增強實境

增強實境(AR)是在一個實時顯示的真實環(huán)境上疊加圖形、聲音和其它感知強化技術并使其具有互動性和可操縱性的功能或用戶界面。在一個真實環(huán)境內融合3D虛擬信息有助于提高用戶對虛擬目標周圍環(huán)境的真實感。

最近，增強實境技術出現(xiàn)了幾個成功的應用案例。例如，汽車安全設備把路況和汽車周圍的信息投射到前檔風玻璃上，讓駕駛員對汽車所在位置有全面了解。另一個應用是把智能手機對準一個方位已知的目標，例如飯店或超市，手機就會顯示所指目標的信息。此外，如果身處一個陌生的大城市，這個功能還能幫助你找到最近的地鐵站，只要把手機旋轉360度，即可鎖定地鐵路線，沿所指方向到達目的地。

社交網絡在現(xiàn)代人的生活中扮演著重要作用。當一個人接近一個購物中心時，他可以用手機指向購物中心。然后，他的朋友將會收到經過數(shù)字處理技術強化的他所在位置和周邊環(huán)境的虛擬信息。反之亦然，他也會收到他朋友的方位和周邊信息。因此，增強實境是一種改變人們對真實世界的感覺的新方式。

由于智能手機市場高速增長，移動設備開始興起增強實境應用。圖1所示是在智能手機內實現(xiàn)移動增強實境所需的關鍵模塊。

圖1 智能手機的移動增強實境系統(tǒng)結構

數(shù)字攝像頭:用于傳送實際環(huán)境的信息流，并在液晶觸摸屏上顯示捕獲的視頻。目前，新款智能手機上已配備500萬像素或更高分辨率的成像傳感器。

CPU、手機操作系統(tǒng)、用戶界面和軟件開發(fā)工具：這些是智能手機的核心模塊。現(xiàn)在新的智能手機配備1GHz以上的雙核CPU、512MB RAM內存和32GB存儲器。在應用開發(fā)過程中，可通過用戶界面和軟件開發(fā)工具（SDK）調用應用程序接口，訪問圖形、無線通信功能、數(shù)據庫和MEMS傳感器原始數(shù)據，無需知道這些代碼背后的詳細原理。

高靈敏度GPS接收器、AGPS(輔助GPS)或DGPS(差分GPS) :當捕獲到有效的衛(wèi)星信號時，這些模塊用于確定用戶當前的經緯度位置。多年來人們一直在研究提高GPS接收器在室內和高樓林立的地區(qū)的接收靈敏度和定位精度，因為在這類地區(qū)衛(wèi)星信號變弱，并發(fā)生多信道干擾錯誤。

無線數(shù)據傳輸接口，包括GSM/GPRS、WiFi、藍牙和RFID:無線數(shù)據接口的主要目的是接入互聯(lián)網，檢索當前位置目標的在線數(shù)據庫，在等待GPS定位或沒有GPS信號時提供簡要的定位信息。如果建筑物內預裝了發(fā)射器，其它的近距離無線連接如WLAN、藍牙和RFID也可以提供精度適當?shù)氖覂榷ㄎ恍畔ⅰ?/p>

本機或在線數(shù)據庫:用于把增強的虛擬目標信息疊加到真實世界視頻上。當目標與當前方位吻合時，系統(tǒng)將能從本機數(shù)據庫或在線數(shù)據庫檢索目標的信息。然后用戶可以點擊觸摸屏上的超級鏈接或圖標，接收更加詳細的方位信息。

內置數(shù)字地圖的液晶觸摸屏:提供高分辨率的用戶界面，顯示含有虛擬目標信息的真實世界的視頻。有了數(shù)字地圖，用戶可以知道當前位置所在街道名稱，無需配戴任何特殊的3D眼鏡。

MEMS傳感器(加速度計、磁力計、陀螺儀和壓力傳感器):這些傳感器是自導式器件，隨時隨地工作。因為低成本、小尺寸、輕量、低功耗、高性能，它們成為行人航位推算應用的首選半導體產品。這些傳感器與GPS接收器集成在一起可以在室內外獲得方位信息。

隨時隨地獲取精確、可靠的方位信息，使虛擬目標與實際環(huán)境保持一致，是移動增強實境應用面臨的主要挑戰(zhàn)。