ar技术是指什么？原理是怎样的？ar技术有哪些应用？

2022-06-08 11:56:20 作者：2200 2955

近年来，随着现代化信息技术的精进、互联网的不断普及，数字化技术对人们生活的渗透日益加深。其中，AR技术作为当前最受关注的人机交互技术之一，在诸多领域有着不错的应用。那么，什么是ar技术?它是基于什么原理实现得?在生活中又有哪些应用呢?本文将具体梳理。

1.ar技术

AR(Augmented Reality)技术也称增强现实技术，是通过电脑的图像技术，用实时计算的方式将虚拟的信息叠加应用到真实世界中，把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，达到对现实效果增强。

2.ar技术关键技术

AR技术的关键主要有显示技术、跟踪和定位技术、人机交互技术和虚实结合技术。

(1)显示技术

显示技术是维护AR系统正常运转的基石，目前应用在增强现实领域的显示器按照穿戴方式的不同主要分为头盗式显示器(Head-mounted displays，HMD)和非头盔式显示器。其中头盔式显示器根据具体的实现原理包括视频透视式与光学透视式两种类型，非头盔式显示器主要分为手持式和投影式。

(2)人机交互技术

增强现实技术系统最终任务是实现用户与场景中的虚拟信息之间的自然交互，增强现实系统需要通过跟踪定位设备获取数据以确定用户对虚拟对象发出的行为指令，对其进行解释，并给出相应的准确的反馈。

(3)跟踪和定位技术

要实现虚拟信息和真实环境的无缝融合，须将虚拟信息显示在现实世界中的正确位置，这个定位过程称为注册(Registration)。注册过程需要从当前场景中获取空间数据，再根据真实物体确定虚拟物体与观察者之间的关系，然后通过正确的几何投影将虚拟物体投影至观察者的视域范围。因此增强现实系统必须实时地检测摄像头的位置、角度及运动方向，帮助系统决定显示虚拟信息，并按照摄像头的视场建立坐标系，这个过程称为跟踪(Tracking)。

(4)虚实结合技术

在跟踪、定位、注册的基础上，还需要能够自动获取环境的光照和反射信息，根据真实场景图像反馈求出真实场景的光源数目、光照方向和强度，用它们绘制虚拟物体生成新光照条件或新视点下同一场景的图像。

3.ar技术特征

1997年，美国北卡大学的Ronald Azuma教授将增强现实技术的特征定义为虚实融合、即时交互和三维注册。

(1)虚实融合

通过电脑技术，将提前制作好的虚拟模型或对象应用到真实的环境当中以增强用户对真实环境的理解和认识。用户可通过AR设备在现实与虚拟场景中随时切换。

(2)即时交互

用户能够自主操作AR显示设备与己经信息增强后的物理现实环境进行实时交互的过程，交互过程中用户操作头显或移动设备，可以从各个角度观察实时呈现在物理世界中的虚拟对象，并且通过手指拖拽和手势识别等操作与虚拟对象相互作用。

(3)三维注册

三维注册，也可理解为三维配准，是决定AR最终效果能否理想的第一要义，其中数字虚拟内容与物理现实环境并不是简单随意的叠加，而是无缝融合。借助三维配准在数字共存的基础上实现虚拟信息和真实环境的精确重合以及一一对应，才能产生令人真假难辨的感受。

4.ar技术原理

摄像头和传感器采集真实场景的视频或者图像，传入处理单元对其进行识别和生成数据模型，同时结合头部跟踪设备的数据来分析虚拟场景和真实场景的相对位置，实现坐标系的对齐并进行虚拟场景的建模绘制融合计算。设备采集外部控制信号实现交互操作，最终达到“虚实结合”效果。