增強現實在手持設備上的應用與研究

周鋒

摘 要：本文首先對手持設備增強現實技術做簡要的介紹，然后對手持設備增強現實的虛實結合、交互、三維跟蹤注冊等關鍵技術和應用領域做了詳細的分析和介紹，最后提出了當前階段手持設備上增強現實技術的發展情況和不足以及對未來增強現實技術的展望。

關鍵詞：增強現實；手持設備；移動應用

1 引言

隨著科學技術的發展，移動終端設備的功能越來越豐富，計算能里和處理能力也越來越強大。因為手持設備具有體積小、方便攜帶等特點，而且大多手持設備已經能夠滿足增強現實技術的硬件要求，所以基于手持設備的增強現實技術的研究有很大的應用前景和市場價值。

2 增強現實的關鍵技術

目前研究增強現實技術主要從三個方面進行研究：虛實結合技術、交互技術、三維跟蹤注冊技術。

2.1 虛實結合技術

增強現實技術通過利用多種計算機基礎技術來構造出現實環境中不存在的虛擬對象，并將其準確實時的疊加到真實環境上。虛實結合技術作為增強現實的一個關鍵技術，它可以實現顯示設備到真實環境的擴展，使用者通過顯示設備看到的不是完全虛擬的世界，而是一個在真實場景中無縫融入虛擬對象的虛實結合空間。

2.2 交互技術

在AR系統中的交互主要強調其三維性和實時交互性。三維性主要體現在交互方式與交互環境的三維度上。用戶感受到的是虛擬對象和真實情境疊加的三維世界，這種身臨其境的三維世界讓用戶具有全新的交互體驗。實時交互性主要體現在用戶與設備交互后，為了保證逼真的用戶體驗，其輸入與輸出應該是及時的。

2.3 三維跟蹤注冊技術

因為手持設備時刻處于移動狀態，所以基于手持設備上的AR系統對跟蹤注冊的要求更高。目前AR系統的跟蹤注冊技術分為三大類：

⑴基于硬件跟蹤器的跟蹤注冊技術：根據信號發射源和傳感器獲取的數據得到攝像機相對空間位置和方向。

⑵基于視頻監測的跟蹤注冊技術：該技術根據是否采用人工標記分為基于標記和基于自然特征兩種跟蹤注冊技術。

⑶混合型跟蹤注冊技術：目前已有的大型AR應用系統均綜合采用以上兩種跟蹤注冊方法。

3 增強現實在手持設備上的應用

當前，AR技術在手持設備上的研究和應用正日益廣泛。其應用已經擴展到教育、商業、生活、游戲等諸多方面。

3.1 教育方面

AR技術充分發揮了它在專業教育方面的優勢，例如，歷史課上，可以通過AR技術，將古代重大歷史事件、以及圓明園曾經的瑰麗模樣再現在學生的眼前。不僅可以激發學生的學習興趣，還能生動的還原歷史原貌，加深學生對歷史知識的印象。

3.2 商業方面

商業宣傳一般是都是要吸引用戶眼球，小到公司名片，大到汽車產品發布，AR技術都可以通過炫酷的3D場景給客戶留下深刻印象從而達到很好地宣傳效果，表現出了巨大的潛在商業價值。

3.3 生活方面

在生活方面，AR技術在生活中幫助我們發現周圍的信息世界，讓我們的生活變得更加多樣化。典型的例子就是Layar應用程序，它使用AR技術，通過手機攝像頭和GPS，與周圍的世界進行視覺交互，用戶能看到出售的房屋、流行的酒吧以及該地區的旅游信息等。

3.4 游戲方面

移動增強現實技術能夠讓游戲玩家無論何時都能身處真實的戰場。它主要是通過移動設備自帶的攝像頭捕捉周圍的實時畫面，利用GPS和陀螺儀確定玩家的位置，并且不斷判斷玩家的動作和位置變化來實現的，從而帶給玩家真實而又強烈的參與感。

4 總結

雖然現階段移動AR技術面臨著各種各樣的限制，但其便攜性受到了很多人的親睞，相比傳統的AR技術有著更寬廣的發展前景。在未來的幾年里，伴隨這移動互聯網、移動手持設備、GPS定位服務的飛速發展，基于手持設備的AR技術將會突破諸多限制，在各個方面給人們的生活帶來更多的實際應用。

[參考文獻]

[1]朱淼良，姚遠，蔣云良.增強現實綜述.中國圖象圖形學報[J].2004，9（7）：767～774.

[2]方穎松.增強現實技術在手持設備中的應用.網絡財富[J]. 2010（10）：156.

[3]羅穎.基于增強現實的交互界面設計研究.華中科技大學碩士學位論文[D].2012，5.

[4]周俊威.手機增強現實虛實注冊關鍵技術研究.華中科技大學碩士學位論文[D].2011.3.

[5]周國眾.移動增強現實關鍵技術及應用.測繪與空間地理信息[J].2012，35（9）：140～144.