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在街頭問陌生人什么是虛擬現實 (VR) 或其工作原理，大多數人都會對這項技術有一些既有看法，甚至將其等同于電視連續劇《星際迷航:下一代》中全息甲板 (Holodeck) 上的最終VR實現。但是，再問他/她什么是增強現實 (AR)，可能很難獲得答案。也許會有人談及這項技術中游戲的應用，或者早期以失敗告終的Google Glass雛形。 盡管AR的概念由來已久，但直到Pokémon Go橫空出世，它才獲得世人的關注。Pokémon Go是一款視頻游戲，將智能手機圖像與現實世界的尋寶游戲相結合，讓游戲玩家同時體驗真實和虛擬世界。但是，AR到底是什么？ 作為新興技術，其能否在游戲和娛樂之外，具有解決現實世界問題的潛力？ 本文將探討多個跨行業增強現實試點計劃和應用，包括醫療保健、執法、教育、物流、建筑等。正如諸位將看到的，增強現實正在轉變為一個跨行業的實際應用平臺，這項技術可以從今天的簡單試點項目發展成為人們日常生活中不可或缺的助手。 什么是增強現實？ 增強現實，有時稱為混合現實，是一種將現實世界的對象或環境與聲音、視頻、圖形或GPS數據的感官輸入設備生成的虛擬元素相結合的技術。與利用虛擬世界完全替代現實世界的虛擬現實不同，AR是實時運行的，并與環境中的對象交互，從而將虛擬內容與現實世界疊加起來。 在游戲中普及的同時，AR技術充分展示了其將交互數字世界帶入個人感知真實世界的實力。在這個世界里，數字可以顯示出有關真實世界對象的更多信息，甚至還超越了真實世界實際可見的對象。試想一下，醫生在給患者檢查身體時，不需要掃描和X光，便可獲悉患者的身體狀況； 孩子們學習分子時可以與分子進行互動； 只要看一眼機器，便知道機器所需的維護和維修，將是一件多么奇妙的事情！ 支持增強現實的設備通常是專用的頭戴式顯示器 (HMD) 或平視顯示器 (HUD)，類似護具（例如，Microsoft的HoloLens）、頭盔或眼鏡，以及手持設備（例如，智能手機或平板電腦）。諸如Intel的Recon Jet™ Pro智能研究，將智能手機功能集成到輕巧的眼鏡中，從而實現了與遠程企業資源規劃 (ERP) 系統的交互。這款眼鏡不僅僅是一個顯示模塊，還能實現遠程溝通。一些供應商正使用其他對象進行擴展，以生成諸如投影儀、桌子或臺燈之類的增強元素，或通過平板顯示器本身來生成增強元素。有了這些進步，AR用戶將不再受困于笨重的頭盔或眼鏡。 下一代醫療保健技術 隨著人口老齡化趨勢的增強，許多地區的醫療成本始終居高不下，醫療技術的發展不僅可以降低醫院、醫療服務提供者和保險公司的成本，還能提供更好、創傷更小的治療方法。在這里，增強現實技術被當作一種預防措施，讓醫療保健專業人員能以非傳統方式接收數據。 醫療保健巨頭Cigna今年剛推出了一個名為BioBall的項目。該項目使用Microsoft HoloLens技術，以交互游戲的方式來測試患者的血壓和身體質量指數。患者手持一個輕質的中號球，在一分鐘時間內捕捉屏幕上閃過的畫面。BioBall以此感知玩家的脈搏，并利用響應光線將游戲與玩家的心跳聯系起來。游戲結束后，患者就可以通過耳機收聽到自己的健康數據，相應的健康建議還會同步發送到相關的郵箱中。Cigna指出，這項技術旨在鼓勵人們通過了解自身的健康數據來管理身體，并使人們獲得針對性的治療。 在馬里蘭大學Augmentarium虛擬和增強現實實驗室正在醫療保健方面，利用AR改善超聲波的工作方式（圖1）。馬里蘭大學健康信息學和生物成像中心 (CHIB) 副主任Barbara Brawn-Cinani表示，借助Microsoft HoloLens和專用軟件，佩戴AR設備的醫生可以直接看到患者和超聲成像，而不再需要通過一旁的屏幕進行觀察。 
