Какво е добавена реалност - технология, примери и история

what is augmented reality technology

Този изчерпателен урок обяснява какво е разширената реалност и как работи. Научете също за технологиите, примерите, историята и приложенията на AR:

Този урок започва с обяснение на основите на разширената реалност (AR), включително какво представлява и как работи. След това ще разгледаме основните приложения на AR, като дистанционно сътрудничество, здравеопазване, игри, образование и производство, с богати примери. Също така ще разгледаме хардуера, приложенията, софтуера и устройствата, използвани в добавената реалност.

Този урок ще се спре също на перспективите на пазара на разширена реалност и проблемите и предизвикателствата около различните теми на разширената реалност.

Какво ще научите:

• Какво представлява разширената реалност?
  • Определение на разширената реалност
  • Видове AR
    • # 1) AR-базиран на маркери
    • # 2) AR без маркер
    • # 3) AR, базирана на проекти
    • # 4) AR на базата на наслагване
  • Кратка история на AR
• Как работи AR - технологията зад него
  • Технология за разширена реалност
  • Устройства и компоненти на AR
  • Ползи от AR
• Разширена реалност срещу виртуална реалност срещу смесена реалност
• Приложения за разширена реалност
  • Пример за AR в реалния живот
  • Разработване и проектиране за AR
• Заключение
  • Препоръчително четене

Какво представлява разширената реалност?

AR позволява виртуалните обекти да бъдат насложени в реални среди в реално време. Изображението по-долу показва човек, който използва приложението IKEA AR, за да проектира, подобри и изживее мечтания си дом.

(изображение източник )

Определение на разширената реалност

Разширената реалност се дефинира като технология и методи, които позволяват наслагване на обекти от реалния свят и среди с 3D виртуални обекти с помощта на AR устройство и позволяват на виртуалното да взаимодейства с обектите от реалния свят, за да създаде замислени значения.

За разлика от виртуалната реалност, която се опитва да пресъздаде и замени цяла реална среда с виртуална, разширената реалност е свързана с обогатяване на изображение на реалния свят с компютърно генерирани изображения и цифрова информация. Той се стреми да промени възприятието чрез добавяне на видео, инфографика, изображения, звук и други подробности.

Вътре в устройство, което създава AR съдържание; виртуалните 3D изображения са насложени върху обекти от реалния свят въз основа на геометричната им връзка. Устройството трябва да може да изчислява позицията и ориентацията на обекти, касаещи другите. Комбинираното изображение се прожектира на мобилни екрани, AR очила и др.

От другата страна има устройства, носени от потребителя, за да позволят гледане на AR съдържание от потребител. За разлика от слушалки за виртуална реалност които напълно потапят потребителите в симулирани светове, AR очилата не го правят. Очилата позволяват добавяне, наслагване на виртуален обект върху обекта от реалния свят, например, поставяне на AR маркери на машини за маркиране на зони за ремонт.

Потребител, използващ AR очилата, може да види реалния обект или среда около себе си, но обогатен с виртуалното изображение.

Въпреки че първото приложение е било във военната сфера и телевизията след въвеждането на термина през 1990 г., AR сега се прилага в игрите, образованието и обучението и в други области. Повечето от тях се прилагат като AR приложения, които могат да се инсталират на телефони и компютри. Днес тя е подобрена с технология за мобилни телефони като GPS, 3G и 4G и дистанционно наблюдение.

Видове AR

Разширената реалност е от четири типа: без маркери, базирани на маркери, базирани на проекция и базирани на наслояване AR. Нека ги видим един по един в детайли.

# 1) AR-базиран на маркери

Маркер, който е специален визуален обект като специален знак или нещо друго, и камера се използват за иницииране на 3D цифрови анимации. Системата ще изчисли ориентацията и позицията на пазара, за да позиционира ефективно съдържанието.

Пример за AR на базата на маркери: Базирано на маркери мобилно приложение за обзавеждане на AR.

(изображение източник )

# 2) AR без маркер

Използва се в приложения за събития, бизнес и навигация, например, технологията използва информация, базирана на местоположението, за да определи какво съдържание получава или намира потребителят в определена област. Той може да използва GPS, компаси, жироскопи и акселерометри, както може да се използва на мобилни телефони.

