Kaj je razširjena resničnost - tehnologija, primeri in zgodovina

what is augmented reality technology

Ta izčrpna vadnica pojasnjuje, kaj je razširjena resničnost in kako deluje. Spoznajte tudi tehnologijo, primere, zgodovino in aplikacije AR:

Ta vadnica se začne z razlaganjem osnov razširjene resničnosti (AR), vključno s tem, kaj je in kako deluje. Nato si bomo z bogatimi primeri ogledali glavne aplikacije AR, kot so sodelovanje na daljavo, zdravje, igre na srečo, izobraževanje in proizvodnja. Obravnavali bomo tudi strojno opremo, aplikacije, programsko opremo in naprave, zaposlene v razširjeni resničnosti.

Ta vadnica se bo osredotočila tudi na obete trga razširjene resničnosti ter vprašanja in izzive v zvezi z različnimi temami razširjene resničnosti.

Kaj se boste naučili:

• Kaj je razširjena resničnost?
  • Opredelitev razširjene resničnosti
  • Vrste AR
    • # 1) AR na osnovi markerja
    • # 2) AR brez oznake
    • # 3) Projektna AR
    • # 4) AR na osnovi superimpozicije
  • Kratka zgodovina AR
• Kako deluje AR - tehnologija v ozadju
  • Tehnologija razširjene resničnosti
  • Naprave in komponente AR
  • Prednosti AR
• Povečana resničnost proti navidezni resničnosti proti mešani resničnosti
• Aplikacije razširjene resničnosti
  • Primer AR v resničnem življenju
  • Razvoj in oblikovanje za AR
• Zaključek
  • Priporočeno branje

Kaj je razširjena resničnost?

AR omogoča prekrivanje virtualnih predmetov v realnem okolju v realnem času. Spodnja slika prikazuje človeka, ki uporablja aplikacijo IKEA AR za oblikovanje, izboljšanje in življenje svojega sanjskega doma.

(slika vir )

Opredelitev razširjene resničnosti

Razširjena resničnost je opredeljena kot tehnologija in metode, ki omogočajo prekrivanje predmetov in okolij iz resničnega sveta z 3D navideznimi predmeti z uporabo naprave AR in omogočajo virtualni interakciji z resničnimi predmeti, da ustvarijo predvidene pomene.

Za razliko od navidezne resničnosti, ki poskuša celotno resnično življenje poustvariti in nadomestiti z navideznim, gre pri obogateni resničnosti za obogatitev podobe resničnega sveta z računalniško ustvarjenimi slikami in digitalnimi informacijami. Skuša spremeniti zaznavanje z dodajanjem videa, infografike, slike, zvoka in drugih podrobnosti.

V napravi, ki ustvarja vsebino AR; navidezne 3D-slike so prekrite s stvarnimi predmeti glede na njihov geometrijski odnos. Naprava mora biti sposobna izračunati položaj in usmerjenost predmetov v zvezi z drugimi. Združena slika se projicira na mobilne zaslone, AR očala itd.

Na drugi strani so naprave, ki jih uporabnik nosi, da uporabniku omogoča ogled vsebine AR. Za razliko slušalke za navidezno resničnost ki uporabnike popolnoma potopijo v simulirane svetove, očala AR ne. Očala omogočajo dodajanje, prekrivanje navideznega predmeta na predmet iz resničnega sveta, na primer, nameščanje oznak AR na stroje za označevanje popravil.

Uporabnik, ki uporablja očala AR, lahko vidi resnični predmet ali okolje okoli sebe, a obogaten z navidezno sliko.

Čeprav je bila prva uporaba v vojski in na televiziji od nastanka tega izraza leta 1990, se AR zdaj uporablja na področju iger na srečo, izobraževanja in usposabljanja ter na drugih področjih. Večina se uporablja kot aplikacije AR, ki jih je mogoče namestiti v telefone in računalnike. Danes ga izboljšujejo s tehnologijo mobilnih telefonov, kot so GPS, 3G in 4G, ter daljinskim zaznavanjem.

