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增强现实的兴起：当前和未来应用领域
摘要
世界各地的巨大技术进步在各公司试图用不同技术吸引客户的公司之间创造了巨大的挑战性竞争。最近的技术之一是增强现实（AR）。 AR是一种新技术，能够呈现其他技术难以提供和满足的可能性。如今，众多的增强现实应用已经被用于不同类型的行业，并在全世界传播。 AR真的会改变个人对世界的看法。 AR尚处于不同学院和高科技机构的研发阶段。在过去几年中，AR应用程序成为可移植的，通常可用于各种设备。此外，AR承认在我们的视听媒体中占据一席之地，并在诸如新闻，体育等有形和令人兴奋的方式在我们生活中的各个领域中使用，并被用于我们生活中的许多领域，如电子商务，促销，设计和业务。此外，AR用于促进学习，而使学生能够访问通过各种来源提供的位置特定信息。 AR应用的这种成长和传播使得组织相互竞争，每一个人都将尽力获得客户。本文提供了AR的综合研究，包括其历史，架构，应用，当前的挑战和未来发展趋势。
关键词：增强现实; 虚拟现实; 增强现实浏览器 移动增强现实
1、介绍
技术进步对我们的生活和我们的行为方式有直接的影响。 增强的现实从工业技术转移到大众技术。 它可以被定义为一种紧急形式的实践，通过该实践，通过与特定地点和/或事件相关联的计算机生成的内容改进现实世界。 换句话说，AR允许数字内容将轻松叠加，融入我们对现实世界的见解和观念。
增强现实可以被描述为可以开发“下一代，现实界面”的技术之一。 此外，它的特色在于仅仅是在世界各地的测试中心的推广，被用于不同领域和消费市场。 随着智能手机和AR浏览器的出现和扩散，我们开始接受这种不同而令人兴奋的人机通信。尽管AR近来已经获得了更多的研究兴趣和关注，研究人员将AR的术语附加在各种含义上。 此外，AR可以通过使用和涉及不同的创新技术来开发（例如，身体电脑，移动电话和沉浸式技术）。
在过去几年中，AR应用已经证明是可移动的，在手机上可以广泛使用。 此外，AR已经成为我们的视听媒体之一（例如新闻，娱乐和运动手段）。 此外，它还在电子商务，旅游和促销等诸多领域得到广泛应用。 此外，它已经成为虚拟现实（VR）领域中非常重要的一部分。 与传统VR相比，AR具有明显的优势。 AR获得的关键优势之一是具有更好的现实感和互动性，而强调虚拟环境与现实世界的有机整合。
在这篇文章中，我们介绍了AR中最先进的现状调查。 我们的目标是更好地了解这一新兴领域当前和未来的应用领域。 本文的其余部分组织如下：第2节概述AR，第3节研究AR历史，第4节描述AR系统的架构，第5节讨论AR的不同应用，第6节总结了当前的挑战 AR，第7节讨论了AR的未来趋势，最后第8节总结了本文。
2、增强现实：概述
增强现实（AR）可以被定义为能够立即直接或间接地处理新信息，因此通过向其中添加虚拟计算机生成的信息来增强/增强物理现实环境的影响
此外，AR由Azuma于1997年定义。他指出，AR不仅限于技术硬件，而且将真实和虚拟项目集成在一个真实的环境中。 此外，它将真实和虚拟对象记录在一起，然后三维实时共同运行。
Milgram和Kishino定义了现实虚拟的连续体，其中AR被认为是混合现实的整体主题领域的一部分。 虚拟环境和虚拟环境中的真实项目都分配到虚拟环境中，可以用相邻的环境替代虚拟环境。 相反，本地虚拟化是通过增强现实提交的。
3、增强现实的历史
“增强现实”一词在20世纪50年代首次出现，运动影像摄影家莫顿·海利格认为，电影作为艺术应该能够将观众融入屏幕上。 在1962年，海利格开发了他的想法的模式，他在1955年被称为“数字计算”之前被称为Sensorama的“未来的相机”。 然后，伊万·萨瑟兰在1966年设计了头盔。 在1968年，他开发了第一个AR系统的工作原型。 之后，迈龙克鲁格在1975年建立了一个名为视频场所的人造现实实验室。 这是一个让用户第一次轻松处理虚拟元素的区域。
20世纪90年代初，AR成为一个学习领域。 1997年，Ronald Azuma在AR进行了第一次调查，而他介绍了广泛接受的AR定义。 他将它定义为将实体和虚拟环境组合在一起，同时它们都被实时记录在3D和交互式中。2000年，布鲁斯·托马斯发明了第一款移动AR游戏，并在计算机国际研讨会上展示。 2007年开发了新的医疗应用。 之后，更多的AR应用程序被特别设计用于移动应用，例如 Wiki旅游指南2008年创建。 2008年，Gartner Inc.预计，AR将在2008至2012年期间成为头十名麻烦制造技术之一。 此外，很明显，AR可访问应用程序的数量突然增加，不仅包括基于位置的搜索应用程序，还包括社交网络，游戏，指导，生活方式和个人保健应用程序。
4、增强现实系统的架构
AR系统执行的四个任务是：场景捕获; 选择准确信息进行场景识别; 增强场景的场景处理和可视化。 这些任务详细描述如下：
4.1、 场景捕捉
通常，场景捕获中使用的设备是识别应该提升的实际的物理组件。 有两种类型的场景捕获设备：
（1）通过设备的场景捕获：这样的设备以与用于可视化增强现实（例如，摄像机和智能电话）的其他设备不同的方式捕获现实。
（2）透明设备：这样的设备捕获现实，并通过增加信息（例如，头戴式显示器）来提供图像.