Примерът по-долу показва, че AR без маркер не се нуждае от никакви физически маркери за поставяне на обекти в реално пространство:

(изображение източник )

# 3) AR, базирана на проекти

Този вид използва синтетична светлина, прожектирана върху физическите повърхности, за да открие взаимодействието на потребителя с повърхностите. Използва се на холограми като в Междузвездни войни и други научно-фантастични филми.

Изображението по-долу е пример, показващ проекция на меч в AR слушалки AR, базирани на проект:

(изображение източник )

# 4) AR на базата на наслагване

В този случай оригиналният артикул се заменя с увеличение, изцяло или частично. Примерът по-долу позволява на потребителите да поставят виртуален предмет на мебел върху изображение на стая със скала в приложението IKEA Catalog.

IKEA е пример за AR на базата на наслагване:

Кратка история на AR

1968 г. : Иван Съдърланд и Боб Спарул създадоха първия в света монтиран на главата дисплей с примитивна компютърна графика.

Дамоклевият меч

(изображение източник )

1975 г. : Videoplace, AR лаборатория, е създадена от Myron Krueger. Мисията беше да има човешки взаимодействия с цифрови неща. По-късно тази технология беше използвана за проектори, камери и екранни силуети.

Майрън Крюгер

(изображение източник )

най-добрата идея за python за Windows 10

1980: EyeTap, първият преносим компютър, спечелен пред очите, разработен от Стив Ман. EyeTap записва изображения и наслагва други върху него. Може да се играе с движения на главата.

Стив Ман

(изображение източник )

1987 г. : Прототип на Heads-Up Display (HUD) е разработен от Дъглас Джордж и Робърт Морис. Той показва астрономически данни над реалното небе.

Автомобилен HUD

1990 г. : Терминът добавена реалност е измислен от Томас Каудел и Дейвид Мизел, изследователи от компанията Boeing.

Дейвид Мизел

sql заявки за практика с отговори

Томас Каудел

(изображение източник )

1992: Виртуални приспособления, AR система, е разработена от Луиза Розенберг от американските военновъздушни сили.

Виртуални тела:

(изображение източник )

1999: Франк Дейгадо и Майк Абърнати и техният екип от учени разработиха нов навигационен софтуер, който може да генерира писти и улични данни от видео с хеликоптер.
2000: ARToolKit, SDK с отворен код, е разработен от японски учен Хирокадзу Като. По-късно беше адаптиран да работи с Adobe.
2004: Външна AR система, монтирана на каска, представена от Trimble Navigation.
2008: AR Пътеводител за мобилни устройства с Android, изработен от Wikitude.
2013 г. до днес: Google Glass с Bluetooth връзка с интернет, Windows HoloLens - AR очила със сензори за показване на HD холограми, игра Pokemon Go на Niantic за мобилни устройства.

Интелигентни очила:

(изображение източник )

Как работи AR - технологията зад него

Първо е генерирането на образи от реални среди. Второто е използването на технология, която позволява наслагването на 3D изображения върху изображенията на обектите от реалния свят. Третото е използването на технология, която позволява на потребителите да си взаимодействат и да се ангажират със симулираната среда.

AR може да се показва на екрани, очила, преносими устройства, мобилни телефони и монтирани на главата дисплеи.

Прочетете също = >> Най-добрите AR интелигентни очила

Като такива разполагаме с мобилна AR, монтирана на главата AR, интелигентни очила AR и уеб базирана AR. Слушалките са по-завладяващи от мобилните и други видове. Интелигентните очила са носими AR устройства, които осигуряват изгледи от първо лице, докато уеб-базираните не изискват изтегляне на приложение.

Конфигурации на AR очила:

(изображение източник )

Той използва S.L.A.M. технология (едновременно локализиране и картографиране) и технология за проследяване на дълбочината за изчисляване на разстоянието до обекта, използвайки сензорни данни, в допълнение към други технологии.

Технология за разширена реалност

AR технологията позволява увеличаване в реално време и това увеличаване се извършва в контекста на околната среда. Могат да се използват анимации, изображения, видео и 3D модели и потребителите могат да виждат обекти в естествена и синтетична светлина.

Визуално базиран SLAM:

(изображение източник )

Технология за едновременно локализиране и картографиране (SLAM) е набор от алгоритми, които решават проблеми за едновременна локализация и картографиране.

