分析增強現(xiàn)實技術在智能手機上的應用

（蕪湖職業(yè)技術學院 241000）

增強現(xiàn)實技術是現(xiàn)階段人們非常關注的一個重點研究技術，該技術在娛樂，軍事，解剖訓練，醫(yī)療研究，精密儀器的維修以及制造，教學培訓等多個領域都具備有非常巨大的應用前景，因此需要人們給予增強現(xiàn)實技術在智能手機上的應用相關研究更多的重視，促進增強現(xiàn)實技術的更好發(fā)展。

一、增強現(xiàn)實技術簡介

增強現(xiàn)實技術是以虛擬現(xiàn)實技術作為基礎成功發(fā)展起的一個人機交互技術以及計算機應用。早期的增強現(xiàn)實系統(tǒng)大多將工作站或者是計算機當做系統(tǒng)的運行平臺，而融合顯示設備則是由透視型頭盔顯示器擔任，而這種早期的增強現(xiàn)實系統(tǒng)很大程度上會對用戶的實際運動范圍造成一種限制，只適合在室內(nèi)使用，在戶外環(huán)境中無法發(fā)揮作用。現(xiàn)如今伴隨著各項網(wǎng)絡技術以及計算機技術的快速發(fā)展，AR技術以及虛擬現(xiàn)實技術在各種移動設備以及網(wǎng)絡設備上的應用以及研究也逐漸廣泛，有關移動增強現(xiàn)實技術的相關應用以及研究也隨之而生。最開始的移動增強現(xiàn)實系統(tǒng)需要用戶必須隨身攜帶攝像機，頭盔顯示器，電源以及其他很多跟蹤定位設備，例如電子羅盤，GPS等。現(xiàn)如今伴隨著各項研究的不斷進行，人們可以將一些小型的手持移動設備當成AR技術的一個新載體，并且使其和AR技術進行結合，可以使增強現(xiàn)實系統(tǒng)成功的脫離龐大的工作站，頭盔顯示器，攝像設備的限制，最終實現(xiàn)圖像采集同顯示以及計算的整合，在人機交互性，便攜性以及移動性等多方面都具備有非常巨大的優(yōu)勢。

二、智能手機增強現(xiàn)實技術存在的一些應用問題

AR技術在移動手機終端中的應用會不可避免的受到內(nèi)存，設備處理器等硬件的一些約束。現(xiàn)如今手機新品在色彩顯示，存儲容量以及處理速度等多個方面都不能和計算機進行比較，因此要將增強現(xiàn)實技術應用到智能手機中就需要綜合性思考如何借助手機和環(huán)境展開交互，如何完成高校并且快速的跟蹤定位算法，如何在大范圍內(nèi)對多個目標展開跟蹤以及識別等多方面的問題。

1.增強現(xiàn)實系統(tǒng)的主題結構

AR技術的應用以及開發(fā)一直以來都是將工作站或者是PC機當做運行平臺，這其中最主要的原因是因為工作站以及PC機都具備有非常強大的圖形顯示能力以及計算能力，而之前的智能手機在存儲空間以及處理能力上都相對比較弱，無法進行跟蹤算法，也就不能顯示接下來的虛實融合效果，因此早期的增強現(xiàn)實系統(tǒng)選用的結構框架是c/s構架方式。

現(xiàn)如今智能手機的芯片處理速度得到了非常明顯的提高，相關研究人員便開始選用讓服務器以及客戶端分別進行計算處理任務的主體結構構架方式。增強現(xiàn)實系統(tǒng)借助對用戶觀察到的目標進行識別來實現(xiàn)對目標展開增強，服務器對目標展開初始識別，緊接著將初始識別的結果成功傳到客戶端，然后在客戶端完成對目標的渲染顯示以及精準識別，雖然這種結構構架已經(jīng)得到了一定的進步，但是并沒有完全脫離開PC機。近些年，相關研究人員正在著手進行讓AR技術可以完全脫離PC機的研究，并且已經(jīng)獲得了一定的進展，其中Mark研究小組已經(jīng)將ARToolKit技術改進并且完全植入到手機操作系統(tǒng)中展開獨立運行。

2.AR跟蹤定位算法

有關AR跟蹤定位算法的相關研究已經(jīng)開展多年，現(xiàn)如今已經(jīng)形成了比較成熟的框架以及算法，但是將AR技術移植到移動手機中使其展開獨立運行的相關研究工作才剛剛開始。為了可以將基于視覺的跟蹤定位算法的穩(wěn)定性以及魯棒性問題成功的解決，現(xiàn)如今已經(jīng)有研究人員借助硬件跟蹤定位設備展開AR跟蹤定位工作。其中MARA作為一款有Nokia公司成功開發(fā)的一個城市導游系統(tǒng)，其借助諾基亞手機當成增強現(xiàn)實系統(tǒng)的實際運行平臺，并且選用GPS。傾角儀以及加速計來實現(xiàn)智能手機的絕對姿態(tài)跟蹤定位，并且可以借助藍牙接口對手機進行測量數(shù)據(jù)信息的及時發(fā)送。

