Технология дополненной реальности AR. Что такое дополненная реальность простыми словами

Содержание

Платформа бесплатна и поддерживает iOS, начиная с версии 11. Для разработчиков, желающих в дальнейшем распространять программное обеспечение AR, доступна годовая подписка за 99 долларов.

AR — технология, несущая экономический эффект

Новые технологии играют все более важную роль в повышении производительности труда. В то же время российские промышленные предприятия не спешат поворачиваться лицом к прогрессу из-за консерватизма и незначительных инвестиций в инновации. В этой статье описывается роль дополненной реальности как средства повышения эффективности производства. Приводятся примеры успешного применения этой технологии в различных отраслях промышленности.

История и теория

Концепция искусственной реальности была впервые предложена Майроном Крюгером в конце 1960-х годов (рис. 1а). В 1989 году известный программист, футурист и композитор Джарон Зепель Ланье (рис. 1б) ввел самый популярный термин «виртуальная реальность» (VR). Виртуальная реальность — это технологически созданный мир, в котором люди общаются друг с другом с помощью органов чувств — зрения, слуха и обоняния. Виртуальная реальность моделирует как сам удар, так и реакцию на него.

Буквально сразу же появились такие понятия, как дополненная реальность (AR). Иван Эдвард Сазерленд (рис. 1c) считается первым исследователем AR — от глаз до шлема пилота. Эти эксперименты показали, что пилоты могут успешно летать с такими «искусственными» глазами. Изначально это направление называлось «удаленная реальность». Сазерленд, в то время профессор Гарвардского университета, и его студент Боб Спроул придумали заменить ИК-приемник лампочкой, подключенной к компьютеру. В результате в 1967 году был создан первый видеошлем (функциональный прототип системы AR). В изобретении использовались стереоочки Damocles Sword Stereo Glasses для проецирования 3D-графики. Изображения выводятся на два полупрозрачных стеклянных мини-экрана с серебряным покрытием. Впервые эта система была использована в одном проекте Bell Helicopter в 1968 году. Stereo Glass работал с инфракрасной камерой, установленной на нижней части вертолета. Камера управлялась движениями головы пилота.

Рисунок 1. Пионеры VR/ AR: a) Майрон Крюгер- b) Джарон Ланье- c) Иван Сазерленд- d) Том Коделл

Термин AR, получивший распространение в 1990 году, приписывается Тому Коделлу (рис. 1d), инженеру-исследователю компании Boeing. По одной из версий, он использовал фразу «дополненная реальность» для описания цифровых дисплеев, используемых авиационными электриками, которые смешивали виртуальную графику с физической реальностью.

AR — это результат внедрения сенсорных данных в перцептивное поле для расширения информации об окружающей среде и улучшения восприятия (рис. 2). В 1997 году Рональд Азума определил ее как систему, объединяющую виртуальное и реальное, взаимодействующую в реальном времени и функционирующую в 3D1 AR определяется как. ‘Прямая или косвенная проекция физической реальности в реальном времени. Его компоненты дополнены.. или дополнены сгенерированной компьютером сенсорной информацией, такой как аудио, видео, графика или данные GPS.

Классификация систем AR

Системы AR можно разделить на различные категории5.

Она может быть визуальной (источником информации для человека являются изображения), аудиальной (информация предоставляется в виде звука) и аудиовизуальной (сочетание двух предыдущих методов).

Кроме того, системы AR можно различать по степени взаимодействия с пользователем. Таким образом, автономные системы предоставляют только информацию, в то время как в случае интерактивных систем, как следует из названия, происходит диалог, в котором пользователь получает ответ от системы на свои действия.

Устройства, с которых AR-системы получают информацию об окружающем мире, можно разделить на устройства геолокации и оптические устройства. Первые используют сигналы позиционирования GPS или ГЛОНАСС и могут использовать компас и акселерометр для определения угла поворота относительно вертикали и азимутальных углов. В последнем случае источником информации является изображение, снятое камерой.

Мы уже можем говорить о различных способах работы AR-систем. Например, такие гиганты, как Apple и Samsung, разрабатывают портативные устройства с голосовым управлением. В ближайшем будущем ожидается, что управление глазами также станет возможным (уже ведутся работы по созданию таких систем). По данным Forbes, костная проводимость часто используется для функций дополненной реальности. VR и AR будут интегрированы с искусственным интеллектом.