SLAM използва функционални точки, за да помогне на потребителите да разберат физическия свят. Технологията позволява на приложенията да разбират 3D обекти и сцени. Тя позволява незабавно проследяване на физическия свят. Също така позволява наслагването на цифрови симулации.

SLAM използва мобилен робот като технологията на мобилното устройство, за да открие заобикалящата среда, след което да създаде виртуална карта; и проследете нейната позиция, посока и път на тази карта. Освен AR, той се използва за безпилотни летателни апарати, летателни апарати, безпилотни превозни средства и почистващи машини за роботи, например, използва изкуствен интелект и машинно обучение, за да разбере местоположенията.

Откриването и съвпаденията на характеристиките се извършват с помощта на камери и сензори, които събират функционални точки от различни гледни точки. След това техниката на триангулация определя триизмерното местоположение на обекта.

В AR SLAM помага за слот и смесване на виртуалния обект в реален обект.

AR на базата на разпознаване: Това е камера за идентифициране на маркери, така че да е възможно наслагване, ако е открит маркер. Устройството открива и изчислява позицията и ориентацията на маркера и замества маркера от реалния свят с неговата 3D версия. След това изчислява позицията и ориентацията на другите. Завъртането на маркера завърта целия обект.

Подход, базиран на местоположение. Тук тсимулациите или визуализациите се генерират от данни, събрани от GPS, цифрови компаси, акселерометри и скоростомери. Това е много често при смартфоните.

Технология за проследяване на дълбочината: Камерите за проследяване на дълбочинни карти като Microsoft Kinect генерират карта на дълбочината в реално време, като използват различни технологии за изчисляване на разстоянието на обектите в зоната за проследяване в реално време от камерата. Технологиите изолират обект от общата карта на дълбочината и го анализират.

Примерът по-долу е за ръчно проследяване, използвайки алгоритми за дълбочина:

(изображение източник )

Технология за проследяване на естествени характеристики: Може да се използва за проследяване на твърди предмети при работа по поддръжка или монтаж. Многостепенен алгоритъм за проследяване се използва за по-точна оценка на движението на обект. Проследяването на маркери се използва като алтернатива, заедно с техниките за калибриране.

Наслояването на виртуални 3D обекти и анимации върху обекти от реалния свят се основава на тяхната геометрична връзка. Разширени камери за проследяване на лица вече се предлагат на смартфони като iPhone XR, който има TrueDepth камери, за да позволи по-добро AR изживяване.

Устройства и компоненти на AR

Kinect AR камера:

(изображение източник )

Камери и сензори: Това включва AR камери или други камери, например, на смартфони направете 3D изображения на обекти от реалния свят, за да ги изпратите за обработка. Сензорите събират данни за взаимодействието на потребителя с приложението и виртуалните обекти и ги изпращат за обработка.

Устройства за обработка: AR смартфоните, компютрите и специалните устройства използват графики, графични процесори, процесори, флаш памет, RAM, Bluetooth, WiFi, GPS и др., За да обработват 3D изображенията и сензорните сигнали. Те могат да измерват скорост, ъгъл, ориентация, посока и т.н.

Проектор: AR проекцията включва проектиране на генерирани симулации върху AR лещи на слушалки или други повърхности за гледане. Това използва миниатюрен проектор.

Ето видео: Първи AR проектор за смартфон

Рефлектори: Отражатели като огледала се използват на AR устройства, за да помогнат на човешките очи да виждат виртуални изображения. Масив от малки извити огледала или двустранни огледала могат да се използват за отразяване на светлината към AR камерата и окото на потребителя, най-вече за правилно подравняване на изображението.

Мобилни устройства: Съвременните смартфони са много приложими за AR, тъй като съдържат интегриран GPS, сензори, камери, акселерометри, жироскопи, цифрови компаси, дисплеи и GPU / CPU. Освен това, AR приложенията могат да бъдат инсталирани на мобилни устройства за мобилни AR изживявания.

Изображението по-долу е пример, който показва AR на iPhone X:

(изображение източник )

Head-up дисплей или HUD: Специално устройство, което проектира AR данни на прозрачен дисплей за преглед. Той е бил използван първо в обучението на военни, но сега се използва в авиацията, автомобила, производството, спорта и др.

