增强现实在印刷品中的应用

李文霞

增强现实的应用

1.增强现实与产品展示

如图1所示，演示者手持产品卡片、手册或者包装盒，将电脑上的视频摄像头对着印刷品页面上相应的产品，电脑上就会呈现相应的三维演示，这种在平面印刷品上叠加展品的三维虚拟模型或动画，通过显示设备呈现，以独特的观赏体验吸引用户深入了解产品。借助展馆内可控并便于调整的环境，和传统的实物加信息板的展示方式相比，增强现实应用于产品展示中，使得展现形式生动又丰富，贴近自然的人机交互体验，为产品发布会、展览会带来了全新的方式。国际众多知名品牌，包括宝马汽车、通用电气、乐高玩具等都在利用增强现实技术进行产品宣传等商业活动。

2.增强现实与广告

当今普普通通的电视广告、网络贴片广告已经无法像以前那样吸引人们的注意力了，广告主急需一个更能令自身品牌的产品和消费者产生近距离互动的“新平台”。如图2所示为吉百利巧克力的一段包装广告，将手机摄像头或者其他移动设备的摄像头对准吉百利的外包装上的图片，该软件就能自动搜索识别其包装图片，之后自动生成能与用户进行互动的小游戏。这款由品牌和包装触发的官方增强现实游戏实现了消费者与品牌的互动，不但增强品牌识别度，而且更能扩大该品牌的影响力。

此外，很多产品都是被封装在包装盒内的，消费者一般会观看该款产品再决定是否购买，但是不付费又不能打开其外包装，那么面对这一问题，增强现实便能很方便地解决，如图3所示，利用跟踪摄像头和任意一个显示屏幕，我们便可以不必打开包装而去体验到产品的外观等特征。

3.增强现实与出版物

通过与增强现实技术的结合，传统的平面出版物也将进入互动的多媒体时代，读者们面对的将不再是枯燥的文字与图片，一个个逼真、生动的三维立体形象，在光影、音效的衬托下活灵活现地展示在眼前，我们将真正体验到交互阅读的乐趣，如图4是增强现实在教材中的一个应用。推动虚拟现实进入实景体验的增强现实技术，将科普教育提升到一个全新的阶段，丰富多彩的天文、地理、生物知识不再是课件上的简单图片，而是可以实时互动的三维模型；危险的物理化学实验在家里就可以安全的操作。此外，科研人员能够借助增强现实技术便捷地进行仿真模拟实验与远程实时写作，从而低成本、高效率地不断创造出新的研究成果。

Esquire时尚杂志通过与数字技术服务公司Barbarian集团合作，应用增强技术使得能够与读者进行互动的杂志得到实现。通过扫描AR标记就能看到相应的动态图片、讲解视频、网络链接以及可以与读者互动的虚拟世界，带给读者前所未有的阅读体验。Crossfy是巴西一家初创公司，它能提供“印刷品的增强现实（Augmented Reality for Print）”。该公司已经与一家巴西媒体合作，推出了它所说的“世界上第一份液晶屏幕报纸”。

4.增强现实与海报

随着增强现实应用的多样化，影视界也开始把目光投向这一部分，《灵魂战车》的电影海报便利用了这种方式，通过将摄像头对准海报，显示屏上就会呈现该部电影的精彩预告。例如，美国大片《Now you see me》也与blippar合作，实现移动设备通过扫描印刷品的海报获得电影的预告片片段。这不仅能够为消费者提供便捷，也为传媒人士提供了一种更有效的宣传手段。值得一提的是，在扫描等待预告片弹出的过程中，纸牌像魔术般四面散开的动态效果处理地恰到好处，令人印象深刻。除了电影海报外，增强现实还可以应用在交通路牌、名片上，都取得了较好的效果。

增强现实关键技术

增强现实系统具有虚实结合、实时交互、三维注册的特点，其识别技术包括基于视觉标记的和基于自然特征的。在印刷中应用的增强现实技术一般采用前者，即通过设备中装有的第三方软件，比如blippar，然后将自己的设备包括PC机、智能手机或者平板电脑上的摄像头对准印刷品上的图片或者其他标识物，相应的软件就会自动搜索识别该标识物，搜索完毕后就会在屏幕中显示各种生动的内容，包括视频、音频、三维模型等，其过程如图6所示。在这个过程中主要涉及计算机视觉技术、多媒体技术、交互技术等，其中标志物、三维注册技术和显示技术是整个印刷品增强现实效果好与坏的关键。

标志物

在跟踪注册过程中，将标记预先放置在真实场景中，对摄像机捕捉到的视频帧进行标记检测，因此要使设备能够呈现出虚拟事物，前提是印刷品上必须有标识物。不同图案的标识物有不同的识别速度与方法、不同的准确率与复杂性。当前的人工标识一般采用规则的、便于计算机识别的黑白平面标记，即黑色正方形边框包围易识别的多边形白色填充。通过提取正方形的四个顶点上含有标志物的位移和旋转信息，只要识别四个顶点和图案，就能完成注册。目前常见的标记有ARTookit标记、ARTag标记、ARTookitPlus标记、APSTudio标记和Visual Code标记等。

三维注册技术

创建增强现实系统的技术关键是进行精确的三维跟踪注册，从而使周围世界真实场景与计算机生成的增强信息相融合。基于计算机视觉的跟踪注册是给定一幅或多幅图像，标定摄像机与目标间的相对位置和方向。基于视觉跟踪的方法可以分为对已知单幅图像中三个或三个以上匹配点进行跟踪，从运动摄像机拍摄到的序列图像或是从拍摄到的运动目标序列图像进行跟踪及基于单幅图形的模板匹配的方法等。

显示技术

典型的增强现实应用除了上述技术外，还依赖于设备的显示技术，为了达到逼真的虚实融合的展示效果，高效率的显示技术和显示设备是必不可少的。目前，应用于增强现实系统的硬件显示设备，除了一般的PC机显示屏幕外，还有头戴式可视设备（Head Mount Display），即增强现实中广泛应用的穿透式HMD。随着计算机技术的不断进步，移动设备在硬件方面性能的提升，增强现实在移动设备中的应用越来越多。

增强现实技术可以将虚拟信息融合到真实世界中，其用途已经从科学技术研究的最前沿扩展到了商业、科技、娱乐、营销和教育等各个领域。印刷品在这些领域也都有应用，通过将增强现实与印刷品结合起来应用于这些领域，将使得印刷品不再是仅仅依靠简单的图片和文字吸引人们，而能通过与用户互动，让用户看到文字图片以外更多的信息。相信在不久的将来，增强现实在印刷中的应用将会有更广阔的前景。endprint