淺談增強現(xiàn)實技術及其軍事應用

郭麗莉++張婷婷++劉敏

摘要：隨著移動通訊和搜索引擎技術的快速發(fā)展，增強現(xiàn)實技術毋庸置疑地成為當今最具影響力的新興技術之一，它能夠?qū)⑺蚕⑷f變的信息實時地展現(xiàn)在人們面前。該文通過對增強現(xiàn)實技術的定義及其特點的介紹，闡述了國內(nèi)外增強現(xiàn)實技術的應用領域，并對其應用做了分析，從而引出其關鍵技術作為一項重要的軍民通用的前沿技術，在軍事領域如何發(fā)揮深遠影響。

關鍵詞：增強現(xiàn)實；技術；虛實；軍事；應用

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）20-0208-02

當今的信息時代，增強現(xiàn)實技術已成為主流研究熱點。增強現(xiàn)實技術是在虛擬現(xiàn)實技術基礎之上從而發(fā)展起來，實現(xiàn)對現(xiàn)實場景的增強，現(xiàn)實世界對用戶感知的增強，從而突破時間及其空間等其他限定，讓作為個體的人能更好的有沉浸感和交互性。

1 增強現(xiàn)實技術概述

1.1 什么是增強現(xiàn)實技術

增強現(xiàn)實技術是指利用計算機技術及網(wǎng)絡技術同步產(chǎn)生三維信息以此強化人類對現(xiàn)實世界感知的一種新型的高科技技術，因為這一技術是在虛擬現(xiàn)實的基礎上發(fā)展起來的，所以這一技術也被叫做混合現(xiàn)實。所以說虛擬現(xiàn)實是創(chuàng)造一個全新的虛擬世界出來，而增強現(xiàn)實則是強調(diào)虛實結合。 [1]

增強現(xiàn)實技術的最大優(yōu)勢就是它突破了僅限于虛擬現(xiàn)實所呈現(xiàn)的計算機合成的虛擬化世界中而不能真實的看到、感知到真實存在的現(xiàn)實世界。增強現(xiàn)實技術與虛擬現(xiàn)實技術的本質(zhì)區(qū)別在于增強現(xiàn)實技術可以給用戶呈現(xiàn)出真實世界的同時讓用戶也能同時看到在現(xiàn)實世界基礎上虛擬出來的幻像。

1.2 增強現(xiàn)實技術特點

現(xiàn)實世界與虛擬世界可以以增強現(xiàn)實技術為橋梁，增強現(xiàn)實技術是對虛擬世界的補充，對現(xiàn)實世界的延伸。增強現(xiàn)實技術有三大特點，三維注冊、實時交互和虛實結合，利用附加信息增強使用者對真實世界的感官認知，并非虛擬世界代替真實世界。

（1）虛實結合：增強現(xiàn)實技術是在現(xiàn)實世界的基礎上建立虛擬世界，曾強現(xiàn)實技術是依賴真實的現(xiàn)實世界而生的，但并沒有完全取代現(xiàn)實環(huán)境，而是為現(xiàn)實服務的。即真實世界和虛擬世界的信息集成。它可以將顯示器屏幕擴展到真實環(huán)境，讓虛擬化的三維物理在立體化的全景視野中根據(jù)用戶需求交互轉(zhuǎn)換。

（2）實時交互：實時交互就是用戶通過網(wǎng)絡及計算機技術及時得到現(xiàn)實世界中的相應反饋信息的過程。這一技術打怕了傳統(tǒng)的單一位置信息反饋模式，他可以將反饋內(nèi)容擴展到整個現(xiàn)實環(huán)境，讓用戶不再單調(diào)的面對屏幕，而是可以將自身融入到被反饋的空間和對象中。而要實現(xiàn)這一技術除了要快速辨識現(xiàn)實環(huán)境中的事物外還要保證采集的信息在設備中快速合成病有效傳達給用戶，只有滿足這些條件才能實現(xiàn)所見即能所知的效果。

（3）三維注冊：三維注冊是指計算機根據(jù)數(shù)據(jù)反饋的用戶在三維空間中的信息來不斷調(diào)整計算機狀態(tài)的增強信息。增強現(xiàn)實技術中最主要的是信息的反饋及融合，在這一過程中需要不斷的根據(jù)攝像機反饋的實時信息來計算當前位置及角度，從而定位接收信息融合的虛擬圖像在現(xiàn)實場景中的注冊位置，以此來讓現(xiàn)實世界和虛擬世界更完美的結合。

