增强现实(AR)就是通过计算机生成的文字、图像、三维模型、音乐、视频等虚拟信息模拟仿真后,将虚拟信息与真实世界实时融合,两种信息互为补充,创造一种虚实结合的交互体验,从而实现对真实世界的“增强”。
AR依靠光学系统创建出虚拟环境信息,再与现实环境叠加融合,实现对真实环境的信息标注,从而使这两种环境成为一个整体,增强人类的感知。
AR导航:AR技术可以用于汽车导航,提供更直观、全方位的导航体验。
AR教育:将抽象的理论概念转化为直观的三维模型或场景展示。
环境感知与数据采集传感器:摄像头、LiDAR、IMU(惯性测量单元)、GPS、深度传感器等,用于捕捉环境图像、运动状态和空间深度。数据融合:结合多传感器数据(如视觉+惯性导航),提升定位和环境理解的精度。跟踪定位技术SLAM(即时定位与地图构建)原理:通过摄像头或激光雷达实时构建环境地图,同时跟踪设备在环境中的位置和姿态。关键算法:特征点提取(如ORB、SIFT)、运动估计(如PnP算法)、闭环检测。标记跟踪(Marker-based)依赖预设的二维码或图案(如AR卡片)进行定位,计算相机与标记的相对位置。无标记跟踪(Markerless)基于自然特征(如墙面纹理、物体边缘)实现稳定跟踪,需高精度SLAM支持。三维注册(虚实对齐)空间坐标系对齐:将虚拟物体的坐标系(模型、位置、旋转)与真实世界坐标系匹配。光照与几何一致性光照估计:分析环境光源方向、强度,使虚拟物体的阴影与真实环境一致。遮挡处理:通过深度信息(如ToF传感器)判断虚实物体的前后关系,实现遮挡效果。显示技术光学透视(Optical See-Through)原理:通过半透半反镜片(如HoloLens)直接透射真实环境,叠加虚拟图像。优势:延迟低,真实感强。视频透视(Video See-Through)原理:摄像头拍摄真实场景,与虚拟内容融合后显示在屏幕上(如手机AR)。优势:虚实融合更灵活,但存在摄像头延迟。硬件与软件支持硬件处理器:高性能CPU/GPU(如苹果A系列芯片、骁龙XR平台)处理复杂计算。专用设备:AR眼镜(如Microsoft HoloLens)、手机/平板。软件AR SDK:如ARKit(iOS)、ARCore(Android)、Vuforia,提供SLAM、平面检测、光照估计等API。云AR:结合云端计算处理大规模环境建模(如谷歌的Cloud Anchors)。