增强现实的发展与应用

摘 要：随着最近几年增强现实（AR）技术的日趋火爆，其快速发展在医学、教育、建筑等领域催生了大量应用，取得了很好的效果。本文首先介绍了增强现实的概念，国内外发展历程，然后列举了其在医学、教育领域的应用，最后做了简单的总结与展望。

关键词：增强现实；教育；医学；沉浸

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.252

1 引言

增强现实（Augmented Reality）是指把虚拟的物体、场景等投放到真实世界中，带给使用者全新的感受。典型的增强现实场景是，使用者使用手机增强现实软件利用手机摄像头捕捉真实环境，可以在手机屏幕中显示真实环境之外的虚拟信息，例如指示到某某地的路线图指向等。总之，增强现实技术有着非常广阔的应用场景。

2 发展历程

AR技术最早的产品形态要算是HMD了，应用在军事领域，对飞行知识比较熟悉的朋友都了解这个缩写，Head-Mounted Display，也就是头戴显示器。伊万・萨瑟兰是美国计算机图形领域的专家，他的一系列研究对头戴式显示器的发展起到了重要作用。1968年，他在美国哈弗大学展示了第一台头盔显示器的目镜。在这项研究的基础下，此后头戴显示器在飞机，地面车辆以及舰只训练方面都取得了不俗的成绩。

随着技术的不断发展，诸如LCD，LED，OLED等技术的出现，以及智能手机等设备的发展，互动的理念开始更为人们所重视，这样AR技术终于可以“两条腿走路”，辅助与互动起头并进，消费级的头戴显示器终于出现了。最近几年，这样的产品很多，Googleglass、Microsoft的Hololens等硬件设备，以及PTCVuforia、Easy AR等SDK软件开发包。

3 增强现实在医学中的应用

增强现实技术在医学中有着非常广阔的应用。我们都知道，实践对于医学是非常重要的，由于我校是中医院校，针灸学和中医学、护理学等，都需要大量实践，如果利用增强现实技术与其融合，将会大大降低现有实践费用，提高效率，将会取得很可观的效益。另外，我们可利用增强现实技术辅助医院手术，手术中如医生佩带增强现实设备，可以非常方便的在手术中获取有益的指导信息，引导医生进行手术，这大大降低了传统手术中可能发生的失误，为患者带来了切实的保障，大大提高了患者的生存率。

4 增强现实在教育中的应用

2011 年的地平线报告中[1-2]，讨论了增强现实技术在教育领域中应用的几个典型的优势：（1） 增强现实技术可应用在可视化和深度互动的学习形式中可以实时、敏捷地将数据叠加到现实环境中；（2）增强现实技术可有效地响应用户输入，这种互动对于学习和评价而言具有重要意义，学习者可以在现实生活经验的基础上，通过与虚拟物体的互动，进行认知建构；（3）增强现实技术可以为学习者提供感性的学习材料，例如，再现现实生活中学习者无法观察到的事物及事物的变化过程；（4）增强现实技术可有效地支持情境学习，应用增强现实技术，学习与生活的联系将更为紧密；（5）增强现实技术有助于学习者学习迁移能力的培养；（6） 增强现实技术与移动设备结合，逐渐成为普及的学习工具，使得正式与非正式学习的界限愈发模糊，促进学习生态的进化。如观看人体解剖学课本时，戴上沉浸式虚拟现实眼镜可以在眼前出现一个虚拟的人体，使用者可以控制操控，观看三维立体图像，这留给学生深刻的印象，是一个非常生动、有意义的教学方案[3]。

5 总结与展望

虽然通过增强现实技术可为使用者带来前所未有的体验，但是目前增强现实技术并不是非常成熟，很多东西都停留在理论阶段。例如利用PTCVuforia SDK做出的增强现实软件体验并不是非常令人满意，有时候会出现识别出错、识别不出来等问题，并且还会出现模型抖动、在有些手机上软件闪退等情况，还有就是电池续航问题，如Googleglass会出现电池续航时间短等问题，导致迟迟无法大范围推广，另外微软Hololens等新硬件，出现了可视范围非常小的问题，其他问题就是佩带眼镜的增强现实技术，出现的交互问题，其需要佩带眼镜使用，使用者无法接触屏幕，急需新的交互方式。当然笔者相信随着增强技术的不断发展、不断改进、不断成熟，这些难题将会迎刃而解，开发难度也会变得更加简单易行。笔者相信，增强技术未来有着广阔的发展前景，其与虚拟现实技术的融合将会成为日后的新趋势，与虚拟现实结合可为使用者打通现实与虚拟的界限，提供更为成熟的体验。

参考文献：

[1]L Johnson， R Smith， H Willis， A Levine， & K Haywood. The 2011Horizon Report[M].Austin，Texas：The New Media Consortium，2011.

[2]陈向东.增强现实教育游戏的应用[J].远程教育杂志，2012（05）.

[3]孟美，马充.沉浸式虚拟现实在医学中的发展与应用[J].通讯世界，2016（01）.

基金项目：本项目在山东中医药大学大学生创新创业训练平成，获得学校2015年度大学生研究训练计划（SRT）项目立项资助，项目编号2015243