Vrste AR

Povečana resničnost je štirih vrst: brez oznak, na osnovi oznak, na projekcijah in na podlagi prekrivanja. Oglejmo si jih enega po enega v podrobnostih.

# 1) AR na osnovi markerja

Oznaka, ki je poseben vizualni objekt, kot je poseben znak ali kaj podobnega, in kamera se uporabljata za sprožitev 3D digitalnih animacij. Sistem bo izračunal usmerjenost in položaj trga za učinkovito pozicioniranje vsebine.

Primer AR na osnovi markerja: Aplikacijska oprema za pohištvo AR na osnovi markerjev.

(slika vir )

# 2) AR brez oznake

Uporablja se v aplikacijah za dogodke, podjetja in navigacijo, na primer, tehnologija na podlagi lokacijskih informacij določa, katero vsebino uporabnik dobi ali najde na določenem območju. Uporablja lahko GPS, kompase, žiroskope in merilnike pospeška, kot jih lahko uporabljate pri mobilnih telefonih.

Spodnji primer kaže, da AR brez oznak ne potrebuje nobenih fizičnih označevalcev za postavitev predmetov v resnični prostor:

(slika vir )

# 3) Projektna AR

Ta vrsta uporablja sintetično svetlobo, projicirano na fizične površine, da zazna interakcijo uporabnika s površinami. Uporablja se na hologramih, kot so v Vojni zvezd in drugih znanstvenofantastičnih filmih.

Spodnja slika je primer, ki prikazuje projekcijo meča v AR-slušalkah AR, ki temeljijo na projektu AR:

(slika vir )

# 4) AR na osnovi superimpozicije

V tem primeru se prvotni izdelek v celoti ali delno nadomesti s povečanjem. Spodnji primer omogoča uporabnikom, da v aplikaciji IKEA Katalog namestijo virtualni pohištveni element nad sliko sobe z lestvico.

IKEA je primer AR na osnovi nalaganja:

Kratka zgodovina AR

1968 : Ivan Sutherland in Bob Sproull sta ustvarila prvi na glavi nameščen zaslon s primitivno računalniško grafiko.

Damoklejev meč

(slika vir )

1975 : Videoplace, laboratorij AR, je ustvaril Myron Krueger. Poslanstvo je bilo imeti interakcijo človeškega gibanja z digitalnimi stvarmi. Ta tehnologija je bila kasneje uporabljena na projektorjih, kamerah in silhuetah na zaslonu.

Myron Krueger

(slika vir )

kar ni primer podatkovnega rudarjenja?

1980: EyeTap, prvi prenosni računalnik, ki je zmagal pred očmi, razvil Steve Mann. EyeTap je posnel slike in nanje naložil druge. Lahko bi ga igrali z gibi glave.

Steve Mann

(slika vir )

1987 : Prototip Heads-Up Display (HUD) sta razvila Douglas George in Robert Morris. Prikazoval je astronomske podatke nad realnim nebom.

Avtomobilski HUD

1990 : Izraz razširjena resničnost sta ustvarila Thomas Caudell in David Mizell, raziskovalca podjetja Boeing.

David Mizell

razlika med agilnim in slapovskim preskušanjem

Thomas Caudell

(slika vir )

1992: Virtual Fixtures, sistem AR, je razvila Louise Rosenberg iz ameriških zračnih sil.

Navidezne napeljave:

(slika vir )

1999: Frank Deigado in Mike Abernathy ter njihova skupina znanstvenikov so razvili novo navigacijsko programsko opremo, ki bi lahko iz helikopterskega videa generirala vzletno-pristajalne steze in podatke o ulicah.
2000: ARToolKit, odprtokodni SDK, je razvil japonski znanstvenik Hirokazu Kato. Kasneje je bil prilagojen za delo z Adobejem.
2004: Zunanji sistem AR na čeladi, ki ga je predstavil Trimble Navigation.
2008: AR Travel Guide za mobilne naprave Android proizvajalca Wikitude.
2013 do danes: Google Glass z internetno povezavo Bluetooth, Windows HoloLens - očala AR s senzorji za prikaz hologramov HD, Nianticova igra Pokemon Go za mobilne naprave.

