Vad är förstärkt verklighet - teknik, exempel och historia

what is augmented reality technology

Denna omfattande handledning förklarar vad som är förstärkt verklighet och hur det fungerar. Lär dig också om AR, teknik, exempel, historia och tillämpningar:

Denna handledning börjar med att förklara grunderna i Augmented Reality (AR) inklusive vad det är och hur det fungerar. Vi kommer då att titta på AR: s huvudsakliga tillämpningar, som fjärrsamarbete, hälsa, spel, utbildning och tillverkning, med rika exempel. Vi kommer också att täcka hårdvara, appar, programvara och enheter som används i augmented reality.

Denna handledning kommer också att döma kring utsikterna för augmented reality-marknaden och frågorna och utmaningarna kring de olika augmented reality-ämnen.

Vad du kommer att lära dig:

• Vad är förstärkt verklighet?
  • Definition av förstärkt verklighet
  • Typer av AR
    • # 1) Markörbaserad AR
    • # 2) Markörfri AR
    • # 3) Projektbaserad AR
    • # 4) Överlagsbaserad AR
  • Kort historia av AR
• Hur fungerar AR - teknik bakom den
  • Augmented Reality Technology
  • Enheter och komponenter i AR
  • Fördelar med AR
• Augmented Reality Vs Virtual Reality Vs Mixed Reality
• Augmented Reality-applikationer
  • AR-exempel i verkliga livet
  • Utveckla och designa för AR
• Slutsats
  • Rekommenderad läsning

Vad är förstärkt verklighet?

AR tillåter att virtuella objekt läggs över i verkliga miljöer i realtid. Bilden nedan visar en man som använder IKEA AR-appen för att designa, förbättra och leva sitt drömhem.

[bild källa ]

Definition av förstärkt verklighet

Augmented Reality definieras som teknologin och metoderna som möjliggör överläggning av verkliga objekt och miljöer med 3D-virtuella objekt med hjälp av en AR-enhet, och att låta virtuella interagera med de verkliga objekten för att skapa avsedda betydelser.

Till skillnad från virtuell verklighet som försöker återskapa och ersätta en hel verklig miljö med en virtuell handlar förstärkt verklighet om att berika en bild av den verkliga världen med datorgenererade bilder och digital information. Det syftar till att förändra uppfattningen genom att lägga till video, infografik, bilder, ljud och andra detaljer.

Inuti en enhet som skapar AR-innehåll; virtuella 3D-bilder läggs över på verkliga objekt baserat på deras geometriska förhållande. Enheten måste kunna beräkna placeringen och orienteringen av objekt som rör andra. Den kombinerade bilden projiceras på mobila skärmar, AR-glasögon etc.

På andra sidan finns det enheter som bärs av användaren för att tillåta visning av AR-innehåll av en användare. Till skillnad från virtual reality-headset som helt fördjupar användare i simulerade världar, gör AR-glasögon inte. Glasögonen gör det möjligt att lägga till, lägga över ett virtuellt objekt på det verkliga objektet, till exempel, placera AR-markörer på maskiner för att markera reparationsområden.

En användare som använder AR-glasögonen kan se det verkliga objektet eller miljön runt dem men berikad med den virtuella bilden.

Även om den första ansökan var inom militär och tv sedan terminsmyntet började 1990, tillämpas AR nu inom spel, utbildning och utbildning och andra områden. Det mesta tillämpas som AR-appar som kan installeras på telefoner och datorer. Idag förbättras den med mobiltelefonteknik som GPS, 3G och 4G och fjärranalys.

Typer av AR

Augmented reality är av fyra typer: Markörlös, Markörbaserad, Projektionsbaserad och Superimposition-baserad AR. Låt oss se dem en efter en i detalj.

# 1) Markörbaserad AR

En markör, som är ett speciellt visuellt objekt som ett specialtecken eller något annat, och en kamera används för att initiera 3D-digitala animationer. Systemet beräknar orienteringen och positionen på marknaden för att placera innehållet effektivt.

Markörbaserat AR-exempel: En markörbaserad mobilbaserad AR-inredningsapp.

[bild källa ]

# 2) Markörfri AR

Den används i evenemangs-, affärs- och navigationsappar, till exempel, tekniken använder platsbaserad information för att bestämma vilket innehåll användaren får eller hittar i ett visst område. Den kan använda GPS, kompasser, gyroskop och accelerometrar som kan användas på mobiltelefoner.

