郭分林

2016年7月，一款由日本電子游戲業(yè)巨頭任天堂公司和美國軟件開發(fā)公司Niantic聯(lián)合開發(fā)的智能手機游戲“口袋妖怪GO”上市，并立刻風靡美國、澳大利亞等地，令全球目光也聚焦到了增強現(xiàn)實技術(shù)（簡稱AR）及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿ι稀?/p>

增強現(xiàn)實技術(shù)是將現(xiàn)實和虛擬疊加，并為人眼所見，形成人機交互，以提升人類對真實世界的感知能力。其原理是人們通過計算機技術(shù)將虛擬信息傳遞給現(xiàn)實世界，然后將兩者疊加到同一個畫面或空間中同時存在，再通過硬件和軟件的協(xié)調(diào)作用，使得身處其中的用戶能夠以自然的方式與虛實景物進行三維實時交互。AR實現(xiàn)了虛擬信息與真實世界的無縫連接，為虛擬世界和現(xiàn)實世界的接軌提供了通道。

典型的AR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由虛擬場景生成單元、透射式頭盔顯示器、頭部跟蹤設(shè)備和交互設(shè)備構(gòu)成（如下圖所示）。其中，虛擬場景生成單元負責虛擬場景的建模、管理、繪制和其他外設(shè)的管理；透射式頭盔顯示器負責顯示虛擬和現(xiàn)實融合后的信號；頭部跟蹤設(shè)備跟蹤用戶視線變化；交互設(shè)備用于實現(xiàn)感官信號及環(huán)境控制操作信號的輸入、輸出。

AR的意義在于，它是一個類似互聯(lián)網(wǎng)一般的偉大創(chuàng)新。AR不僅僅是一項技術(shù)，更預(yù)示著一個時代的到來，人類的工作和生活將因此改變。AR有著更廣泛的應(yīng)用潛力和延展性，在教育、醫(yī)療、工業(yè)、娛樂、軍事和旅游等諸多領(lǐng)域都有很強的實用性。

AR技術(shù)讓學習更直觀

AR技術(shù)首先將沖擊我們目前的教學方式，或正漸漸地改變著現(xiàn)在的教育觀念。因為AR技術(shù)特別適用于教育，所以它能很好地符合當前提出的情境教學和構(gòu)建主義教學新思想。教育領(lǐng)域廣泛應(yīng)用AR技術(shù)是基于“學為主體”的教學理念，它可以讓學生自主探索學習各種有趣的內(nèi)容，還可以鼓勵學生大膽地進行實驗，即便在實驗的過程中犯錯也不會產(chǎn)生任何嚴重的后果。學生通過AR可以進入一個與現(xiàn)實世界高度相仿的環(huán)境中，不僅能在視覺上感受三維事物，還可以用動態(tài)的、真實的觸感進行交互式學習，體驗現(xiàn)實世界。未來的AR技術(shù)甚至可以讓學習者瞬間從一個場景進入到另一個場景，這具有相當重大的意義。

目前，國內(nèi)已經(jīng)有不少企業(yè)涉足AR教育，不過多數(shù)與兒童早教有關(guān)。這是因為兒童比成年人更能接受新事物，所以AR在兒童教育方面能發(fā)揮事半功倍的作用。實際上，兒童教育的每個層面都有可能和AR結(jié)合，包括最簡單的認知層面。若孩子沒見過直升機，與其用語言告訴他直升機和飛機有什么不同，倒不如用AR讓他直接感知。

現(xiàn)在Realmax公司已經(jīng)和世界級玩具公司孩之寶Hasbro合作，開發(fā)了一款名為“孩之寶3D魔法填色樂”的涂鴉應(yīng)用。該應(yīng)用可以讓孩子們所畫即所見，實時生成3D影像，大大增加孩子們創(chuàng)作和學習的積極性。

如果把兒童教育擴展到大眾教育，我們就會發(fā)現(xiàn)，AR的優(yōu)勢同樣無處不在。當我們拿起地球儀，整個太陽系便顯現(xiàn)在眼前；當我們學習化學，分子結(jié)構(gòu)又栩栩如生地出現(xiàn)在我們的眼前……AR技術(shù)能夠?qū)⑻摂M信息疊加到現(xiàn)實世界中的特性，可以讓原本枯燥的知識變成一個個生動的形象，這不僅可以提高學習者的學習興趣，而且還能提升學習效率。

AR技術(shù)讓治療更精準

在醫(yī)療保健過程中，如何減輕患者的痛苦，如何解決人們的心理健康問題，都是大家所關(guān)注的。而AR給了醫(yī)療行業(yè)一個新的未來，已正在悄無聲息地改變著醫(yī)療行業(yè)。新上崗的年輕醫(yī)生學習手術(shù)，也許再也不用擔心沒有足夠的實際操作機會了。他們可以隨時用AR技術(shù)模擬手術(shù)，甚至都不需要拿小動物來做臨床試驗了。未來的外科醫(yī)生只需戴上AR設(shè)備，眼前就能展現(xiàn)出一個現(xiàn)實與信息實時互動的畫面，患者的每項生理數(shù)據(jù)都會顯現(xiàn)在醫(yī)生的視線里，先切除哪個部位，再切除哪個部位，一目了然，提高了手術(shù)的安全性。