Pametna očala:

(slika vir )

Kako deluje AR - tehnologija v ozadju

Prva je generacija podob iz resničnih okolij. Drugi je uporaba tehnologije, ki omogoča prekrivanje 3D slik na slike predmetov iz resničnega sveta. Tretji je uporaba tehnologije, ki uporabnikom omogoča interakcijo in simulacijo okolja.

AR je mogoče prikazati na zaslonih, očalih, ročnih napravah, mobilnih telefonih in zaslonih na glavi.

Preberite tudi = >> Najboljša AR pametna očala

Kot taki imamo AR na osnovi mobilnih naprav, AR na glavo, pametna očala AR in AR na spletu. Slušalke so bolj privlačne kot mobilne in druge vrste. Pametna očala so nosljive AR-naprave, ki omogočajo prvoosebne poglede, medtem ko na spletnem mestu ni treba prenesti nobene aplikacije.

Konfiguracije očal AR:

(slika vir )

Uporablja S.L.A.M. tehnologija (simultana lokalizacija in preslikava) ter tehnologija sledenja globine za izračun razdalje do predmeta z uporabo senzorskih podatkov, poleg drugih tehnologij.

Tehnologija razširjene resničnosti

AR tehnologija omogoča povečanje v realnem času in to povečanje poteka v okviru okolja. Uporabljajo se lahko animacije, slike, video posnetki in 3D modeli, uporabniki pa lahko vidijo predmete v naravni in sintetični svetlobi.

Vizualni SLAM:

(slika vir )

Tehnologija simultane lokalizacije in kartiranja (SLAM) je nabor algoritmov, ki rešujejo probleme hkratne lokalizacije in preslikave.

SLAM s funkcijskimi točkami pomaga uporabnikom razumeti fizični svet. Tehnologija aplikacijam omogoča razumevanje 3D predmetov in prizorov. Omogoča takojšnje sledenje fizičnemu svetu. Omogoča tudi prekrivanje digitalnih simulacij.

SLAM uporablja mobilnega robota, kot je tehnologija mobilne naprave, da zazna okoliško okolje in nato ustvari navidezni zemljevid; in na tem zemljevidu izsledite njegov položaj, smer in pot. Poleg AR je zaposlen na dronih, zračnih vozilih, brezpilotnih vozilih in čistilih robotov, na primer, za razumevanje lokacij uporablja umetno inteligenco in strojno učenje.

Zaznavanje in ujemanje lastnosti se izvaja s pomočjo kamer in senzorjev, ki zbirajo značilne točke z različnih stališč. Tehnika triangulacije nato določi tridimenzionalno lokacijo predmeta.

V AR, SLAM pomaga rešiti in združiti virtualni predmet v pravi predmet.

AR, ki temelji na prepoznavanju: To je kamera za prepoznavanje markerjev, tako da je mogoče prekrivanje, če je zaznan marker. Naprava zazna in izračuna položaj in usmerjenost označevalnika ter nadomesti resnični marker s svojo 3D različico. Nato izračuna položaj in usmerjenost drugih. Z vrtenjem markerja se zasuka celoten predmet.

Pristop, ki temelji na lokaciji. Tukaj tsimulacije ali vizualizacije nastanejo na podlagi podatkov, zbranih z GPS-om, digitalnimi kompasi, merilniki pospeška in merilniki hitrosti. Zelo pogost je pri pametnih telefonih.

Tehnologija sledenja globine: Kamere za sledenje globinskih zemljevidov, kot je Microsoft Kinect, ustvarijo zemljevid globine v realnem času z uporabo različnih tehnologij za izračun dejanske oddaljenosti predmetov na območju sledenja od kamere. Tehnologije ločijo objekt od splošne globinske karte in ga analizirajo.

Spodnji primer je sledenje rok z uporabo globinskih algoritmov:

(slika vir )

Tehnologija sledenja naravnim značilnostim: Uporablja se lahko za sledenje trdim predmetom pri vzdrževanju ali montaži. Za natančnejše ocenjevanje gibanja predmeta se uporablja večstopenjski algoritem sledenja. Sledenje markerjem se poleg tehnik kalibracije uporablja tudi kot alternativa.