圖1：醫生使用HoloLens和增強現實軟件直接在患者面前觀察超聲波 （圖源：馬里蘭大學） 而超聲波只是AR的開始。Brawn-Cinani說道，“現在只是在外科手術應用上摸索，我們正在計劃為其他成像方式使用類似的界面，并進行現場測試，以確定這種工具的實際效果。” 其他公司正在開發新的平臺，將AR用于更復雜的手術。例如，Scopis正在開發一種工具，增強外科醫生在進行脊柱手術時的視野。 新瓶裝舊酒 與此同時，AR正在開辟新的教育方法，激發孩子們的學習興趣，或者在某些情況下，幫助那些學習困難的學生趕超其他學生。芬蘭赫爾辛基大學的AR項目通過幫助孩子們與氣體、重力、聲波和飛機風力等物理學中的分子運動進行虛擬互動，激發成績較差孩子學習科學的潛力。他們發現，對于這些成績欠佳的孩子而言，AR以幫助他們縮小與其他學生之間的差距， 同時還有助于提高績優生的學習水平。 AR還通過“新瓶裝舊酒”，創造新的學習類型。例如，赫爾辛基大學表示，在學習中運用AR變得更有吸引力，Pokémon Go游戲已證實了這一點。同樣，使用新技術來講解舊世界也是Shifu的Orboot交互式STEM設備背后的初衷（圖2）。Orboot是增強現實教育地球儀，可與平板電腦或智能手機配合使用，讓兒童通過與3-D內容進行互動，了解歷史、動物、紀念碑、語言、藝術、天氣和文化。
圖2：一個孩子使用Orboot了解該國特定地區的不同天氣模式 （圖源：Shifu） 這些信息通過AR生成的三維模型、配音和音樂提供更身臨其境的學習體驗。Shifu表示，我們的目標是促進主動學習和增強記憶，這僅靠視頻內容是不可能實現的。 新型會議室 基于投影的AR正在成為一種在現實世界中投射虛擬元素的新方法，笨重的頭盔或眼鏡將逐漸退出歷史舞臺。因此，這類AR逐漸成為了家庭或辦公室使用的流行選擇。初創公司Lampix和Lightform正在開發基于投影的AR，用于會議室、零售展示、酒店、數字標牌等。 Lightform的設備可以連接到任何投影儀，類似于Go Pro，且可以即時生成增強現實元素（圖3）。這可能有助于在辦公室中多個小組一起工作、在工作室中為藝術家創建新元素，或者在零售標牌應用程序中展示新產品。
圖3：該設備可以連接到任何投影儀，為零售、家庭或辦公室創建AR元素（圖源：Lightform） “我們認為這種技術的流入點是5分鐘”，Lightform設計總監Phil Reyneri說， “如果要長時間待在辦公室，可以戴上AR或VR耳機。但是，如果是一種快速的體驗，例如，走進商店或購物中心，那將是一種輕松無比的體驗。另外，由于每個人無需佩戴昂貴的頭戴式顯示器，因此，可以讓很多人同時體驗增強現實。” Lampix已開發出一種燈具，采用投影模塊、視覺模塊和計算機，將增強現實投影到活動的表面上。Lampix CTO和聯合創始人Mihai Dumitrescu說，因為不需要頭戴式顯示器或眼鏡，這種燈型設備可以放在會議室里，實現現場和場外協同工作。 “AR必須無縫集成到日常生活中才有意義。結合了AR的應用程序可謂充滿無盡的潛力，將改善我們的日常活動”，Dumitrescu說道。