前不久,万众期待的iphone 8和iphone x正式亮相,除了早为人们所知的全面屏外,新款iphone增添了一个震撼功能——AR。AR是什么?为什么可以成为发布会最大的亮点?这是怎样的一种黑科技?其典型产品有哪些?又将给当前的零售业态带来怎样的影响?本文将逐一解析。
AR是怎样的一种黑科技?
AR 英文全称是Augmented Reality,即 增强现实 ,简单来说,AR技术实现的是虚实叠加,将原本在现实世界一定时间空间范围内很难体验到的物理信息如视觉、声音、触觉等,通过技术手段模拟仿真后再叠加,将虚拟信息应用到真实世界,被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。比如,将虚拟的瀑布叠加到你真实的视野中,从你前方真实的 高山 上一泻而下,并能听到流水的声音。
AR技术正逐渐转变为主流技术,根据Grand ViewResearch的研究报告,到2024年,AR市场规模预计将达到100.24亿美元。由于硬件技术、移动软件以及物联网的发展,人们对VR/AR的需求也日益增长,应用途径也变得多样化,购物、营销、游戏、保险等将成为AR技术的主要需求来源。
炫酷的AR技术用了哪些黑科技?
AR技术的主要任务是进行真实世界和虚拟物体的无缝融合,需要解决真实场景和虚拟物体的融合一致性问题。为了确保真实世界和虚拟对象的无缝融合,AR系统必须要突破三项关键技术。
(1)SLAM技术
SLAM是Simultaneous Localizationand Mapping的缩写,意为“同时定位与建图”,它是指运动物体根据传感器的信息,一边计算自身位置,一边构建环境地图的过程。AR设备通过SLAM系统确定所需要叠加的虚拟信息在投影平面中的位置,并将这些虚拟信息实时显示在屏幕中的正确位置,完成虚实叠加。
按照传感器种类和安装方式的不同,SLAM的实现方式和难度会有很大差异。按传感器分 , SLAM主要分为激光、视觉两大类。而目前基于视觉SLAM技术开发的代表性产品是微软的Hololens。
Hololens有4个环境感知摄像头,靠内的两个摄像头朝向前方,靠外的两个摄像头分别朝向左右两边。主要起作用的是靠内的摄像头,只要靠内的摄像头有一个不被遮挡,即使其他三个摄像头被遮挡,也不会影响HoloLens对空间位置的感知。SLAM系统工作时,首先提取图像中的特征,然后根据相邻帧图像的特征去匹配,识别出场景某些特征点位置,并通过图像的变化反向计算出相机的运动,实现对相机位置和姿态的空间定位。
(2)三维重建技术
简单地说,三维重建就是从输入数据中建立3D模型,经过扫描重建后的三维模型可以直接应用到AR或VR场景中。三维重建技术一直是计算机图形学和计算机视觉领域的一个热点课题,也是AR的基础关键技术。
其中,在面向消费者层面的深度相机出现以前,三维重建技术的输入数据通常只有RGB图像。通过对物体不同角度拍摄的RGB图像,使用相关的计算机图形学和视觉技术,可以重建出该物体的三维模型。不过,早期的三维重建技术得到的模型精度往往较低,且技术的适用范围有限。
当前,随着各种面向普通消费者的深度相机的出现,基于深度相机的三维扫描和重建技术得到了飞速发展。由于基于深度相机的三维重建技术所使用的数据是RGB图像和深度数据,因此,这类技术通常也被称为基于RGBD数据的三维重建。通过RGBD数据进行三维重建的代表性产品是微软的Kinect Fusion,通过在室内移动 Kinect 设备,获取不同角度的深度图,能够以较高的帧率进行实时迭代,对多帧深度数据进行累积,以较高的精度实时重建出房间以及房间内物体的三维模型。
(3)手势识别技术
手势识别技术是一种基于计算视觉的自然手势交互方式,需要借助复杂图像识别算法。首先,在复杂的背景中把人手提取出来,再对人手的运动轨迹进行跟踪定位,最后根据手势状态、人手当前的位置和运动轨迹等信息估算出 操作 者的意图并将其正确映射到相应的输入事件中。
目前基于单目视觉的手势识别技术主要有三大类:
第一类为模板匹配技术。这是一种最简单的识别技术。它将待识别手势的特征参数与预先存储的模板特征参数进行匹配,通过测量两者之间的相似度来完成识别任务。
第二类为统计分析技术。这是一种基于概率统计理论的分类方法,通过统计样本特征 向量 来确定分类器。这种技术要求人们从原始数据中提取特定的特征向量,对这些特征向量进行分类,而不是直接对原始数据进行识别。
第三类为神经网络技术。这种技术具有自组织和自学习能力,具有分布性特点,能有效的抗噪声和处理不完整模式以及具有模式推广能力。采用这种技术,在识别前都需要神经网络的训练(学习)阶段。
运用AR黑科技的典型产品有哪些?
以下是当前名气比较大的几款AR设备,我们逐一做个解析:
(1)Occipital Bridge
Occipital带来了独特设计的移动头显Bridge,专为苹果iPhone7、iPhone6和iPhone6s设计。Bridge不是简单的VR手机头显,它可以实现混合现实体验(更准确的说,这是一款MR产品),类似于微软的HoloLens。该款设备使用时需要利用 iPhone的摄像头,Bridge为其再加入一个广角镜头。同时在设备的顶部,设计了一个120 度广角红外线摄像头,它可以扫描 周围 的环境和测量距离,然后经过 App的算法构建,实现一个混合现实的场景。
(2)联想晨星AR
联想在今年7月的TechWorld大会上发布了全新的混合现实头显设备——晨星AR眼镜。它跟微软 HoloLens一样,也是用手势交互的。该产品拥有 86 项发明专利,主要有三个特点:
全球领先的光学及计算觉系统、三维物体识别、空间定位等自主技术方案、独有的远程虚拟交互的解决方案;
采用了独立的计算机视觉处理单元,可实现自然的手势交互和高精度SLAM;
以及本地和云端物体识别。