Prekrivanje navideznih 3D predmetov in animacij na resničnih objektih temelji na njihovem geometrijskem razmerju. Razširjene kamere za sledenje obrazov so zdaj na voljo na pametnih telefonih, kot je iPhone XR, ki ima kamere TrueDepth za boljše izkušnje AR.

Naprave in komponente AR

Kinect AR kamera:

(slika vir )

Kamere in senzorji: To vključuje AR kamere ali druge kamere, na primer, na pametnih telefonih posnemite 3D slike predmetov iz resničnega sveta in jih pošljite v obdelavo. Senzorji zbirajo podatke o interakciji uporabnika z aplikacijo in navideznimi predmeti ter jih pošiljajo v obdelavo.

Naprave za obdelavo: AR pametni telefoni, računalniki in posebne naprave za obdelavo 3D slik in signalov senzorjev uporabljajo grafiko, grafične procesorje, procesorje, bliskovni pomnilnik, RAM, Bluetooth, WiFi, GPS itd. Izmerijo lahko hitrost, kot, orientacijo, smer itd.

Projektor: Projekcija AR vključuje projiciranje ustvarjenih simulacij na leče slušalk AR ali druge površine za ogled. Ta uporablja miniaturni projektor.

Tu je video: Prvi projektor AR za pametne telefone

Reflektorji: Odsevniki, kot so ogledala, se na napravah AR uporabljajo za pomoč človeškim očem pri ogledu navideznih slik. Niz majhnih ukrivljenih ogledal ali dvostranskih ogledal je mogoče uporabiti za odbijanje svetlobe na AR kamero in uporabnikovo oko, večinoma za pravilno poravnavo slike.

Mobilne naprave: Sodobni pametni telefoni so zelo uporabni za AR, saj vsebujejo integrirani GPS, senzorje, kamere, merilce pospeška, žiroskope, digitalne kompase, zaslone in GPU / CPU-je. Poleg tega lahko AR aplikacije namestite v mobilne naprave za mobilne AR izkušnje.

Spodnja slika je primer, ki prikazuje AR na iPhone X:

(slika vir )

Head-up zaslon ali HUD: Posebna naprava, ki projicira podatke AR na prozoren zaslon za ogled. Najprej je bil zaposlen pri vojaškem usposabljanju, zdaj pa se uporablja v letalstvu, avtomobilih, proizvodnji, športu itd.

AR očala, imenovana tudi pametna očala: Pametna očala so namenjena prikazovanju obvestil na primer, iz pametnih telefonov. Med drugim vključujejo očala Google, očala Laforge AR in Laster See-Thru.

AR kontaktne leče (ali pametne leče): Te se nosijo, da so v stiku z očmi. Proizvajalci, kot je Sony, se ukvarjajo z objektivi z dodatnimi funkcijami, kot je možnost fotografiranja ali shranjevanja podatkov.

AR kontaktne leče se nosijo v stiku z očmi:

(slika vir )

Navidezni zasloni mrežnice: Ustvarjajo slike s projiciranjem laserskih luči v človeško oko.

Tu je video: Navidezni zaslon mrežnice

Prednosti AR

Oglejmo si nekaj prednosti AR za vaše podjetje ali organizacijo in kako jih vključiti:

