李桐　劉文倩　鄒田春　張曉敏

摘要：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）是虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)的延伸。基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的交互手段給教育者提供了新的方式表達(dá)給學(xué)習(xí)對象，也用最貼近自然的交互方式為學(xué)習(xí)者搭建一個(gè)自主探索的空間。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將抽象的學(xué)習(xí)內(nèi)容可視化、形象化；支持泛在環(huán)境下的情境式學(xué)習(xí)；提升學(xué)習(xí)者的存在感、直覺和專注度；使用自然方式交互學(xué)習(xí)對象；傳統(tǒng)學(xué)習(xí)與新型學(xué)習(xí)相結(jié)合。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用廣泛，可應(yīng)用于虛擬展示領(lǐng)域、虛擬互動教育領(lǐng)域、信息檢索領(lǐng)域、娛樂領(lǐng)域。當(dāng)然，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用也還面臨著一些挑戰(zhàn)和發(fā)展機(jī)遇。

關(guān)鍵詞：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)；AR移動增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)；游戲化學(xué)習(xí)；互動教育；信息檢索；虛擬展示

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）11-0252-02

隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的日益成熟以及硬件技術(shù)的發(fā)展，這種技術(shù)將會更加深入到生活中的各個(gè)領(lǐng)域中，例如兒童的智力開發(fā)、大學(xué)課堂的人機(jī)互動、虛擬展示等，在城市規(guī)劃中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能更好地將未來城市規(guī)劃、變更、發(fā)展更直觀、精確的展示在人們面前，降低了錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)以及為解決問題付出的高額代價(jià)。在裝配及維修方面，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)也能完美勝任并指導(dǎo)用戶或維修人員進(jìn)行高精確的裝配維修活動，減少錯(cuò)誤的發(fā)生。本項(xiàng)目著重將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于民航機(jī)務(wù)維修工作中，在民航界，飛機(jī)維修是一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)、零錯(cuò)誤、高精度的工作，這關(guān)系整架飛機(jī)以及機(jī)上乘客、機(jī)組的生命安全，飛機(jī)維修工作制度嚴(yán)格，維修時(shí)需要對應(yīng)工卡一步步的完成，維修手冊、工卡全英文表達(dá)，這就需要更加清晰的說明、指導(dǎo)或虛擬展示，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能在提高維修效率的同時(shí)，又能節(jié)約人力成本、減少錯(cuò)誤。

1 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

1.1 應(yīng)用于虛擬展示領(lǐng)域

該領(lǐng)域是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用最早的領(lǐng)域，同樣也是在生活中深入應(yīng)用比較廣泛的領(lǐng)域。主要是對于那些難以直接看到原狀的物體實(shí)現(xiàn)其位置或者原貌的重現(xiàn)。而AR技術(shù)對于歷史重現(xiàn)、展示有著重大意義。

1.2 應(yīng)用于虛擬的互動教育領(lǐng)域

由于在很多學(xué)習(xí)過程中都存在理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)現(xiàn)象，因此，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為教學(xué)的輔助工具是在教育領(lǐng)域的重要方向。比如說，對于在實(shí)踐練習(xí)過程中，有些操作比較危險(xiǎn)或者實(shí)驗(yàn)器材昂貴且容易損壞，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對于這些環(huán)節(jié)虛擬與現(xiàn)實(shí)的混合實(shí)現(xiàn)有著重要作用。

1.3 應(yīng)用于信息檢索領(lǐng)域

對于用戶需要對某一物品的功能和說明清晰了解時(shí)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)會根據(jù)用戶需要將該物品的相關(guān)信息從不同方向匯聚并實(shí)時(shí)展現(xiàn)在用戶的視野內(nèi)。在未來，人們可以在通過掃描面部，識別出此人的信用以及部分公開信息，防止上當(dāng)受騙，這些技術(shù)的實(shí)現(xiàn)很大程度上減少了受騙幾率，方便用戶快速高效的工作。

1.4 應(yīng)用于娛樂領(lǐng)域

娛樂領(lǐng)域?qū)窃鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展主流方向之一，人們通過消費(fèi)獲得更加真實(shí)的娛樂體驗(yàn)，而這些體驗(yàn)是VR技術(shù)所不能給予的，例如微軟的HoloLens通過眼鏡設(shè)備以及手勢操作，將人們帶入一個(gè)虛擬與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合的世界中，很具有未來科技感，但是這些設(shè)備成本較高，實(shí)用性不強(qiáng)，無法真正的融入到目前的發(fā)展中，這也是AR技術(shù)今后發(fā)展的方向以及最迫切需要解決的問題。

1.5 應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)交互領(lǐng)域

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)最特殊的地方就是在于其高度交互性，應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)中，主要表現(xiàn)為虛擬交互，通過手勢、點(diǎn)擊等識別來實(shí)現(xiàn)交互技術(shù)，將虛擬的設(shè)備、產(chǎn)品去展示給設(shè)計(jì)者和用戶前，也可以通過部分控制實(shí)現(xiàn)虛擬仿真，模仿裝配情況或日常維護(hù)、拆裝等工作，在虛擬中學(xué)習(xí)，減少了制造浪費(fèi)以及對人才培訓(xùn)的成本，大大改善了設(shè)計(jì)的體制，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間提高效率。

1.6 應(yīng)用于航空領(lǐng)域

1）航空器裝配與維修指導(dǎo)。指導(dǎo)使用者完成設(shè)備組裝和維修工作；對使用者進(jìn)行操作培訓(xùn)。AR 系統(tǒng)將裝配維修工作流程指南按照工作進(jìn)度準(zhǔn)確地顯示給用戶，指導(dǎo)用戶順利地完成任務(wù)。對于用戶而言，這些附加的文字、圖像較之厚厚的安裝手冊更加生動、易于理解。