AR очила, наричани още интелигентни очила: Интелигентните очила са за показване на известия например, от смартфони. Те включват Google Glasses, Laforge AR очила и Laster See-Thru, наред с други.

AR контактни лещи (или интелигентни лещи): Те се носят, за да са в контакт с окото. Производители като Sony работят върху обективи с допълнителни функции, като например възможност за правене на снимки или съхраняване на данни.

AR контактните лещи се носят в контакт с окото:

(изображение източник )

Виртуални дисплеи на ретината: Те създават изображения, като прожектират лазерни светлини в човешкото око.

Ето видео: Виртуален дисплей на ретината

Ползи от AR

Нека видим някои предимства на AR за вашия бизнес или организация и как да ги интегрирате:

• Интегрирането или приемането зависи от вашия случай на употреба и приложение. Може да искате да го използвате за наблюдение на поддръжка и производство, извършване на виртуални разходки на недвижими имоти, рекламиране на продукти, стимулиране на отдалечен дизайн и др.
• Днес виртуалните помещения за монтиране могат да помогнат за намаляване на възвръщаемостта на покупките и за подобряване на решенията за покупка, взети от купувачите.
• Продавачите могат да произвеждат и публикуват интересно марково AR съдържание и да вмъкват реклами в тях, така че хората да могат да опознаят техните продукти, когато гледат съдържанието. AR подобрява ангажираността.
• В производството AR маркерите върху изображенията на производственото оборудване помагат на ръководителите на проекти да наблюдават работата от разстояние. Намалява необходимостта от използване на цифрови карти и растения. Например, дадено устройство или машина може да бъде насочено на място, за да се определи дали ще се побере на позиция.
• Потапящите симулации в реалния живот осигуряват педагогически ползи за учащите. Симулациите в обучението и обучението, основани на игри, идват с психологически ползи и увеличават съпричастността сред учащите, както показват изследователите.
• Студентите по медицина могат да използват AR и VR симулации, за да опитат първо и възможно най-много операции, без големи бюджети или ненужни наранявания на пациентите, всички с потапяне и почти реални преживявания.

Изображението по-долу показва как AR се прилага при медицинско обучение за хирургическа практика:

какъв е ключът за сигурност на рутера

(изображение източник )

• Използвайки AR, бъдещите астронавти могат да опитат своята първа или следваща космическа мисия.
• AR позволява виртуален туризъм. AR приложенията например могат да предоставят упътвания до желаните дестинации, да превеждат знаците на улицата и да предоставят информация за разглеждане на забележителности. A добър пример е приложение за GPS навигация. AR съдържанието дава възможност за създаване на нови културни преживявания, например, където допълнителна реалност се добавя към музеите.
• Очаква се разширената реалност да разширяване до 150 милиарда долара до 2020 г. . Разширява се повече от виртуалната реалност със 120 милиарда долара в сравнение с 30 милиарда долара. Очаква се устройствата с AR да достигнат 2,5 милиарда до 2023 година.
• Разработването на собствени маркови приложения е един от най-често срещаните начини, които компаниите използват, за да се ангажират с AR технологията. Компаниите все още могат да пускат реклами на AR платформи и съдържание на трети страни, да купуват лицензи за разработен софтуер или да наемат пространства за тяхното AR съдържание и аудитории.
• Разработчиците могат да използват платформи за разработка на AR като ARKit и ARCore, за да разработват приложения и да интегрират AR в бизнес приложения.

Разширена реалност срещу виртуална реалност срещу смесена реалност

Разширената реалност е подобна на виртуалната реалност и смесената реалност, където и двете се опитват да генерират 3D виртуални симулации на обекти от реалния свят. Смесената реалност смесва реални и симулирани обекти.

Всички случаи по-горе използват сензори и маркери за проследяване на позицията на виртуални и реални обекти. AR използва сензорите и маркерите, за да открие позицията на реални обекти и след това да определи местоположението на симулирани. AR прави изображение, което да се проектира на потребителя. В VR, който също използва математически алгоритми, симулираният свят ще реагира според движенията на главата и очите на потребителя.

Въпреки това, докато VR изолира потребителя от реалния свят, за да го потопи напълно в симулирани светове, AR е частично потапяне.

=> Препоръчително четене - AR Vs VR: Сравнение

Смесената реалност съчетава AR и VR. Включва взаимодействието както на реалния свят, така и на виртуалните обекти.