• Integracija ali posvojitev je odvisna od primera uporabe in aplikacije. Morda ga boste želeli uporabiti za spremljanje vzdrževalnih in proizvodnih del, izvajanje navideznih sprehodov po nepremičninah, oglaševanje izdelkov, spodbujanje oddaljenega oblikovanja itd.
• Danes lahko virtualne garderobe pomagajo zmanjšati donosnost nakupa in izboljšati odločitve kupcev, ki jih sprejemajo kupci.
• Prodajalci lahko ustvarijo in objavijo zanimive blagovne znamke z vsebino AR in vanje vstavijo oglase, da lahko ljudje ob ogledu vsebine spoznajo njihove izdelke. AR izboljša angažiranost.
• V proizvodnji oznake AR na slikah proizvodne opreme pomagajo vodjem projektov za daljinsko spremljanje dela. Zmanjšuje potrebo po uporabi digitalnih zemljevidov in rastlin. Na primer, napravo ali stroj lahko usmerite na lokacijo, da ugotovite, ali bo ustrezal položaju.
• Simulacije v resničnem življenju prinašajo pedagoške koristi učencem. Simulacije učenja in usposabljanja na podlagi iger imajo psihološke koristi in povečujejo empatijo med učenci, kot kažejo raziskovalci.
• Študenti medicine lahko s simulacijami AR in VR poskusijo najprej in čim več operacij brez zajetnih proračunov ali nepotrebnih poškodb pacientov, vse s potopitvijo in skoraj resničnimi izkušnjami.

Spodnja slika prikazuje, kako se AR uporablja v medicinskem usposabljanju za kirurško prakso:

(slika vir )

• Z uporabo AR bodoči astronavti lahko preizkusijo svojo prvo ali naslednjo vesoljsko misijo.
• AR omogoča virtualni turizem. Aplikacije AR na primer lahko nudijo navodila do želenih ciljev, prevajajo znake na ulici in zagotavljajo informacije o ogledih. A dober primer je aplikacija za navigacijo GPS. Vsebina AR omogoča ustvarjanje novih kulturnih izkušenj, na primer tam, kjer se muzejem dodaja resničnost.
• Pričakuje se, da bo razširjena resničnost do leta 2020 povečala na 150 milijard dolarjev . S 120 milijardami dolarjev se širi več kot virtualna resničnost v primerjavi s 30 milijardami dolarjev. Naprave, ki podpirajo AR, naj bi do leta 2023 dosegle 2,5 milijarde.
• Razvoj lastnih blagovnih znamk je eden najpogostejših načinov, s katerimi se podjetja poslužujejo tehnologije AR. Podjetja lahko še vedno postavljajo oglase na neodvisne AR platforme in vsebine, kupujejo licence za razvito programsko opremo ali najemajo prostore za svoje AR vsebine in ciljne skupine.
• Razvijalci lahko uporabljajo AR razvojne platforme, kot sta ARKit in ARCore, za razvoj aplikacij in integracijo AR v poslovne aplikacije.

Povečana resničnost proti navidezni resničnosti proti mešani resničnosti

Povečana resničnost je podobna navidezni in mešani resničnosti, kjer oba poskušata ustvariti 3D virtualne simulacije predmetov iz resničnega sveta. Mešana resničnost meša resnične in simulirane predmete.

Vsi zgornji primeri uporabljajo senzorje in označevalce za sledenje položaju navideznih in resničnih predmetov. AR s senzorji in označevalniki zazna položaj resničnih predmetov in nato določi lokacijo simuliranih. AR upodablja uporabniku sliko za projiciranje. V VR, ki uporablja tudi matematične algoritme, bo simulirani svet nato reagiral glede na uporabnikove gibe glave in oči.

Čeprav VR izolira uporabnika iz resničnega sveta, da ga popolnoma potopi v simulirane svetove, je AR delno potopljiv.

=> Priporočeno branje - AR Vs VR: primerjava

Mešana resničnost združuje AR in VR. Vključuje interakcijo tako resničnega sveta kot virtualnih predmetov.

Aplikacije razširjene resničnosti

Primer AR v resničnem življenju

• Elements 4D je aplikacija za učenje kemije, ki uporablja AR za bolj zabavno in privlačno kemijo. Z njo učenci iz blokov elementov izdelajo papirnate kocke in jih postavijo pred svoje AR kamere na svojih napravah. Nato lahko vidijo upodobitve svojih kemijskih elementov, imen in atomske teže. Učenci lahko sestavijo kocke, da vidijo, ali reagirajo, in kemijske reakcije.