2）空中交通管制。民航運(yùn)輸業(yè)高速發(fā)展，空中交通流量每年遞增10%以上，日益繁忙的航路流量和航空港吞吐量，勢必造成飛機(jī)密度增加、間距減小，使空中交通安全問題日益突出。增強(qiáng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可以擴(kuò)大監(jiān)視和控制范圍，提高目標(biāo)定位精度，保障了飛行安全，提高空間區(qū)域的利用率。

3）空間信息可視化。利用該技術(shù)可將矢量圖形和文字符號疊加到飛行員的視野中，提供導(dǎo)航和瞄準(zhǔn)信息。也能夠在觀察條件惡劣情況下，輔助導(dǎo)航或加強(qiáng)場景的理解。陸路和水路交通同樣可以實(shí)現(xiàn)。

4）航空器的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)對未來產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造也將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)歷了從手工畫圖到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）的發(fā)展過程。在CAD中采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將真實(shí)物體與虛擬物體結(jié)合起來進(jìn)行虛擬產(chǎn)品開發(fā)，能夠?qū)μ摂M物體進(jìn)行構(gòu)思、設(shè)計(jì)、制造、測試和分析，使得發(fā)動機(jī)這類復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和更改變得更容易，從而大大推動航空科技的發(fā)展。

2 AR技術(shù)的前景分析

現(xiàn)階段，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)因其較為成熟的技術(shù)以及普及率略微領(lǐng)先AR技術(shù)，AR技術(shù)需要更強(qiáng)大的硬件支持以及需要一定時(shí)間的發(fā)展，缺少更為實(shí)質(zhì)性的內(nèi)容，不夠成熟作為大力推廣的新興技術(shù)，但是VR技術(shù)與AR技術(shù)兩者的本質(zhì)不同，VR需要通過更多頭戴式設(shè)備，將體驗(yàn)者封閉在一個(gè)虛擬的世界中，即使一切都顯得很真實(shí)也不會擁有很完美的體驗(yàn)，并且這已經(jīng)成為了VR發(fā)展的瓶頸，需要一段時(shí)間去突破，而AR技術(shù)雖然門檻高，行業(yè)壟斷較為嚴(yán)重，但是移動設(shè)備支持是其發(fā)展最大的跳板，只要AR技術(shù)發(fā)展成熟，市場占有率將會大幅提升甚至替代VR，AR將會是主流發(fā)展領(lǐng)域。我認(rèn)為AR技術(shù)在未來有以下四大發(fā)展趨勢

2.1 AR市場會高速發(fā)展

因?yàn)锳R/VR技術(shù)的顛覆性和革命性，毫不奇怪，AR獲得了大量關(guān)注。不過，AR市場增長的預(yù)測還是令人吃驚。AR專家分析認(rèn)為，AR/VR市場在2020年將達(dá)到1500億美元，其中AR市場為1200億美元，占據(jù)絕大部分份額?？紤]到AR市場在2016年不過剛起步，這意味著未來三年將迎來爆發(fā)式的增長。

2.2 AR技術(shù)會以游戲?yàn)橄?/p>

在如今高速發(fā)展的大熔爐中，中國近年來游戲收入大幅提升，游戲開發(fā)者數(shù)量也在劇增，其中，VR游戲占據(jù)份額較大，VR技術(shù)在上個(gè)世紀(jì)就已經(jīng)被人提出，近年來日益火爆，它的發(fā)展歷程較長，因此，由于AR游戲沒有一定的發(fā)展時(shí)間，其技術(shù)尚未成熟，市場份額少。據(jù)了解，國內(nèi)涌入眾多AR開發(fā)公司希望在開發(fā)架構(gòu)工具這些底層發(fā)展尚未成熟之前，把住機(jī)遇將開發(fā)變得簡單化，引領(lǐng)了新一代AR技術(shù)開發(fā)熱潮，而游戲一直是人們目前的側(cè)重點(diǎn)。

2.3 AR會改變網(wǎng)絡(luò)電商行業(yè)

電商在中國發(fā)展迅速，占據(jù)了很大的市場份額，以阿里系為代表的電商龍頭紛紛希望將AR技術(shù)與電商相結(jié)合，淘寶、天貓每日成交量巨大，但是退貨量也十分龐大，往往退貨原因是人們對圖片中商品滿意但對實(shí)際商品不滿意，網(wǎng)購時(shí)代人們無法面對面接觸商品試穿、試戴、試色，而AR技術(shù)卻可以解決大部分的需求，減少商家以及平臺的退貨量，增加了實(shí)際成交率，也減少了人工成本。

2.4 AR企業(yè)級市場應(yīng)用廣泛

在2025年AR/VR軟件收入規(guī)模及其細(xì)分結(jié)構(gòu)預(yù)測中，個(gè)人應(yīng)用由于移動端的方便性占據(jù)了50%以上的份額，但是行業(yè)應(yīng)用也在逐步發(fā)展，房地產(chǎn)、廣告、醫(yī)療、工程、零售等行業(yè)亦使用眾多，AR市場將朝向企業(yè)市場發(fā)展，AR名片、AR看房、AR看車…這些都將逐步融入生活中。

3 結(jié)束語

雖然AR技術(shù)目前尚未成熟，但是在某些領(lǐng)域AR技術(shù)可以預(yù)先發(fā)展為其更好的服務(wù)，作為未來的主流發(fā)展趨勢，AR技術(shù)一直是各大公司實(shí)力博弈的重要戰(zhàn)場，降低設(shè)備門檻、完善技術(shù)是AR目前發(fā)展的迫切需求，也是國內(nèi)外一直在追求的方向。

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