Приложения за разширена реалност

Пример за AR в реалния живот

• Elements 4D е приложение за обучение по химия, което използва AR, за да направи химията по-забавна и ангажираща. С него учениците правят кубчета хартия от блоковете елементи и ги поставят пред своите AR камери на своите устройства. След това те могат да видят изображения на техните химични елементи, имена и атомни тегла. Учениците могат да съберат кубчетата, за да видят дали реагират и да видят химични реакции.

(изображение източник )

• Google Expeditions, където Google използва картони, вече позволява на учениците от цял ​​свят да правят виртуални обиколки за изучаване на история, религия и география.
• Атласът на човешката анатомия позволява на учениците да изследват над 10 000 3D модели на човешко тяло на седем езика, за да позволят на учениците да научат частите, как работят и да подобрят знанията си.
• Touch Surgery симулира хирургическа практика. В партньорство с DAQRI, AR компания, медицинските институции могат да видят своите студенти, практикуващи хирургия на виртуални пациенти.
• IKEA Mobile App е известен с упътвания и тестове за недвижими имоти и продукти за дома. Други приложения включват приложението Pokemon Go на Nintendo за игри.

Научете повече = >> Примери за приложение на добавена реалност

Разработване и проектиране за AR

Платформите за разработка на AR са платформи, на които можете да разработвате или кодирате AR приложения. Примери включват ZapWorks, ARToolKit, MAXST за Windows AR и смартфони AR, DAQRI, SmartReality, ARCore от Google, платформата Windows Mixed Reality AR, Vuforia и ARKit от Apple. Някои позволяват разработването на приложения за мобилни устройства, други за PC и на различни операционни системи.

Платформите за разработка на AR позволяват на разработчиците да предоставят на приложения различни функции като поддръжка за други платформи като Unity, 3D проследяване, разпознаване на текст, създаване на 3D карти, съхранение в облак, поддръжка за единични и 3D камери, поддръжка за интелигентни очила,

Различните платформи позволяват разработването на базирани на маркери и / или базирани на местоположение приложения. Функциите, които трябва да се вземат предвид при избора на платформа, включват разходи, поддръжка на платформа, поддръжка на разпознаване на изображения, 3D разпознаване и проследяване е най-важната функция, поддръжка за платформи на трети страни като Unity, откъдето потребителите могат да импортират и експортират AR проекти и да се интегрират с други платформи, поддръжка на облак или локално съхранение, поддръжка на GPS, поддръжка на SLAM и др.

AR приложенията, разработени с тези платформи, поддържат безброй функции и възможности. Те могат да позволят да се гледа съдържание с една или с редица AR очила, които имат предварително направени AR обекти, поддръжка за картографиране на отражения, където обектите имат отражения, проследяване на изображения в реално време, 2D и 3D разпознаване,

Някои комплекти за разработване на SDK или софтуер позволяват разработването на приложения чрез плъзгане и пускане, докато други изискват познания в кодирането.

Някои AR приложения позволяват на потребителите да се развиват от нулата, да качват и редактират, да притежават AR съдържание.

Заключение

В тази добавена реалност научихме, че технологията позволява наслагването на виртуални обекти в реална среда или обекти. Той използва комбинация от технологии, включително SLAM, проследяване на дълбочината и проследяване на естествени характеристики и разпознаване на обекти, наред с други.

Този урок за разширена реалност се спря на въвеждането на AR, основите на неговата работа, технологията на AR и нейното приложение. Накрая разгледахме най-добрата практика за тези, които се интересуват от интегриране и разработване на AR.

Препоръчително четене

• Примери за разширена реалност | Последни примери за AR
• Какво е добавена реалност - технология, примери и история
• 10 НАЙ-ДОБРИ очила с разширена реалност (интелигентни очила) през 2021г
• Топ 10 най-добри приложения за разширена реалност за Android и iOS
• AR Vs VR: Разлика между разширената Vs виртуална реалност
• Какво е виртуална реалност и как работи тя?
• Бъдещето на виртуалната реалност - пазарни тенденции и предизвикателства
• 10 НАЙ-ДОБРИ VR приложения (приложения за виртуална реалност) за Android и iPhone (2021 SELECTIVE)