4.2、场景识别技术
场景识别将场景分类。 此外，它被认为是实际增加中采取的主要行动之一。 场景识别技术有两种基本类型，如下所述：
（1）基于标记：基于标记的方法使用由AR系统感知的真实场景中包含的视觉标签形式的标记。
（2）非标记：不利用标记的AR系统使用用于场景识别的设备。 例如AR浏览器使用标签，以帮助用户在现实环境中设想和冲浪数字数据。 例如，你可以去镇上寻找你喜欢的餐厅。 通过AR浏览器中存在的视频功能，您可以轻松找到您搜索的餐厅，而不是在地图上查看。 此外，只要您移动，浏览器可以轻松地提供有关您的位置的信息，例如 你感兴趣的具体点位置，诊所，餐馆等。
4.3、场景处理
根据摄像机的内部和外部参数，在实际空间中计算特定标记的特征点后，系统会在3D中为每个标记寻找相应的虚拟模型。
4.4、可视化场景
最后，系统产生投影3D对象和实际空间的图像，并传递场景图像，在使用标记的情况下混合现实和虚拟，并在使用识别技术的非标记场景时显示数字信息。
5、增强现实的应用
使用增强现实的应用的数量不断增加，并且在许多领域中的结果是明显的。健康，商业，教育和娱乐。 本节涉及总结先前研究利用增强现实应用的研究。
5.1、医学
5.1.1、医学学习
众所周知，AR提出了新的提交信息的方式。 卫生保健世界将被重组，以移动AR方式代表。 这样的健康相关信息可以由AR在其极端视觉中提交。 凭借提供传感器和摄像头的智能手机，AR广泛应用。 这种传感器允许为环境感知情况提供精确的上下文信息，允许医生收集信息，说明和识别措施和程序的事项。 此外，医生可以很容易地控制需要不断加重护理的病人，例如 测量温度和心跳等信息可以通过AR提交。
5.1.2、医疗培训
AR对医疗行业有很大的影响; 然而，由于流行的移动技术的流行使用，其更具创新性的应用程序。 AR在医疗培训领域被认为是非常有益的。 例如，医护人员可以轻松地在他的手机上安装程序或应用程序。 这样的程序或应用可能包含医疗保健提供者选择的医疗措施的主要列表。 一旦医疗保健提供者从列表中选择一个措施，第一个屏幕将显示跟踪模式应位于病人体内的位置。 应用模式后，培训模式将开始。训练计划将在3D中显示一个动画模拟，准确地说明何时，何处以及应该进行各种操作。 此外，用户可以通过动画来向前或向后移动移动电话来改变模拟的观点。 此外，他可以在具体措施的过程中显示额外的通知。
5.2、教育
5.2.1、电子书
该应用程序描述了依靠增强现实技术学习标准机械部件的物理接口（增强书）。 这本书已被西班牙大学机械工程学系的工程图形课程所包含。
5.2.2、儿童教育
“FETCH! Lunch Rush”被定义为一个AR应用程序，涉及通过使用可视化来教授小学生的数学能力。 该设计采用3-D设计，智能手机相机可以在现实环境中将照片放置在相机上。 之后，应用程序通过利用在解决数学问题时允许可视化的现实世界的原理来指导小学生加和减。
匹配对象和词语：如今，数字游戏不仅被设计为娱乐，而且也是为了提升学习过程。 匹配对象和单词（MOW）应用程序是一种设计和开发的AR游戏，用于帮助学习各种语言的单词。
5.3、商业
5.3.1、移动优惠券
如今，移动优惠券已成为客户的倾向。 对于客户来说，去零售店是不切实际的梦想，并将所有优惠券直接转发到您的移动设备。 因此，移动优惠券成为重要的工具。 随着AR技术的发展，用户可以在特定的地方获得良好的本地交易。
5.3.2、服装购物
电子商务被认为是AR应用程序最有益的应用之一。 特别是在线服装购物由于用户无法预测衣服是否适合他们。 因此，个人开始将AR与电子购物连接起来。 服装购物。 这一步有助于克服用户选择服装面临的最大障碍，同时将这一业务的质量水平和竞争力提高到新的水平，
5.3.3、产品购物
AR软件给消费者提供了有价值的内容。该内容可以解决产品特性和优点，或者可以提供帮助客户比较不同类型产品的信息，从而获得最佳的购物决定。例如，当患有健康问题的消费者想要购买谷物，但是有很多品牌可供选择时，他可以轻松利用AR应用程序来了解这些信息中所有相关的产品，从而可以轻松地比较不同品牌并选择最好的一个给他。