Рисунок 3.Работа с очками Epson6MoverioAR

Устройства AR

Очевидно, что для восприятия искусственной реальности требуется как минимум «иммерсивное» устройство (например, очки (рис. 3), перчатки) и программное обеспечение для передачи сенсорных данных. Уже существует ряд программных продуктов для мобильных устройств, которые могут получать необходимую информацию об окружающей среде благодаря развитию дополненной реальности. Браузеры дополненной реальности (например, Wikitude (рис. 4), Layar, blippAR) и специальные программное обеспечение для отдельных служб, компаний и даже отдельных моделей.

Современные AR-устройства включают портативные устройства, стационарные и проекционные системы, HMD и линзы.

Рисунок 4.Приложение Wikitude для отображения AR на мобильных устройствах

Мобильное устройство.

Самый бюджетный способ связаться с точками доступа — это использование мобильных телефонов и планшетов. Оснащенные цифровой камерой, GPS, акселерометром, магнитометром и гироскопом, они представляют собой устройства слежения. Данные, полученные с их помощью, по сути, являются «устройствами ввода», которые обеспечивают работу AR-приложения. AR-системам требуется достаточно мощный процессор для обработки изображений с камеры, а также достаточное количество оперативной памяти и видео. Как уже упоминалось выше, камеры высокого разрешения занимают центральное место в большинстве современных мобильных устройств, поскольку они могут покрыть важную часть потребностей пользователей. На рисунке 5 показан пользователь, наблюдающий за процессом ремонта электрооборудования с помощью AR 6. Постоянная необходимость держать такое устройство в руке в определенной степени вредна и может ограничить область применения.

Рисунок 5.Мониторинг ремонта оборудования с помощью AR-элементов с использованием планшета

Стабильные и видовые системы

В эту категорию входят большие экраны с камерами высокого разрешения в одной точке обзора. Такие системы не подходят для динамической работы, но имеют более реалистичное изображение.

В отличие от стационарных AR-систем, проекционные системы накладывают изображение на любую поверхность и не требуют отдельного экрана (рис. 6).

Рисунок 6: Демонстрация внутренней части автомобиля Volkswagen с помощью AR-проекционного оборудования

дисплей.

Для описания устройств этой категории используется термин «дисплей, установленный на голове» (HMD). Это видео- или визуально прозрачные шлемы или очки. Они крепятся к голове пользователя и поэтому не требуют рук. Надев их, пользователь видит виртуальные объекты, помещенные в окружающую реальность. Примерами таких устройств являются Google Glass, German Speaking Place и Vuzix Smart Glasses. В России самыми известными являются Google Glass (1600 долларов США) и Moverio 7 от Epson (799,99 долларов США).

Примеры промышленного применения таких устройств показаны на рисунке 7.7 На заводе AGCO операторы собирают двигатели тракторов перед их дальнейшей интеграцией в машины. Используя Google Glass, она сканирует серийный номер функционирующей секции двигателя. Перед ним она видит необходимые инструкции, фотографии или видеоролики по сборке. Нажав на очки Glass или сказав «OK Glass», она может оставить команду для сборки следующей смены 8 с помощью голосовой заметки.

Что касается повторных продаж, то основная идея заключается в том, чтобы с помощью AR предложить клиенту дополнительные бесплатные услуги и тем самым создать с ним положительную эмоциональную связь. Это инновационный механизм программы лояльности.

Технология AR «без маркеров».

Бесмаркерная технология работает на основе специального алгоритма распознавания, при котором виртуальная «сетка» размещается на ландшафте окружающей среды, зафиксированном камерой. В этой сетке программный алгоритм находит несколько эталонов. Это определяет точное место отображения виртуальной модели. Преимущество этой техники в том, что в качестве эталонов выступают сами реальные объекты, и не нужно создавать специальные визуальные эффекты.

Специальная технология разметки полезна, поскольку она облегчает распознавание камерой и обеспечивает более устойчивое положение виртуальной модели. Она гораздо надежнее «безмаркерной» технологии и работает практически бесперебойно.

‘Пространственные технологии’

Помимо маркерных и безмаркерных технологий, существует технология дополненной реальности, основанная на пространственном положении объектов. Он использует данные GPS/ГЛОНАСС, гироскоп и компас, встроенные в мобильный телефон. Положение виртуального объекта определяется его координатами в пространстве. Программа дополненной реальности активируется, когда координаты в программе совпадают с координатами пользователя.

Чтобы избежать технических опасностей и избежать проблем, при разработке прототипа программного комплекса была выбрана надежная и проверенная технология дополненной реальности.

Использование технологии маркеров также имеет дополнительное преимущество в том, что она относится к методической части наглядного печатного материала, используемого в общеобразовательных учреждениях при исследовании определенной темы и выполнении практических работ по ней.