綜上所述，通過分析增強現(xiàn)實這一高新技術的特點不難發(fā)現(xiàn)，這一高新技術的優(yōu)勢在于可以通過對人們所處現(xiàn)實環(huán)境中的感知，感受及所見所聞來模擬一個全新的世界并增強我們對現(xiàn)實世界的感知，讓真實世界和通過計算機技術模擬出來的虛擬世界間的界線越來越模糊。

2 增強現(xiàn)實技術軍事應用分析

在增強實現(xiàn)這個概念最早提出的時候，美國就第一個將它用在了軍事領域上，再近幾年得到了最大程度的開發(fā)應用，其他國家也都加緊了對增強現(xiàn)實技術軍事應用的機密研究，我軍也對此做了一些有益的嘗試，雖然在增強現(xiàn)實的軍事應用方面起步比較晚，但也在不斷的嘗試。

習主席曾做過關于軍民融合的重要講話，印象頗深，目前很多先進技術都是軍地兩用，而這些新技術最早是應用于軍事領域，而后在經(jīng)濟發(fā)展的驅(qū)使下，在商業(yè)中不斷發(fā)展壯大，廣泛應用逐漸成熟，對于軍事應用有很大啟發(fā)，值得借鑒。下文筆者將通過案例分析增強現(xiàn)實這一高新技術在不同領域中的應用，進一步闡述增強現(xiàn)實技術怎樣在軍事應用領域中發(fā)揮作用。

2.1 軍事應用1——武器裝備研制維修

典型案例一：實景維修，用戶通過手機、電腦屏幕或者增強現(xiàn)實眼鏡能夠在真實產(chǎn)品上看到操作指南，非常直觀。維修人員還可以查找產(chǎn)品的故障原因，及時準確地進行修理。它所發(fā)揮發(fā)揮優(yōu)勢在于通過增強現(xiàn)實眼鏡和數(shù)據(jù)手套，可以精確的定位和操作，方便快捷，改變了傳統(tǒng)的維修和安裝模式，提高了效率，而且還可以避免對人的傷害。

武器裝備研制維修，再精確的圖紙，也會限制設計理念的準確表達，通過增強現(xiàn)實技術，可以將虛擬設計快速、逼真的融合于現(xiàn)實場景中，在研制階段就能對最終產(chǎn)品有直觀的感受。在軍事裝備日趨現(xiàn)代化、多功能化得今天，大量高科技裝備的維修已經(jīng)成為軍事部隊所面臨的難題，尤其是在戰(zhàn)時，裝備維修問題是否能及時有效解決更是至關重要，在軍事裝備維修中運用增強現(xiàn)實技術，可以通過模擬真實的裝備信息，讓技術人員更清晰及時的了解及掌握裝備故障信息，輔助技術人員進行裝備維修，可以有效的提高準備維修效率。這點足以說明增強現(xiàn)實技術在軍事應用方面發(fā)揮了極大的優(yōu)勢。

2.2 軍事應用2——戰(zhàn)場環(huán)境增強顯示

典型案例二：智能手機應用，隨著裝備有GPS的智能手機迅速普及，基于位置信息的移動服務逐漸成為移動終端平臺上的殺手級應用。各種吃、住、行、樂海量信息被準確的疊加在攝像頭實時捕捉的周邊環(huán)境上，并有精準的AR朝向數(shù)據(jù)導航。城市鏡頭、出行百科等手機應用，可以稱之為最好最全面的導游、導覽、導購新平臺。

試想，如果這些信息是戰(zhàn)場信息，應如何運用呢？ 我們可以利用增強現(xiàn)實來增強戰(zhàn)場環(huán)境信息，向系統(tǒng)中輸入部隊的位置信息，系統(tǒng)不僅能向部隊顯示真實的戰(zhàn)場場景，而且能夠在真實環(huán)境中融合各種虛擬物體，附加各種信息，強調(diào)肉眼無法看到的環(huán)境信息，甚至包括敵我雙方的隱蔽力量等，真正實現(xiàn)戰(zhàn)場信息的可視化、透明化。就像我們在前面看到的“突襲諾曼底”中一樣，其實美國已經(jīng)開發(fā)了相應的系統(tǒng)，在軍事訓練器材與先進技術展覽中也展出了一些類似的應用，應用前景非常廣泛，是未來發(fā)展的趨勢。