5.3.4、购物同时参考其他评论
购买任何产品之前，买方会参考网络社交内容，例如产品评论。对零售业进行的最新调查肯定了社会内容的重要性，因为它被认为是在采购决定之前依赖的第一个要素。如今，这个基于网络的内容仓库只有远离购物体验本身的计算机可以访问。移动AR应用程序通过移动设备扩展了从计算机显示器到现实世界的这种社会功能，为客户提供产品相关信息，帮助他们实现采购决策的合适时间。
5.4、广告
5.4.1、图像空间应用
自从智能手机安装了多种多媒体设备，例如许多传感器，它们被认为是AR的完美推动因素，而它们使用户能够通过魔术镜头观察现实世界。 “图像空间”应用程序指出了用户和小公司可以呈现其内容，广告到AR视图的方式，而不用付出巨大的努力，因此，任何在他的手机上安装Image Space移动客户端的用户都可以立即访问该内容。我们的移动客户端的屏幕截图所示，实时摄像机馈送显示现实世界，另一方面，数字横幅重叠在上部，使其在商店前显示为“站立” 即使用户切换设备也不改变。
5.4.2、广告商打印媒体广告系列
从去年开始，一些品牌开始利用AR来促进和推销他们的产品，例如 LEGO，JC Penny，Adidas等。无论是在线或移动应用程序，它们都被设计为使用户以更协作的方式而不是传统的营销方式。 如今，移动增强现实（称为MAR）使卖家和广告商有可能在其媒体策划策略组合中改进其印刷广告。 最近，许多公司，如德国的可口可乐和西班牙的绝对伏特加，使得MAR的用户为了添加额外的维度和热门他们当前的印刷广告。
5.5、娱乐
5.5.1、有形立方体
该应用程序提供了一个AR游戏，旨在以有趣的方式学习有灭绝危险的动物。 该应用程序取决于使用有形立方体作为用户界面。通过这个应用程序，孩子们知道关于动物的特征和习惯以及可能灭绝的原因的许多信息。
5.5.2、观光指导
通过这款应用，使用者可以轻易地发布或分享通过手机设备获得的观光信息。因此，该应用程序将协助用户增强观光信息。 此外，建议的应用系统利用AR，通过计算机生成的对象来增强真实环境。 因此，应用系统可以用作覆盖现实世界中的注释的观光指导系统。 特别地，建议的应用系统提交虚拟导游，以帮助他们的旅行。
5.6、设计
5.6.1、机械系统设计
机械系统设计是涉及加强产品设计和开发的AR应用之一。 本应用程序专注于不同的工程仪器。 因此，设计及其相关事宜以有限的方式提交。 有可能在设计中使用AR技术，希望在将来的某个时间，它可能成为更可靠和有弹性的机械系统的标准设计过程的补充部分。应用的基本目的是帮助机械系统的设计者设计出更可靠的移动机器人。 在设计过程中应使用以程序形式体现的知识，以消除即将到来的产品中无用的原因。 这种知识存储在从专家获得的知识数据库中示。
5.6.2、家具设计
有一个很好的应用程序将使您坐在沙发上也可以重新组织房间。 使用AR应用程序，您可以轻松地看到客厅中的新家具的一般视图，或者您可以了解办公室的合适颜色。 AR被认为是一个惊人的概念，可以轻松地将虚拟家具交付到我们的房子。 此外，此应用程序可以实时在屏幕上安排您家中的新家具。 此外，它可以轻松地改变每个片段的颜色，大小和位置，以完全定制。
6、增强现实的当前挑战
在本节中，描述了增强现实面临的当前挑战。它们分类如下：
6.1、环境
有一些与环境本身有关的知觉问题。这样的事情可能会通过环境与增加之间的相互作用而引起更多的问题。环境面临的最大挑战如下：
不幸的是，照明和天气条件表明，在外部环境中，自然图像中存在的许多特征与实际物理特征无关。光线被场景中的物体遮挡造成的阴影有助于角落和线条的发生，并随着照明或气候条件的变化而移动。因此，无论选择相应的算法如何，大量的外部和差异都会影响定位
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