增強(qiáng)實(shí)境

增強(qiáng)實(shí)境(AR)是在一個實(shí)時顯示的真實(shí)環(huán)境上疊加圖形、聲音和其它感知強(qiáng)化技術(shù)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(shí)環(huán)境內(nèi)融合3D虛擬信息有助于提高用戶對虛擬目標(biāo)周圍環(huán)境的真實(shí)感。

最近，增強(qiáng)實(shí)境技術(shù)出現(xiàn)了幾個成功的應(yīng)用案例。例如，汽車安全設(shè)備把路況和汽車周圍的信息投射到前檔風(fēng)玻璃上，讓駕駛員對汽車所在位置有全面了解。另一個應(yīng)用是把智能手機(jī)對準(zhǔn)一個方位已知的目標(biāo)，例如飯店或超市，手機(jī)就會顯示所指目標(biāo)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(jī)旋轉(zhuǎn)360度，即可鎖定地鐵路線，沿所指方向到達(dá)目的地。

社交網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代人的生活中扮演著重要作用。當(dāng)一個人接近一個購物中心時，他可以用手機(jī)指向購物中心。然后，他的朋友將會收到經(jīng)過數(shù)字處理技術(shù)強(qiáng)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(qiáng)實(shí)境是一種改變?nèi)藗儗φ鎸?shí)世界的感覺的新方式。

由于智能手機(jī)市場高速增長，移動設(shè)備開始興起增強(qiáng)實(shí)境應(yīng)用。圖1所示是在智能手機(jī)內(nèi)實(shí)現(xiàn)移動增強(qiáng)實(shí)境所需的關(guān)鍵模塊。

圖1 智能手機(jī)的移動增強(qiáng)實(shí)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

數(shù)字?jǐn)z像頭:用于傳送實(shí)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(jī)上已配備500萬像素或更高分辨率的成像傳感器。

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

高靈敏度GPS接收器、AGPS(輔助GPS)或DGPS(差分GPS) :當(dāng)捕獲到有效的衛(wèi)星信號時，這些模塊用于確定用戶當(dāng)前的經(jīng)緯度位置。多年來人們一直在研究提高GPS接收器在室內(nèi)和高樓林立的地區(qū)的接收靈敏度和定位精度，因?yàn)樵谶@類地區(qū)衛(wèi)星信號變?nèi)酰l(fā)生多信道干擾錯誤。

無線數(shù)據(jù)傳輸接口，包括GSM/GPRS、WiFi、藍(lán)牙和RFID:無線數(shù)據(jù)接口的主要目的是接入互聯(lián)網(wǎng)，檢索當(dāng)前位置目標(biāo)的在線數(shù)據(jù)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(nèi)預(yù)裝了發(fā)射器，其它的近距離無線連接如WLAN、藍(lán)牙和RFID也可以提供精度適當(dāng)?shù)氖覂?nèi)定位信息。

本機(jī)或在線數(shù)據(jù)庫:用于把增強(qiáng)的虛擬目標(biāo)信息疊加到真實(shí)世界視頻上。當(dāng)目標(biāo)與當(dāng)前方位吻合時，系統(tǒng)將能從本機(jī)數(shù)據(jù)庫或在線數(shù)據(jù)庫檢索目標(biāo)的信息。然后用戶可以點(diǎn)擊觸摸屏上的超級鏈接或圖標(biāo)，接收更加詳細(xì)的方位信息。

內(nèi)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(biāo)信息的真實(shí)世界的視頻。有了數(shù)字地圖，用戶可以知道當(dāng)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(dǎo)式器件，隨時隨地工作。因?yàn)榈统杀?、小尺寸、輕量、低功耗、高性能，它們成為行人航位推算應(yīng)用的首選半導(dǎo)體產(chǎn)品。這些傳感器與GPS接收器集成在一起可以在室內(nèi)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(biāo)與實(shí)際環(huán)境保持一致，是移動增強(qiáng)實(shí)境應(yīng)用面臨的主要挑戰(zhàn)。