2.3 軍事應用3——增強軍事訓練和演習

典型案例三：體感游戲，在不經(jīng)意間，微軟的xbox360體感游戲機親民的價格已成為前幾年的家庭大眾游戲機。談及體感，對于KINECT這個詞并不陌生，它是微軟在2010年對X-BOX 360體感周邊外設正式發(fā)布的名字，是kinetics（動力學）加上connection（連接）兩詞所自創(chuàng)的新詞匯，其實就是一種3D體感攝影機，同時它導入了即時動態(tài)捕捉、影像辨識、麥克風輸入、語音識別、社群互動等功能。通過這項技術可以不需要使用任何控制器在游戲中操作、互動和分享，徹底顛覆了游戲的單一操作，使人機互動的理念更加徹底的展現(xiàn)出來。

試想，將體感游戲用于軍事訓練，在陸、海、空、天、電各軍兵種都大有用武之地。它不僅可以體驗真實的戰(zhàn)場環(huán)境，而且可以進行自然交互，可以為軍事訓練提供比實兵演習更加真實的戰(zhàn)場體驗，將軍事訓練推向?qū)崙?zhàn)化。這方面的應用非常廣泛，在軍事上增強現(xiàn)實最先用于戰(zhàn)斗機駕駛員頭盔上，這是最早也是技術最成熟的領域，這次我在先進技術展的空軍展區(qū)看到一個飛行模擬器后面還掛著一個梯子一樣的裝置，覺得很奇怪，問了一下才知道模擬的是彈射座椅，大家都知道，飛行員在緊急情況下可以啟動彈射裝置，而選擇最佳時機非常關鍵，而通過模擬器可以反復練習，熟練把握時機和掌握操作技巧。

2.4 軍事應用4——增強作戰(zhàn)演示和研討

典型案例四：大屏幕互動， 2010年世界杯期間，央視五套的《豪門盛宴》節(jié)目，電視直播中就應用到了增強現(xiàn)實技術。這是用于圖像識別的標記，主持人在介紹比賽場地時，畫面中就會加入虛擬立體的體育場畫面，在節(jié)目中還將虛擬的足球運動員以及一些比賽參數(shù)也可以通過AR技術應用到電視畫面中。前年在中視典公司的新品發(fā)布會上演示了一個增強現(xiàn)實技術的應用，在一個小桌上放置一些普通的卡片，大屏幕上就疊加出三維模型，可以演示各種場景中的活動，有室內(nèi)設計和，還有消防車救火隊滅火的行動，這種大屏幕互動主要用于品牌宣傳臺和發(fā)布會。

而聯(lián)想到我們的作戰(zhàn)演示和研討，也可以達到意想不到的效果，例如增強現(xiàn)實的沙盤演示，在桌子上就放置一張傳統(tǒng)的平面紙質(zhì)地圖，屏幕上識別的就是一個三維的地形圖，將增強現(xiàn)實技術應用于作戰(zhàn)演示可以讓軍事專家在傳統(tǒng)的軍事地圖上手持類似軍旗一樣的簡易標識卡就可以自主地操作和控制三維虛擬對象，用熟悉的方式參與到作戰(zhàn)實驗和作戰(zhàn)研討中，從而實現(xiàn)平面地圖與立體戰(zhàn)場的虛實結合、軍旗卡片與三維模型的實時交互、推演研討與演示匯報的協(xié)同配合。

3 結束語

通過典型案例介紹及對于軍事應用的啟發(fā)并發(fā)揮重要作用，可見增強現(xiàn)實技術可以廣泛應用于武器裝備設計研制、維修保障、戰(zhàn)場環(huán)境到作戰(zhàn)指揮的軍事訓練的各個領域，對于提高實戰(zhàn)化訓練水平發(fā)揮著日益重要的作用。作為一項重要的軍民通用前沿技術，堅信隨著技術的不斷發(fā)展，增強現(xiàn)實技術在軍事領域還會有更加廣闊的應用空間和發(fā)展前景，將會更多更好的為打贏未來戰(zhàn)爭服務。

參考文獻：

[1] 曉野.移動互聯(lián)網(wǎng)的未來六大技術 [D].百科知識，2012.

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[3] Azuma ， Ronald T. A Survey of Augmented Reality [J]. Teleoperators and virtual environments， 1997， 6（4）：355-385.

[4] 鄒優(yōu)嘉.移動設備增強現(xiàn)實技術與書本交互的應用[D].安徽理工大學，2013.