Nedanstående exempel visar att en markörfri AR inte behöver några fysiska markörer för att placera objekt i ett verkligt utrymme:

[bild källa ]

# 3) Projektbaserad AR

Denna typ använder syntetiskt ljus som projiceras på de fysiska ytorna för att detektera användarens interaktion med ytorna. Den används på hologram som i Star Wars och andra sci-fi-filmer.

Bilden nedan är ett exempel som visar en svärdprojektion i AR-projektbaserat AR-headset:

[bild källa ]

# 4) Överlagsbaserad AR

I det här fallet ersätts originalartikeln med en förstoring, helt eller delvis. Nedanstående exempel gör det möjligt för användare att placera ett virtuellt möbelföremål över en rumsbild med en skala i IKEA Catalog-appen.

IKEA är ett exempel på överlagringsbaserad AR:

Kort historia av AR

1968 : Ivan Sutherland och Bob Sproull skapade världens första huvudmonterade skärm med primitiv datorgrafik.

Damokles svärd

[bild källa ]

1975 : Videoplace, ett AR-laboratorium, skapas av Myron Krueger. Uppdraget var att ha mänskliga rörelser interaktioner med digitala saker. Denna teknik användes senare på projektorer, kameror och silhuetter på skärmen.

Myron Krueger

[bild källa ]

cloud computing-leverantörer erbjuder sina tjänster som

1980: EyeTap, den första bärbara datorn som vann framför ögat, utvecklad av Steve Mann. EyeTap spelade in bilder och lade andra på den. Det kan spelas av huvudrörelser.

Steve Mann

[bild källa ]

1987 : En prototyp av en Heads-Up Display (HUD) utvecklades av Douglas George och Robert Morris. Det visade astronomiska data över den verkliga himlen.

Fordon HUD

1990 : Termen augmented reality myntades av Thomas Caudell och David Mizell, forskare för Boeing-företaget.

David Mizell

vad är testplanering och teststrategi

Thomas Caudell

[bild källa ]

1992: Virtual Fixtures, ett AR-system, utvecklades av US Airforce Louise Rosenberg.

Virtuella fixturer:

[bild källa ]

1999: Frank Deigado och Mike Abernathy och deras forskargrupp utvecklade ny navigationsprogramvara som kunde generera landningsbanor och gatudata från en helikoptervideo.
2000: ARToolKit, en SDK med öppen källkod, utvecklades av en japansk forskare Hirokazu Kato. Det justerades senare för att fungera med Adobe.
2004: Utomhus hjälmmonterat AR-system presenterat av Trimble Navigation.
2008: AR-reseguide för mobila Android-enheter från Wikitude.
2013 hittills: Google Glass med Bluetooth-internetanslutning, Windows HoloLens - AR-glasögon med sensorer för att visa HD-hologram, Niantic's Pokemon Go-spel för mobila enheter.

Smarta glasögon:

[bild källa ]

Hur fungerar AR - teknik bakom den

Först är bildgenerering av verkliga miljöer. För det andra använder vi teknik som möjliggör överlagring av 3D-bilder över bilderna från de verkliga objekten. Den tredje är användningen av teknik för att låta användare interagera och engagera sig i de simulerade miljöerna.

AR kan visas på skärmar, glasögon, handhållna enheter, mobiltelefoner och huvudmonterade skärmar.

Läs också = >> Bästa AR-smarta glasögon

Som sådan har vi mobilbaserad AR, huvudmonterad redskap AR, smarta glasögon AR och webbaserad AR. Headset är mer uppslukande än mobilbaserade och andra typer. Smarta glasögon är bärbara AR-enheter som ger förstapersonsvisningar, medan webbaserade inte kräver nedladdning av någon app.

Konfigurationer av AR-glasögon:

[bild källa ]

Den använder S.L.A.M. teknik (Simultan lokalisering och kartläggning) och djupspårningsteknik för att beräkna avståndet till objektet med hjälp av sensordata, förutom andra tekniker.

Augmented Reality Technology

AR-teknik möjliggör förstärkning i realtid och den här förstärkningen sker inom ramen för miljön. Animationer, bilder, videor och 3D-modeller kan användas och användare kan se objekt i naturligt och syntetiskt ljus.

Visuellt baserad SLAM:

[bild källa ]

Samtidig lokalisering och kartläggningsteknik (SLAM) är en uppsättning algoritmer som löser problem med lokalisering och kartläggning samtidigt.