3.在大場景范圍情況下的多目標識別

當智能手機AR技術在大場景環(huán)境進行增強以及跟蹤工作時，系統(tǒng)沒有必要對手機的實際三維位置展開隨時跟蹤，而僅僅只是需要將處在該場景之中的目標識別出來，并且將虛擬信息顯示在圖像之中就可以，在這個過程中，圖像檢索技術以及目標識別這兩種技術都必不可少。在文獻五中，借助GPS對用戶所處空間位置展開初步確定，然后借助服務器在整個數(shù)據(jù)庫中將與該位置有關聯(lián)的待識別物體成功的找出，于是在通過對圖像相似度進行比較來達到對物體進行識別的目的。

4.交互式增強現(xiàn)實系統(tǒng)

現(xiàn)如今的智能手機增強現(xiàn)實系統(tǒng)大多選用的是單設備-單用戶的這種工作模式，在該系統(tǒng)中，用戶和周圍的真實環(huán)境沒有任何交流，多用戶之間也不存在任何協(xié)作交互。然而現(xiàn)如今智能手機具備的一個非常重要的功能便是實現(xiàn)多個用戶之間的各種信息共享以及交流，因此廣大研究學者便開始研究基于環(huán)境與用戶交互，多人交互的這種智能手機增強現(xiàn)實系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅僅需要解決最基本的一系列問題，同時還需要各個交互對象間的通信問題以及數(shù)據(jù)傳輸問題，現(xiàn)如今已經(jīng)存在有很多技術可以當做通信媒體，如GPRS，無線，藍牙技術等。ARTennis系統(tǒng)是第一個可以實現(xiàn)交互的增強現(xiàn)實系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含有兩個用戶，一個木桌，AR標志點，兩個手機。用戶可以展開相對比較簡單的網(wǎng)球游戲，每當球拍和網(wǎng)球接觸到手機時就會出現(xiàn)震動現(xiàn)象，提示該用戶已經(jīng)成功擊球，系統(tǒng)借助藍牙技術來對多用戶之間的姿態(tài)信息以及位置傳輸工作。

5.數(shù)據(jù)之間的通信以及傳輸

不管是C/S式系統(tǒng)還是完全借助智能手機來展開獨立運行的系統(tǒng)，都不可以避免的需要進行數(shù)據(jù)之間的無線傳輸以及通信。在C/S式系統(tǒng)中，服務器與客戶端之間的數(shù)據(jù)傳輸需要借助4G網(wǎng)絡，wifi，GSM，GPRS來完成。在對傳輸網(wǎng)絡方式進行選擇時需要優(yōu)先考慮用戶所處環(huán)境可以支持哪種網(wǎng)絡，其次需要對網(wǎng)絡的實際傳輸距離，傳輸速速，通暢性等因素進行考慮。其中4G網(wǎng)絡是一種新型的網(wǎng)絡類型，在傳輸以及寬帶速度上具備有很大的優(yōu)勢，現(xiàn)如今僅有部分智能手機可以支持該網(wǎng)絡。GSM以及GPRS相對比較常用，但是在傳輸速度上完全不能和4G網(wǎng)絡進行比較。選用藍牙技術盡管在傳輸速度上相對比較慢，但是幾乎所有手機都可以支持此項技術，與此同時該技術隸屬于短距離的一種傳輸技術，盡管無線電波具備有很廣泛的覆蓋范圍，但是在通信質(zhì)量上很難得到保證。當然，不管選用的究竟是哪一種無線網(wǎng)絡通信方式，都會面對系統(tǒng)處理時間由于網(wǎng)絡傳輸變得增長這一問題，這也是一定要實現(xiàn)智能手機和服務器完全獨立的一個重要原因。

結語

綜上所述，伴隨著各項網(wǎng)絡以及計算機技術的不斷進步，目前已經(jīng)存在有基于智能手機的增強現(xiàn)實應用，但是還僅僅只是局限于特定的應用場景，還面對有很多需要解決的技術問題，因此需要人們給予增強現(xiàn)實技術更多的重視，努力克服這些技術難題，讓智能手機可以發(fā)揮出更大的作用以及技術優(yōu)勢。