2010年10月28日 星期四

【HW】10/28:擴增實境-可同時辨識六個以上圖卡之辨識能力

參考資料:維基百科、科學人雜誌網站

擴增實境(Augmented reality,簡稱AR),是一種結合虛擬化技術再來觀察世界的方式。是一種實時地計算攝影機影像的位置及角度並加上相應圖像的技術,這種技術的目標是在螢幕上把虛擬世界套在現實世界並進行互動。這種技術估計由1990年提出。隨著隨身電子產品運算能力的提升,預期擴增實境的用途將會越來越廣。

AR系統採用某些和虛擬實境(virtual reality, VR)一樣的硬體技術,但其中有一項根本的差異:VR企圖取代真實的世界,而AR卻是在實境上擴增資訊。

用途:

外科醫生只要檢視即時的內臟超音波掃描,就能看到等同於X光照出來的影像重疊在病人身體上。消防隊員可以看見失火建築物的格局,避開原本看不見的危險因素。士兵透過無人偵察機傳來的資訊,就能看見敵方狙擊手的位置。觀光客沿著一條街掃視過去,就能看見這一區每家餐廳的風評。電腦遊戲玩家可以一面和幾頭三公尺高的異形交戰,一面走路去上班。

AR系統中的透視顯示器必須能呈現虛擬與真實資訊的結合。雖然這類顯示器可能是手持式或固定式,但最常見的還是戴在頭上。把顯示器放在眼睛前面,原本很小的螢幕可以製造出大影像的效果,這種顯示器通常稱為「頭戴式顯示器」(head-mounted display, HMD)。

這種裝置可分為兩大類:光學式透視以及視訊式透視。製造光學透視顯示器的一種簡單方法,就是利用分光鏡(beam splitter,一種半鍍銀的鏡子,既能反射光也能讓光穿透)。把分光鏡擺在使用者眼前的正確方位,就能使電腦顯示器的影像反射進入使用者的視線,又仍然能讓周遭環境的光線穿透進來。這類分光鏡也稱為「合併器」,早就應用在戰鬥噴射機飛行員的抬頭顯示器上(它會把儀表數據投影到擋風玻璃上,近來也有些豪華汽車開始使用這種裝置)。在分光鏡和電腦顯示器之間放幾個透鏡,即可調整影像的焦點,使它看起來像是隔著某個舒適的觀察距離。如果左右眼各有一組顯示器與透鏡,就可以產生立體的視覺效果。

瞧瞧何謂擴增實境
美國哥倫比亞大學的「電腦繪圖與使用者介面實驗室」製作了一套實驗式室外系統(上圖),用來協助觀光客遊覽大學校園。使用者背包上的筆記型電腦會輸出電腦影像,疊現在外型長得像墨鏡的光學式透視顯示器上,而頭頂上的GPS接收器則會隨時追蹤使用者的位置,隨時校正虛擬影像應呈現的位置與方向。


實驗室製作了一套關於布隆明達精神病院(哥倫比亞大學現有校地先前的使用者)的三維影像歷史紀錄片,影像顯示的位置就在它原來的地點上。使用者可以一面看紀錄片,一面透過手持式顯示器取得額外的資訊,這份資訊提供關於布隆明達精神病院歷史的互動式年表。見中圖,下方可看到校園中人來人往,而後面則為精神病院的虛擬影像。


美國中弗羅里達大學的研究人員示範AR在醫學上的應用(見下圖)。系統把膝關節的三維模型疊合在使用者看到的女人腿部畫面上,研究人員使用紅外線發光二極體來追蹤腿部的位置。女人彎曲膝部的時候,電腦就會繪出骨骼移動的方式。【本文摘自2002年6月號「擴增實境」一文。】

想法與心得:擴增實境增加了人與實際物品的真實感,擴增實境的利用讓生活增添了許多趣味及互動性,是一個可以用來教學的工具!

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