刘露

前段时间。一只以类似3D全息投影形式呈现的小熊，火遍了全网。在这只萌熊背后，酷炫的增强现实（AR）技术也引起人们热议。

AR是增強现实（Augmented Reality）的简称。是在虚拟现实的基础上发展起来的新技术，也被称为混合现实。这是一项通过计算机系统提供的信息。增加用户对现实世界感知的技术。这一技术将虚拟的信息应用到真实世界，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中。从而实现对现实的增强。

它是一种全新的人机交互技术。利用摄像头、传感器、实时计算和匹配技术，将真实的环境和虚拟的物体，实时地叠加到同一个画面或空间。使其同时存在。用户可以通过增强现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，还能突破空间、时间和其他客观限制，感受到在真实世界中无法亲身经历的体验。

虚拟现实是营造一个和用户周围环境完全不同、由计算机生成的虚拟场景。而增强现实，则是把计算机生成的虚拟物体或文字信息叠加到真实的环境中。增强现实在虚拟环境和真实环境之间搭起了一个桥梁。用户借助手机、平板电脑等智能终端显示设备自带的摄像头，观察周围的真实环境。在智能终端显示屏上，除了可以看到周围的真实环境。还可以看到由计算机生成的虚拟辅助信息。

近年来，增强现实技术得到了很大的发展。在转播体育比赛时，借助增强现实技术，可以把运动员的名字或者所在国家的国旗叠加在跑道上。由于事先已经获取了摄像机及赛场环境的准确参数，可以保证在实时转播时，由计算机所添加的虚拟物体或者文字信息，天衣无缝地融合到当前环境中。

增强现实系统，由硬件和软件两部分构成。硬件部分，主要包括可以把用户当前所处的真实环境和计算机所生成的虚拟物体及文字同时进行显示的显示载体。这既可以是头盔式显示器，也可以是用户手持的智能手机，或者是平板电脑。除了融合显示装置，增强现实系统还需要了解用户意图的人机交互设备，因为系统需要知道用户现在的需求是什么。采用传统的键盘、鼠标无法实现这样的人机交互，需要采用语音识别、眼动跟踪、身体动作跟踪等一系列的自然交互手段。此外，还需要硬件计算平台，来完成融合显示、虚拟物体的绘制，以及人机交互等一系列的复杂运算。

除了上述硬件平台，增强现实系统还需要一系列软件的支撑。包括识别当前用户所看到的场景中的物体种类和物体具体位置的识别和跟踪软件，把虚拟的三维物体进行实时绘制和融合显示的三维图形渲染绘制软件。

增强现实实景至少应该满足三个要素。首先，它所呈现的内容，必须包含虚拟和现实两个部分，这也是增强现实实景最基本的条件；其次，虚拟和现实的融合，必须是实时进行的；最后，增强现实实景，应该创造出三维环境，这种三维环境不是指视觉上的3D立体画面，而是指屏幕中创造出空间范围。屏幕会随着用户的移动而呈现不同内容。

增强现实技术不仅与虚拟现实技术有相似的应用领域，在尖端武器和飞行器的研制与开发、数据模型的可视化、虚拟训练、娱乐与艺术等领域，都具有广泛的应用。由于具有能够对真实环境进行增强显示输出的特性，增强现实技术在医疗研究与解剖训练、精密仪器制造和维修、军用飞机导航、工程设计和远程机器人控制等领域，具有比虚拟现实技术更加明显的优势。

此外，增强现实技术还被应用于教育领域，跟传统纸质图书不同的是，用户通过手机或者平板电脑下载软件。就可以体验更具真实感的三维动画和互动科学游戏。这样不仅增强使用的趣味性和交互性，还能给儿童带来全新阅读体验。

在未来，我们佩戴的眼镜或隐形眼镜，会再一次变革我们的通信设备、办公设备、娱乐设备等；在未来，我们不再需要电脑、手机等实体，只需在双眼中投射屏幕的影像，即可创造出悬空的屏幕，以及三维立体的操作界面；在未来，人眼的边界将被再一次打开。双手的界限将被再一次突破，几千千米外的朋友可以立即出现在面前与你面对面对话，你也将会“触摸”到虚幻世界的任何物件；在未来，一挥手你就可以完全沉浸在另一个虚拟世界。甚至是现实世界无法实现的千千万万种可能的人生。

（选自《百科知识》2016年第9期，有删改）