目前，AR比較成熟的醫(yī)療應(yīng)用是關(guān)于血管照明的，即通過PC應(yīng)用軟件幫助醫(yī)務(wù)人員在手術(shù)中實時查看患者隱藏的血管。此前，心臟病專家就借助谷歌眼鏡疏通了一位49歲男患者阻塞的右冠狀動脈。這位患者的冠狀動脈成像（CTA）和三維數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在智能眼鏡的顯示屏上，根據(jù)這些實時放大的圖像，醫(yī)生可以方便地將患者的血液導流到動脈。

不同于傳統(tǒng)手術(shù)，AR的介入就像一個“放大鏡”，能直接“放大”手術(shù)創(chuàng)口?；颊叩牟食RI、CT圖像等將直接映射在手術(shù)部位，讓醫(yī)生能夠看到肉眼難以分辨的細微之處，獲得“透視”功能，大大提高手術(shù)的精準度與成功率。

AR技術(shù)讓維保更高效

對于制造企業(yè)而言，對設(shè)備進行維修維護，以保障設(shè)備的穩(wěn)定運行非常重要。然而，隨著設(shè)備的集成度和復(fù)雜度越來越高，加上操作人員的經(jīng)驗匱乏，設(shè)備維修維護變得越來越困難。但借助AR技術(shù)就能夠使復(fù)雜設(shè)備的維修變得直觀方便，從而轉(zhuǎn)變原有設(shè)備維修維護的方式，提升效率，保障質(zhì)量。

以富士通公司為例，為了改善工廠設(shè)備維修維護工作人員的現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，該公司已經(jīng)將AR技術(shù)應(yīng)用于自身的設(shè)備點檢與24×7的服務(wù)運營中。采用AR技術(shù)之前，工作人員通常要在點檢單上手動記錄溫度、壓力等信息，然后再將這些信息錄入電腦。如今，工作人員可以在現(xiàn)場用觸摸屏錄入信息，創(chuàng)建電子表格并共享近期的信息。AR技術(shù)可以快速顯示作業(yè)手冊數(shù)據(jù)，并實時提供維護歷史、庫存狀態(tài)等?，F(xiàn)場工作人員利用AR技術(shù)提供的文本輸入功能，可以快速共享信息。當工作人員進行現(xiàn)場點檢時，無論多小的細節(jié)，都可以被記錄下來。

通過AR技術(shù)，一方面工作人員可以輕松判斷哪些設(shè)備運轉(zhuǎn)正常，同時結(jié)合數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)預(yù)防性的設(shè)備維護；另一方面，隨著我國老齡化社會的急劇加速，具備熟練技術(shù)經(jīng)驗的工人越來越少，采用AR技術(shù)，即使是能力一般、經(jīng)驗不足的“菜鳥”，也可以準確地完成各種各樣的現(xiàn)場維護作業(yè)，這將有助于技術(shù)與經(jīng)驗的傳承。

AR技術(shù)讓裝修更便利

家庭裝修也好，企業(yè)裝修也罷，在裝修的過程中往往會發(fā)現(xiàn)實際的裝修效果并沒有預(yù)想的那樣美好。各種不同材質(zhì)的裝修材料和不同風格的家具究竟是否搭配？有了 AR技術(shù)，根本無需等到裝修完成后才能知曉。

比如我們在一套毛坯房里，就能利用AR技術(shù)看到想要的裝修效果。我們只要將高端圖像與手機內(nèi)部傳感器相連，AR技術(shù)就能展現(xiàn)物體的大小和放置位置，將沙發(fā)、桌椅等家具的擺放效果展現(xiàn)在我們面前。此時，我們便可以從平板電腦或手機上進行全方位實景觀看，盡情挑選家具了。

同樣，如果是裝修一棟辦公樓或者是場景布局，AR技術(shù)在家居布置上的便利性和節(jié)約成本方面的優(yōu)勢就更明顯了。它能讓用戶全方位地觀看室內(nèi)的家具和裝飾，自由選擇墻紙的風格、油漆的顏色等各個裝修細節(jié)。

在現(xiàn)實生活中，我們可以發(fā)現(xiàn)，AR技術(shù)不再神秘，已經(jīng)漸漸滲入到我們生活的方方面面。在未來，隨著技術(shù)的成熟和普及，說不定我們就能擁有像科幻影片《鋼鐵俠》中托尼﹒斯塔克一樣酷炫的工作。智能終端的快速發(fā)展，陀螺儀、GPS、攝像頭、重力感應(yīng)器、新一代通訊模塊等在智能手機中的日益普及，為基于AR技術(shù)的應(yīng)用找到了現(xiàn)實依托。目前，基于AR技術(shù)的瀏覽器已經(jīng)可以把我們的常用需求通過實景和虛景的結(jié)合呈現(xiàn)在用戶面前，進而實現(xiàn)查詢搜索信息、位置等多種功能。目前，AR技術(shù)在工業(yè)、軍事、娛樂、醫(yī)療等領(lǐng)域正蓬勃發(fā)展，相信在不久的將來，我們就可以見證“虛擬照進現(xiàn)實”的那一天。