(slika vir )

• Google Expeditions, kjer Google uporablja kartone, študentom z vsega sveta že omogoča virtualne ture za zgodovino, religijo in geografijo.
• Atlas človeške anatomije študentom omogoča raziskovanje več kot 10.000 3D modelov človeškega telesa v sedmih jezikih, da se učenci naučijo delov, načina dela in izboljšajo svoje znanje.
• Surgery na dotik simulira kirurško prakso. V partnerstvu z družbo DAQRI, AR, lahko zdravstvene ustanove vidijo svoje študente, ki izvajajo kirurgije na virtualnih pacientih.
• IKEA Mobile App je znana po navodilih za preizkušanje nepremičnin in izdelkov za dom. Druge aplikacije vključujejo Nintendovo aplikacijo Pokemon Go za igre na srečo.

Več o tem = >> Primeri uporabe razširjene resničnosti

najboljša programska oprema za kopiranje DVD-jev za

Razvoj in oblikovanje za AR

Razvojne platforme AR so platforme, na katerih lahko razvijate ali kodirate aplikacije AR. Primeri vključujejo ZapWorks, ARToolKit, MAXST za Windows AR in pametne telefone AR, DAQRI, SmartReality, ARCore by Google, platforma Windows Mixed Reality AR, Vuforia in ARKit podjetja Apple. Nekateri omogočajo razvoj aplikacij za mobilne naprave, drugi za osebne računalnike in v različnih operacijskih sistemih.

Razvojne platforme AR omogočajo razvijalcem, da aplikacijam dajo različne funkcije, kot so podpora drugim platformam, kot so Unity, 3D sledenje, prepoznavanje besedila, ustvarjanje 3D zemljevidov, shranjevanje v oblaku, podpora za enojne in 3D kamere, podpora za pametna očala,

Različne platforme omogočajo razvoj aplikacij, ki temeljijo na oznakah in / ali lokacijah. Funkcije, ki jih je treba upoštevati pri izbiri platforme, vključujejo stroške, podporo platformi, podporo za prepoznavanje slik, 3D prepoznavanje in sledenje je najpomembnejša lastnost, podpora za neodvisne platforme, kot je Unity, od koder lahko uporabniki uvažajo in izvažajo AR projekte ter se integrirajo z drugimi platforme, podpora v oblaku ali lokalnem pomnilniku, podpora GPS, podpora SLAM itd.

Aplikacije AR, razvite s temi platformami, podpirajo nešteto funkcij in zmogljivosti. Omogočajo lahko ogled vsebine z enim ali vrsto AR očal, ki imajo vnaprej izdelane AR predmete, podporo za preslikavo odsevov, kjer imajo predmeti odseve, sledenje slik v realnem času, 2D in 3D prepoznavanje,

Nekateri kompleti za razvoj programske opreme ali programske opreme omogočajo razvoj aplikacij po metodi povleci in spusti, drugi pa zahtevajo znanje kodiranja.

Nekatere aplikacije AR omogočajo uporabnikom, da razvijajo od začetka, nalagajo in urejajo lastne vsebine AR.

Zaključek

V tej razširjeni resničnosti smo izvedeli, da tehnologija omogoča prekrivanje navideznih predmetov v resničnih okoljih ali predmetih. Uporablja kombinacijo tehnologij, med drugim SLAM, sledenje globin in sledenje naravnim značilnostim ter prepoznavanje predmetov.

Ta vadnica razširjene resničnosti se je osredotočila na predstavitev AR, osnov njegovega delovanja, tehnologije AR in njene uporabe. Končno smo upoštevali najboljšo prakso za tiste, ki jih zanima vključevanje in razvoj AR.

Priporočeno branje

• Primeri razširjene resničnosti | Najnovejši primeri AR
• Kaj je razširjena resničnost - tehnologija, primeri in zgodovina
• 10 NAJBOLJŠIH očal z razširjeno resničnostjo (pametna očala) leta 2021
• 10 najboljših aplikacij za razširjeno resničnost za Android in iOS
• AR Vs VR: Razlika med razširjeno Vs navidezno resničnostjo
• Kaj je navidezna resničnost in kako deluje
• Prihodnost navidezne resničnosti - tržni trendi in izzivi
• 10 NAJBOLJŠIH VR aplikacij (aplikacije za navidezno resničnost) za Android in iPhone (2021 SELECTIVE)