分析增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智能手機(jī)上的應(yīng)用

（蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院 241000）

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是現(xiàn)階段人們非常關(guān)注的一個(gè)重點(diǎn)研究技術(shù)，該技術(shù)在娛樂(lè)，軍事，解剖訓(xùn)練，醫(yī)療研究，精密儀器的維修以及制造，教學(xué)培訓(xùn)等多個(gè)領(lǐng)域都具備有非常巨大的應(yīng)用前景，因此需要人們給予增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智能手機(jī)上的應(yīng)用相關(guān)研究更多的重視，促進(jìn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的更好發(fā)展。

一、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡(jiǎn)介

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為基礎(chǔ)成功發(fā)展起的一個(gè)人機(jī)交互技術(shù)以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用。早期的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)大多將工作站或者是計(jì)算機(jī)當(dāng)做系統(tǒng)的運(yùn)行平臺(tái)，而融合顯示設(shè)備則是由透視型頭盔顯示器擔(dān)任，而這種早期的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)很大程度上會(huì)對(duì)用戶的實(shí)際運(yùn)動(dòng)范圍造成一種限制，只適合在室內(nèi)使用，在戶外環(huán)境中無(wú)法發(fā)揮作用?，F(xiàn)如今伴隨著各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，AR技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在各種移動(dòng)設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的應(yīng)用以及研究也逐漸廣泛，有關(guān)移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用以及研究也隨之而生。最開(kāi)始的移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)需要用戶必須隨身攜帶攝像機(jī)，頭盔顯示器，電源以及其他很多跟蹤定位設(shè)備，例如電子羅盤，GPS等?，F(xiàn)如今伴隨著各項(xiàng)研究的不斷進(jìn)行，人們可以將一些小型的手持移動(dòng)設(shè)備當(dāng)成AR技術(shù)的一個(gè)新載體，并且使其和AR技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，可以使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)成功的脫離龐大的工作站，頭盔顯示器，攝像設(shè)備的限制，最終實(shí)現(xiàn)圖像采集同顯示以及計(jì)算的整合，在人機(jī)交互性，便攜性以及移動(dòng)性等多方面都具備有非常巨大的優(yōu)勢(shì)。

二、智能手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)存在的一些應(yīng)用問(wèn)題

AR技術(shù)在移動(dòng)手機(jī)終端中的應(yīng)用會(huì)不可避免的受到內(nèi)存，設(shè)備處理器等硬件的一些約束?，F(xiàn)如今手機(jī)新品在色彩顯示，存儲(chǔ)容量以及處理速度等多個(gè)方面都不能和計(jì)算機(jī)進(jìn)行比較，因此要將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到智能手機(jī)中就需要綜合性思考如何借助手機(jī)和環(huán)境展開(kāi)交互，如何完成高校并且快速的跟蹤定位算法，如何在大范圍內(nèi)對(duì)多個(gè)目標(biāo)展開(kāi)跟蹤以及識(shí)別等多方面的問(wèn)題。

1.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的主題結(jié)構(gòu)

AR技術(shù)的應(yīng)用以及開(kāi)發(fā)一直以來(lái)都是將工作站或者是PC機(jī)當(dāng)做運(yùn)行平臺(tái)，這其中最主要的原因是因?yàn)楣ぷ髡疽约癙C機(jī)都具備有非常強(qiáng)大的圖形顯示能力以及計(jì)算能力，而之前的智能手機(jī)在存儲(chǔ)空間以及處理能力上都相對(duì)比較弱，無(wú)法進(jìn)行跟蹤算法，也就不能顯示接下來(lái)的虛實(shí)融合效果，因此早期的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)選用的結(jié)構(gòu)框架是c/s構(gòu)架方式。

現(xiàn)如今智能手機(jī)的芯片處理速度得到了非常明顯的提高，相關(guān)研究人員便開(kāi)始選用讓服務(wù)器以及客戶端分別進(jìn)行計(jì)算處理任務(wù)的主體結(jié)構(gòu)構(gòu)架方式。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)借助對(duì)用戶觀察到的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)展開(kāi)增強(qiáng)，服務(wù)器對(duì)目標(biāo)展開(kāi)初始識(shí)別，緊接著將初始識(shí)別的結(jié)果成功傳到客戶端，然后在客戶端完成對(duì)目標(biāo)的渲染顯示以及精準(zhǔn)識(shí)別，雖然這種結(jié)構(gòu)構(gòu)架已經(jīng)得到了一定的進(jìn)步，但是并沒(méi)有完全脫離開(kāi)PC機(jī)。近些年，相關(guān)研究人員正在著手進(jìn)行讓AR技術(shù)可以完全脫離PC機(jī)的研究，并且已經(jīng)獲得了一定的進(jìn)展，其中Mark研究小組已經(jīng)將ARToolKit技術(shù)改進(jìn)并且完全植入到手機(jī)操作系統(tǒng)中展開(kāi)獨(dú)立運(yùn)行。

