增强现实技术应用综述

主要对增强现实技术在移动设备、医疗、工业等领域的应用进行了综述。

增强现实移动设备医疗工业

增强现实（Augmented Reality，简称 AR），是一种实时的计算摄影机影像的位置及角度并加上相应的虚拟图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界之中并进行互动。随着随身电子产品运算能力的提升，增强现实的用途将会越来越广。

一、移动设备

现在在 iPhone手机，Google Android手机以及Windows Phone手机上，已经出现不少的增强现实的应用。

文献[1]开发的“Batportal”系统，采用超声波跟踪设备定位掌上电脑，以及用户的位置和方位信息来实现2D与3D信息的可视化显示，为增强现实技术在掌上电脑上的应用提供了前期探索，并证明了其可行性。文献[2]开发了首款基于商用掌上电脑且能够在掌上电脑的内部处理器上独立运行的增强现实系统。“Invisible train”是该系统在由多人参与的增强现实交互游戏方面的典型应用[3]。文献[4]开发了面对面的基于手机的双人协作增强现实应用系统，该系统采用基于标识的跟踪定位技术，利用蓝牙技术进行P2P的数据通信，用户通过手中的手机控制虚拟的乒乓球。

二、医疗

医生可以利用增强现实技术，非常方便的进行手术部位的精确定位。

图像引导手术及计算机辅助手术中，通常要在真实环境中设置标识点，利用标识点进行跟踪配准图像空间和手术空间，实现医学上的增强现实显示。Céline Paloc[5]等人在肝脏计算机辅助手术中，将身体表面贴上在MRI（Magnetic Resonance Imaging，磁共振成像）图像上可见的磁性标识点，利用分割得到的肝脏图像和磁性标识点进行三维重建，最后把实际的和重建的磁性标识点配准来实现增强现实。Frank在图像引导手术利用视觉或磁性标识跟踪设备实现手术前及手术中的医学图像配准，包括：X射线、超声、CT（Computed Tomography，电子计算机X射线断层扫描技术）和MRI等图像，在头盔显示器中增强显示病人的脑内的肿瘤和脑室的邻近关系。Abhilash利用带有标识点的塑料头颅仿真模型和真实颅骨三维模型，通过标识点的跟踪配准，实现了颅内脑血管区域的图像空间和实际手术空间的虚拟现实和增强现实显示。增强现实的虚实配准中为了解决摄像机标定及模板标识等问题，在全局仿射坐标系下结合图像特征点和基于自然特征点等一些方法的应用提高了增强现实的虚实配准的精度。

三、工业

目前增强现实在工业上的应用也越来越多。现在在大型器械的维修和制造上的应用较多。通过为维修人员装备头戴式显示器，维修人员可以在维修时非常方便的获取对他们有用的很多帮助信息。

研究人员逐步开发出了一些基于增强现实的虚拟建模系统。M.Fiorentio等人设计了一套空间设计系统Spacedesign，可以实现在混合现实环境下的自由曲线设计；P. E Santos等人设计了一套用于增强现实环境下自由曲面的创建和修改的系统，作者还给出了一个汽车概念设计过程中用手交互直接绘制虚拟造型曲线的案例。M. Dima等人设计了一套结合了增强现实技术和THIs的交互式设计系统。

四、总结

增强现实技术在手机等移动设备、医疗、工业、娱乐等领域有着越来越广泛的应用，逐渐改变着我们的生活。

参考文献：

[1]NEWMAN J， INGRAM D， HOPPER A. Augmented reality in a wide area sentient environment[C].Proceedings of the 2nd IEEE and ACM International Symposium on Augmented Reality （ISAR 2001）. New York： IEEE， 2001.

[2] WAGNER D， SCHMALSTIEG D. ARToolKit on the pocket PC platform[C].Second IEEE Intl Augmented Reality ToolKit Workshop. Tokyo， Japan： IEEE， 2003.

[3] WAGNER D， PINTARIC T， LEDERMANN F， et al.Towards massively multi-user augmented reality， on handheld devices[C].Proceedings of the Third International Conference on Pervasive Computing （Pervasive 2005）.Munich， Germany： IEEE， 2005.

[4] HENRYSSON A， BILLINGHURST M OLLILA M. Face to face collaborative ar on mobile phones[C].Proceedings of the Fourth IEEE and ACM international Symposium on Mixed and Augmented Reality. [S.l.]： [s.n.]， 2005： 80-89.

[5] C Paloc， E Carrasco， I Macia， et al. Computer-Aided Surgery based on Auto-Stereoscopic Augmented Reality [C].Proceedings of the Eighth International Conference on Information Visualization（IV'04）. USA： IEEE， 2004： 189-193.