AR

含义及起源

Augmented Reality（增强现实），增强现实技术也被称为扩增现实，AR增强现实技术是促使真实世界信息和虚拟世界信息内容之间综合在一起的较新的技术内容，其将原本在现实世界的空间范围中比较难以进行体验的实体信息在电脑等科学技术的基础上，实施模拟仿真处理，叠加将虚拟信息内容在真实世界中加以有效应用，并且在这一过程中能够被人类感官所感知，从而实现超越现实的感官体验。真实环境和虚拟物体之间重叠之后，能够在同一个画面以及空间中同时存在。

AR的起源可以追溯到上个世纪五十年代，一位名叫Morton Heilig的电影制作人发明了一款名叫Sensorama Stimulator的机器，这部机器同时使用了图像、声音、香味和震动，让人们感受在纽约的布鲁克林街道上骑着摩托车风驰电掣的场景。从此开始，AR的发展便一直延续至今。

工作原理及关键技术

• 三维跟踪注册技术

为了实现虚拟信息和真实场景的无缝叠加，这就要求虚拟信息与真实环境在三维空间位置中进行配准注册。这包括使用者的空间定位跟踪和虚拟物体在真实空间中的定位两个方面的内容。而移动设备摄像头与虚拟信息的位置需要相对应，这就需要通过跟踪技术来实现。跟踪注册技术首先检测需要‘增强"的物体特征点以及轮廓，跟踪物体特征点自动生成二维或三维坐标信息。跟踪注册技术的好坏直接决定着增强现实系统的成功与否,常用的跟踪注册方法有基于跟踪器的注册、基于机器视觉跟踪注册、基于无线网络的混合跟踪注册技术四种。

• 虚拟现实融合显示

增强现实技术显示系统是比较重要的内容，为了能够得到较为真实的虚拟相结合的系统，使得实际应用便利程度不断提升，使用色彩较为丰富的显示器是其重要基础，在这一基础上，显示器包含头盔显示器和非头盔显示设备等相关内容，透视式头盔能够为用户提供相关的逆序融合在一起的情境，这些系统在具体操作过程中，操作的原理和虚拟现实领域中的沉浸式头盔等内容之间相似程度比较高。

其和使用者交互的接口及图像等综合在一起，使用更加真实有效的环境对其实施应用微型摄像机的形式，拍摄外部环境图像，使计算机图像在得到有效处理的时候，可以和虚拟以及真实环境融合在一起，并且两者之间的图像也能够得以叠加。光学透视头盔显示器可以在这一基础上利用安装在用户眼前的半透半反光学合成器，充分和真实环境综合在一起，真实的场景可以在半透镜的基础上，为用户提供支持，并且满足用户的相关操作需要。

• 人机交互

其流程是首先通过摄像头和传感器将真实场景进行数据采集，并传入处理器对其进行分析和重构，再通过AR头显或智能移动设备上的摄像头、陀螺仪、传感器等配件实时更新用户在现实环境中的空间位置变化数据，从而得出虚拟场景和真实场景的相对位置，实现坐标系的对齐并进行虚拟场景与现实场景的融合计算，最后将其合成影像呈现给用户。

用户可通过AR头显或智能移动设备上的交互配件，如话筒、眼动追踪器、红外感应器、摄像头、传感器等设备采集控制信号，并进行相应的人机交互及信息更新，实现增强现实的交互操作。其中，三维注册是AR技术之核心，即以现实场景中二维或三维物体为标识物，将虚拟信息与现实场景信息进行对位匹配，即虚拟物体的位置、大小、运动路径等与现实环境必须完美匹配，达到虚实相生的地步。

• 虚拟物体生成技术

增强现实技术在应用的时候，其目标是使得虚拟世界的相关内容，在真实世界中得到叠加处理，有效在算法程序的应用基础上，促使物体动感操作有效实现。

当前虚拟物体的生成是在三维建模技术的基础上得以实现的，能够充分体现出虚拟物体的真实感，在对增强现实动感模型研发的过程中，需要能够全方位和集体化对物体对象展示出来。虚拟物体生成的过程中，自然交互是其中比较重要的技术内容，在具体实施的时候，对现实技术的有效实施有效辅助，使信息注册更好的实现，利用图像标记实时监控外部输入信息内容，使得增强现实信息的操作效率能够提升，并且用户在信息处理的时候，可以有效实现信息内容的加工，提取其中有用的信息内容。

• 合成技术

增强现实的目标是将虚拟信息与输入的现实场景无缝结合在一起，为了增加AR使用者的现实体验，要求AR具有很强真实感，为了达到这个目标不单单只考虑虚拟事物的定位，还需要考虑虚拟事物与真实事物之间的遮挡关系以及具备四个条件：几何一致、模型真实、光照一致和色调一致，这四者缺一不可，任何一种的缺失都会导致AR效果的不稳定，从而严重影响AR的体验。

VR

虚拟现实技术简称为VR技术，是一种采用3D交互逻辑的成像技术类别。虚拟现实技术应用时间较短，所以核心结构主要以环境模拟系统、环境感知系统及环境传感系统构成。

虚拟现实技术顾名思义，是将使用者带入预设完成的虚拟空间，通过虚拟空间体验实现在视觉的图像刺激，从而达到三维成像技术应用的目的。现代虚拟现实技术应用虽然总体较为成熟，但不具备独立环境预设功能。需要通过与计算机的连接实现对成像内容的控制，并有计算机成为虚拟空间设计，因此虚拟实现技术应用主要起到视觉传到及视觉信息传播的实际作用，使图像信息从二维空间结构向三维空间结构过渡，以此形成完善的图像处理体系，使使用者达到最佳的图像观感体验。

VR/AR为元宇宙提供沉浸式体验的硬件载体，是现目前参与者进入元宇宙的必要入口，在我心里的元宇宙并不只是一块屏幕，即使现在的技术发展到《三体-黑暗森林》中逻辑从冰冻中苏醒之后那种地步，那也只是屏幕的延申而已。