增强现实在手持设备上的应用与研究

周锋

摘 要：本文首先对手持设备增强现实技术做简要的介绍，然后对手持设备增强现实的虚实结合、交互、三维跟踪注册等关键技术和应用领域做了详细的分析和介绍，最后提出了当前阶段手持设备上增强现实技术的发展情况和不足以及对未来增强现实技术的展望。

关键词：增强现实；手持设备；移动应用

1 引言

随着科学技术的发展，移动终端设备的功能越来越丰富，计算能里和处理能力也越来越强大。因为手持设备具有体积小、方便携带等特点，而且大多手持设备已经能够满足增强现实技术的硬件要求，所以基于手持设备的增强现实技术的研究有很大的应用前景和市场价值。

2 增强现实的关键技术

目前研究增强现实技术主要从三个方面进行研究：虚实结合技术、交互技术、三维跟踪注册技术。

2.1 虚实结合技术

增强现实技术通过利用多种计算机基础技术来构造出现实环境中不存在的虚拟对象，并将其准确实时的叠加到真实环境上。虚实结合技术作为增强现实的一个关键技术，它可以实现显示设备到真实环境的扩展，使用者通过显示设备看到的不是完全虚拟的世界，而是一个在真实场景中无缝融入虚拟对象的虚实结合空间。

2.2 交互技术

在AR系统中的交互主要强调其三维性和实时交互性。三维性主要体现在交互方式与交互环境的三维度上。用户感受到的是虚拟对象和真实情境叠加的三维世界，这种身临其境的三维世界让用户具有全新的交互体验。实时交互性主要体现在用户与设备交互后，为了保证逼真的用户体验，其输入与输出应该是及时的。

2.3 三维跟踪注册技术

因为手持设备时刻处于移动状态，所以基于手持设备上的AR系统对跟踪注册的要求更高。目前AR系统的跟踪注册技术分为三大类：

⑴基于硬件跟踪器的跟踪注册技术：根据信号发射源和传感器获取的数据得到摄像机相对空间位置和方向。

⑵基于视频监测的跟踪注册技术：该技术根据是否采用人工标记分为基于标记和基于自然特征两种跟踪注册技术。

⑶混合型跟踪注册技术：目前已有的大型AR应用系统均综合采用以上两种跟踪注册方法。

3 增强现实在手持设备上的应用

当前，AR技术在手持设备上的研究和应用正日益广泛。其应用已经扩展到教育、商业、生活、游戏等诸多方面。

3.1 教育方面

AR技术充分发挥了它在专业教育方面的优势，例如，历史课上，可以通过AR技术，将古代重大历史事件、以及圆明园曾经的瑰丽模样再现在学生的眼前。不仅可以激发学生的学习兴趣，还能生动的还原历史原貌，加深学生对历史知识的印象。

3.2 商业方面

商业宣传一般是都是要吸引用户眼球，小到公司名片，大到汽车产品发布，AR技术都可以通过炫酷的3D场景给客户留下深刻印象从而达到很好地宣传效果，表现出了巨大的潜在商业价值。

3.3 生活方面

在生活方面，AR技术在生活中帮助我们发现周围的信息世界，让我们的生活变得更加多样化。典型的例子就是Layar应用程序，它使用AR技术，通过手机摄像头和GPS，与周围的世界进行视觉交互，用户能看到出售的房屋、流行的酒吧以及该地区的旅游信息等。

3.4 游戏方面

移动增强现实技术能够让游戏玩家无论何时都能身处真实的战场。它主要是通过移动设备自带的摄像头捕捉周围的实时画面，利用GPS和陀螺仪确定玩家的位置，并且不断判断玩家的动作和位置变化来实现的，从而带给玩家真实而又强烈的参与感。

4 总结

虽然现阶段移动AR技术面临着各种各样的限制，但其便携性受到了很多人的亲睐，相比传统的AR技术有着更宽广的发展前景。在未来的几年里，伴随这移动互联网、移动手持设备、GPS定位服务的飞速发展，基于手持设备的AR技术将会突破诸多限制，在各个方面给人们的生活带来更多的实际应用。

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