2.AR跟蹤定位算法

有關(guān)AR跟蹤定位算法的相關(guān)研究已經(jīng)開(kāi)展多年，現(xiàn)如今已經(jīng)形成了比較成熟的框架以及算法，但是將AR技術(shù)移植到移動(dòng)手機(jī)中使其展開(kāi)獨(dú)立運(yùn)行的相關(guān)研究工作才剛剛開(kāi)始。為了可以將基于視覺(jué)的跟蹤定位算法的穩(wěn)定性以及魯棒性問(wèn)題成功的解決，現(xiàn)如今已經(jīng)有研究人員借助硬件跟蹤定位設(shè)備展開(kāi)AR跟蹤定位工作。其中MARA作為一款有Nokia公司成功開(kāi)發(fā)的一個(gè)城市導(dǎo)游系統(tǒng)，其借助諾基亞手機(jī)當(dāng)成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行平臺(tái)，并且選用GPS。傾角儀以及加速計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)的絕對(duì)姿態(tài)跟蹤定位，并且可以借助藍(lán)牙接口對(duì)手機(jī)進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)信息的及時(shí)發(fā)送。

3.在大場(chǎng)景范圍情況下的多目標(biāo)識(shí)別

當(dāng)智能手機(jī)AR技術(shù)在大場(chǎng)景環(huán)境進(jìn)行增強(qiáng)以及跟蹤工作時(shí)，系統(tǒng)沒(méi)有必要對(duì)手機(jī)的實(shí)際三維位置展開(kāi)隨時(shí)跟蹤，而僅僅只是需要將處在該場(chǎng)景之中的目標(biāo)識(shí)別出來(lái)，并且將虛擬信息顯示在圖像之中就可以，在這個(gè)過(guò)程中，圖像檢索技術(shù)以及目標(biāo)識(shí)別這兩種技術(shù)都必不可少。在文獻(xiàn)五中，借助GPS對(duì)用戶所處空間位置展開(kāi)初步確定，然后借助服務(wù)器在整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中將與該位置有關(guān)聯(lián)的待識(shí)別物體成功的找出，于是在通過(guò)對(duì)圖像相似度進(jìn)行比較來(lái)達(dá)到對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別的目的。

4.交互式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

現(xiàn)如今的智能手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)大多選用的是單設(shè)備-單用戶的這種工作模式，在該系統(tǒng)中，用戶和周圍的真實(shí)環(huán)境沒(méi)有任何交流，多用戶之間也不存在任何協(xié)作交互。然而現(xiàn)如今智能手機(jī)具備的一個(gè)非常重要的功能便是實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶之間的各種信息共享以及交流，因此廣大研究學(xué)者便開(kāi)始研究基于環(huán)境與用戶交互，多人交互的這種智能手機(jī)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅僅需要解決最基本的一系列問(wèn)題，同時(shí)還需要各個(gè)交互對(duì)象間的通信問(wèn)題以及數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，現(xiàn)如今已經(jīng)存在有很多技術(shù)可以當(dāng)做通信媒體，如GPRS，無(wú)線，藍(lán)牙技術(shù)等。ARTennis系統(tǒng)是第一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)交互的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含有兩個(gè)用戶，一個(gè)木桌，AR標(biāo)志點(diǎn)，兩個(gè)手機(jī)。用戶可以展開(kāi)相對(duì)比較簡(jiǎn)單的網(wǎng)球游戲，每當(dāng)球拍和網(wǎng)球接觸到手機(jī)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)震動(dòng)現(xiàn)象，提示該用戶已經(jīng)成功擊球，系統(tǒng)借助藍(lán)牙技術(shù)來(lái)對(duì)多用戶之間的姿態(tài)信息以及位置傳輸工作。

5.數(shù)據(jù)之間的通信以及傳輸

不管是C/S式系統(tǒng)還是完全借助智能手機(jī)來(lái)展開(kāi)獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)，都不可以避免的需要進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的無(wú)線傳輸以及通信。在C/S式系統(tǒng)中，服務(wù)器與客戶端之間的數(shù)據(jù)傳輸需要借助4G網(wǎng)絡(luò)，wifi，GSM，GPRS來(lái)完成。在對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行選擇時(shí)需要優(yōu)先考慮用戶所處環(huán)境可以支持哪種網(wǎng)絡(luò)，其次需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際傳輸距離，傳輸速速，通暢性等因素進(jìn)行考慮。其中4G網(wǎng)絡(luò)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)類型，在傳輸以及寬帶速度上具備有很大的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)如今僅有部分智能手機(jī)可以支持該網(wǎng)絡(luò)。GSM以及GPRS相對(duì)比較常用，但是在傳輸速度上完全不能和4G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較。選用藍(lán)牙技術(shù)盡管在傳輸速度上相對(duì)比較慢，但是幾乎所有手機(jī)都可以支持此項(xiàng)技術(shù)，與此同時(shí)該技術(shù)隸屬于短距離的一種傳輸技術(shù)，盡管無(wú)線電波具備有很廣泛的覆蓋范圍，但是在通信質(zhì)量上很難得到保證。當(dāng)然，不管選用的究竟是哪一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信方式，都會(huì)面對(duì)系統(tǒng)處理時(shí)間由于網(wǎng)絡(luò)傳輸變得增長(zhǎng)這一問(wèn)題，這也是一定要實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)和服務(wù)器完全獨(dú)立的一個(gè)重要原因。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨著各項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前已經(jīng)存在有基于智能手機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，但是還僅僅只是局限于特定的應(yīng)用場(chǎng)景，還面對(duì)有很多需要解決的技術(shù)問(wèn)題，因此需要人們給予增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)更多的重視，努力克服這些技術(shù)難題，讓智能手機(jī)可以發(fā)揮出更大的作用以及技術(shù)優(yōu)勢(shì)。