來操縱虛擬物體，一些系統(tǒng)中也使用裝有反光標(biāo)一記的黑色手套來操縱虛擬的國際象棋棋子。系統(tǒng)中的命令也可以依靠二維空間點輸入實現(xiàn)，如使用手勢識別等。

3．特制工具:特制工具通常是空間點的輸入工具和系統(tǒng)軟件的組合。在操作中，通過空間點工具操作虛擬目標(biāo)和控制面板提供的功能項，如滑塊、按鈕、選項或文字輸入，能夠增強(qiáng)對特定應(yīng)用的交互能力。在實際應(yīng)用的項目中，會提供稱為個人交互面板的工具(PIP)的特制工具與計算機(jī)生成的虛擬物體交互。

增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)的特點

增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)的特點是虛實結(jié)合、實時交互、三維注冊。

其中，虛實結(jié)合的特點是指虛擬物體與真實世界的結(jié)合，即使用戶所感知的混合世界里，虛擬物體出現(xiàn)的時間或位置與其真實世界對應(yīng)事物相一致和諧調(diào)。同時，系統(tǒng)能根據(jù)用戶當(dāng)前的位置或狀態(tài)即時調(diào)用與之相關(guān)的虛擬世界，并即時將該虛擬世界與真實世界結(jié)合，真實與虛擬之間的相互作用或影響是實時完成的，比如視線上的相互阻擋，形狀上的相互擠壓等等。

三維注冊要求對合成到真實場景中的虛擬信息和物體準(zhǔn)確定位并進(jìn)行真實感實時繪制，使虛擬物體在合成場景具有真實的存在感和位置感。實現(xiàn)這種要求的前提是，利用各種傳感器檢測真實世界的信息，并創(chuàng)建相應(yīng)的幾何模型。模型的精確性取決于傳感器所獲取的精度，同時需要建立精確的模型，這需要巨大的數(shù)據(jù)量。AR環(huán)境中的交互過程需要從特殊的硬件交互設(shè)備或一些定位傳感器獲取數(shù)據(jù)，為了保證實時性，所有數(shù)據(jù)和相應(yīng)操作要求在極短的時間間隔內(nèi)得到處理，同時保證輸出幀頻保持在用戶可以接受的范圍內(nèi)。

結(jié)語

AR系統(tǒng)的研究目前已取得了一定的成果，但是大部分仍處于實驗室研究階段。作為一個涉及到多種學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，各個應(yīng)用領(lǐng)域都需要應(yīng)用到AR的相關(guān)技術(shù)。所以AR系統(tǒng)的研究發(fā)展領(lǐng)域依然很有前景，可探索領(lǐng)域也很廣泛。鑒于目前仍處在實驗室研究階段，南京投石智能系統(tǒng)希望借助自己的技術(shù)力量，能夠把增強(qiáng)現(xiàn)實AR盡快應(yīng)用到國防建設(shè)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展當(dāng)中，在實際中發(fā)揮它的價值，造福人類，這才是科研的真正目的。也歡迎廣大4A公關(guān)公司和品牌公司、各類活動開閉幕式等，與我們共同探討應(yīng)用場景可行性。