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增强现实技术的最新进展综述

摘要：强现实通过把计算机生成的虚拟对象与真实环境融为一体的方式来增强用户对真实环

境的理解和体验，是虚拟现实技术的拓展。介绍了增强现实技术的概念、发展背景及其研究

现状，并且介绍了近期利用增强现实技术研发的产品，对增强现实技术进行了展望。

关键词：增强现实技术；发展现状；应用

0引言

增强现实（AugmentedReality，AR）是虚拟现实技术（VirtualReality，VR）

的一个重要支，也是近年来的研究热点。VR是指由计算机生成的给人多种感官

[1]

刺激（视觉、听觉、触觉，甚至包括嗅觉和味觉在内）的虚拟环境。增强现实，

是在虚拟现实技术基础上发展起来的新技术，是通过计算机系统提供的信息增加

用户对现实世界感知的技术，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息

叠加到真实场景中，从而实现对现实的“增强”。AR通常是以透过式头盔显示

系统和注册(AR系统中用户观察点和计算机生成的虚拟物体的定位)系统相结合

的形式来实现的。

AR是一个相对较新的研究领域，是一种利用算机对使用者所看到的真实世

界产生的附加信息进行景象增强或扩张的技术。HRL实验室的RonaldAzuma是

[2]

这样定义增强现实的：虚实结合，实时交互，三维注册。AR系统不是把真实

世界与使用者隔离，而是利用附加的图形或文字信息，对周围真实世界的场景动

态地进行增强。在AR环境中，使用者可以在看到周围真实环境的同时，看到计

算机产生的增强信息这种增强的信息可以是在真实环境中与真实环境共存的虚

拟物体，也可以是关于存在的真实物体的非几何信息。在使用者眼里，真实物体

和虚拟物体是共存的，是互相增强或者互为补充的。AR是以现实图像为主，而

不是完全取代它。可见，AR在虚拟现实与真实世界之间架起了一座桥梁。

AR是随着VR技术的发展而产生的，因此两者间存在着不可分割的密切关

系，但也有着显著的差别AR与VR在沉浸感的要求上有明显的区别:VR系统强

调用户在虚拟环境中的视觉、听觉、触觉等感官的完全浸入，强调将用户的感官

1

与现实世界绝缘而沉浸在一个完全由计算机所控制的信息空间(Cyberspace)之

中。VR通常要借助于能够将用户视觉与环境隔离的显示设备，一般采用浸人式

头盔显示器(ImmersiveHMD)。与此相反，AR系统不仅不隔离周围的现实环境，

而且强调用户在现实世界的存在性并且努力维持其感官效果的不变性。AR系统

致力于将计算机产生的VE与真实环境融为一体，从而增强用户对真实环境的理

解，因此需要借助于能够将VE与真实环境融合的显示设备，通常采用透视式头

[3]

盔显示器(See一throughHMD)。

1增强现实技术的发展背景

增强现实作为新兴的--f3技术，已经逐渐成为虚拟现实研究中的热门领

域，是近年来的研究热点之一。增强现实技术起源于二十世纪六十年代，从虚拟

现实中发展出来，当时计算机和图形显示设备性能还比较低，头盔显示器(HMD)

刚刚开始出现，结构相对简单、显示效果很差，真实感严重不足。早期的增强现

实应用只处于概念阶段，没有显著的发展。到了二十世纪九十年代，随着相关软

硬件的发展，特别是图形加速设备和显示设备性能的提高，增强现实技术有了较

快的发展，相关的国际研讨会日益增多，知名的会议有国际增强现实研讨会

(ISAR)、国际增强现实工作会议(IWAR)、国际混合增强现实会议(ISMAR)、等等。

与此同时，许多研究机构和公司致力于增强现实关键技术的研究和应用产品的开

发。国外研究增强现实技术的知名单位有美国微软公司、德国SIEMENSAG、美

国哥伦比亚大学大学、MIT、罗切斯特大学、北卡罗莱纳大学、华盛顿大学的

HitLab实验室、新西兰的HitLabNZ实验室、加拿大多伦多大学、新加坡国立大

学的ARLab实验室等。相关的技术应用也很多，美国波音公司TomCaudell