“重點不應該放在技術本身，而應該更多地放在體驗上。Lampix在實現這一目標方面則充滿潛力。我們不需要看到設備的實體，因為它只是一種極富意義的體驗。” 從發現微小的DNA到浩瀚的太空 世界范圍內的公司和智庫正在從事著有意義的工作。事實上，AR幾乎正在進入每個行業和市場，至少在試點階段。例如，在德國，FleetBoard正在開發一款跟蹤卡車司機物流的應用程序，以幫助他們在出發前進行一系列的檢查。FleetBoard Vehicle Lens應用程序（圖4）使用智能手機和軟件提供實時圖像識別，以識別卡車的車牌。之后，將相關信息疊加在增強現實中，從而加快出發前的準備工作。
圖4：FleetBoard Vehicle Lens應用程序是一個試點項目，可跟蹤卡車的車牌，并將信息疊加在增強現實中 （圖源：FleetBoard） FleetBoard還與Microsoft的HoloLens相結合，創建了一種管理卡車車隊的新方法。在抽象的路線圖上，路面通過增強現實技術變得栩栩如生，車隊經理能夠在三維環境中監控車輛，以防止事故和延誤，并警告駕駛員前方道路上可能存在的問題。 去年冬天，荷蘭代爾夫特理工大學開始與急救隊合作，將AR作為犯罪現場調查的工具。手持式AR系統允許現場調查人員與遠程法醫小組合作，以最大程度地還原現場。AR還可以呈現犯罪現場的多個視角，而這些視角通常被現場破案人員所忽略。這在尋找DNA痕跡、保存證據和從外部來源獲得醫療幫助方面極有幫助。 桑迪亞國家實驗室正在將增強現實作為一種工具，對保護核武器或核材料等易受攻擊地區的用戶進行安全培訓。物理安全培訓有助于引導用戶通過現實世界中的實例（如盜竊或破壞）演練，在事件發生時提前做好充分準備。使用獨立的AR耳機可以遠程進行培訓，且費用低廉。 在芬蘭，VTT技術研究中心最近為歐洲航天局 (ESA) 開發了增強現實工具，供宇航員對太空中的設備進行實時監測。由于這些任務必須準時、無誤地執行，而AR通過在混合現實的情況下與專家協調活動，可以讓宇航員進行更深入的實踐。該工具通過使空間站上的設備和其他系統的遙測數據（例如，診斷和最新維護數據、生命周期、輻射、壓力或溫度）的可視化，從而可以使不可見的元素有跡可循，無論在太空還是地面，所有資訊一覽無余地顯示在AR眼鏡上。 在美國，Daqri International將計算機視覺用于工業AR，以在機器上或倉庫中工作時實現數據可視化。Daqri的眼鏡和頭戴式顯示器在視野中顯示項目數據、需要完成的任務以及機器的潛在問題，甚至可以顯示需要放置或修理物體的位置。使用AR可以提高工業工作場所的安全性和效率，同時使維修、維護和庫存管理更加容易。
圖5：工人以視覺元素的形式，在Daqri的AR頭戴式顯示器或眼鏡中查看需要完成的任務 （圖源：Daqri） 結論 增強現實將現實世界的對象或環境與聲音、視頻、圖形或GPS數據的感官輸入設備生成的虛擬元素相結合的技術。AR是實時運行的，并與環境中的對象交互，從而將虛擬內容與現實世界疊加起來。盡管Pokémon Go一如既往地受到游戲玩家的歡迎，但世界各地的公司不斷展示出使用增強現實解決現實問題和需求的潛力。執法、教育、物流、建筑等行業正在進行原型設計和利用AR技術，并取得了不錯的結果，例如，更有效和高效的培訓、監控和協作。至于AR的未來如何？ 隨著增強現實技術的不斷發展，在現實中的廣泛應用指日可待。 來源：貿澤電子 作者：Peter |