SLAM använder funktionspunkter för att hjälpa användare att förstå den fysiska världen. Tekniken gör det möjligt för appar att förstå 3D-objekt och scener. Det möjliggör spårning av den fysiska världen direkt. Det möjliggör också överlagring av digitala simuleringar.

SLAM använder en mobil robot som mobilteknik för att upptäcka den omgivande miljön och sedan skapa en virtuell karta; och spåra dess position, riktning och väg på kartan. Bortsett från AR används den på drönare, flygfordon, obemannade fordon och robotstädare, till exempel, den använder artificiell intelligens och maskininlärning för att förstå platser.

Funktionsdetektering och matchningar görs med kameror och sensorer som samlar in funktionspunkter från olika synpunkter. Trianguleringstekniken härrör sedan från objektets tredimensionella plats.

I AR hjälper SLAM till att spela in och blanda det virtuella objektet till ett riktigt objekt.

Erkänningsbaserad AR: Det är en kamera som identifierar markörer så att ett överlägg är möjligt om det finns en markör. Enheten upptäcker och beräknar markörens position och orientering och ersätter den verkliga världsmarkören med sin 3D-version. Sedan beräknar den andras position och orientering. Att rotera markören roterar hela objektet.

Platsbaserad strategi. Här tsimuleringar eller visualiseringar genereras från data som samlas in av GPS, digitala kompasser, accelerometrar och hastighetsmätare. Det är mycket vanligt i smartphones.

Djupspårningsteknik: Djupkartningsspårningskameror som Microsoft Kinect genererar en djupkarta i realtid med hjälp av olika tekniker för att beräkna realtidsavståndet för objekt i spårningsområdet från kameran. Teknologierna isolerar ett objekt från den allmänna djupkartan och analyserar det.

Nedanstående exempel är handspårning med djupalgoritmer:

[bild källa ]

Naturlig funktionsspårningsteknik: Den kan användas för att spåra styva föremål i ett underhålls- eller monteringsjobb. En flerstegsspårningsalgoritm används för att uppskatta ett objekts rörelse mer exakt. Markörspårning används som ett alternativ tillsammans med kalibreringstekniker.

Överlägget av virtuella 3D-objekt och animationer på verkliga objekt baseras på deras geometriska förhållande. Utökade ansiktsspårningskameror finns nu tillgängliga på smartphones som iPhone XR som har TrueDepth-kameror för att möjliggöra bättre AR-upplevelser.

Enheter och komponenter i AR

Kinect AR-kamera:

[bild källa ]

Kameror och sensorer: Detta inkluderar AR-kameror eller andra kameror, till exempel, på smartphones, ta 3D-bilder av verkliga objekt för att skicka dem för bearbetning. Sensorer samlar in data om användarens interaktion med appen och virtuella objekt och skickar dem för bearbetning.

Bearbetningsenheter: AR-smartphones, datorer och specialenheter använder grafik, GPU: er, CPU: er, flashminne, RAM, Bluetooth, WiFi, GPS, etc. för att bearbeta 3D-bilder och sensorsignaler. De kan mäta hastighet, vinkel, orientering, riktning etc.

Projektor: AR-projektion innebär att projicera genererade simuleringar på AR-headsetlinser eller andra ytor för visning. Denna använder en miniatyrprojektor.

Här är en video: Första AR-projektor för smartphone

Reflexer: Reflektorer som speglar används på AR-enheter för att hjälpa mänskliga ögon att se virtuella bilder. En rad små böjda speglar eller dubbelsidiga speglar kan användas för att reflektera ljus mot AR-kameran och användarens öga, mestadels för att korrekt justera bilden.

Mobil enheter: Moderna smartphones är mycket användbara för AR eftersom de innehåller integrerade GPS, sensorer, kameror, accelerometrar, gyroskop, digitala kompasser, skärmar och GPU / CPU. Dessutom kan AR-appar installeras på mobila enheter för mobila AR-upplevelser.

Bilden nedan är ett exempel som visar AR på iPhone X:

[bild källa ]

Head-Up Display eller HUD: En speciell enhet som projicerar AR-data till en transparent skärm för visning. Det anställdes först vid utbildning av militär men nu används det inom flyg, bil, tillverkning, sport, etc.

AR-glasögon kallas även smarta glasögon: Smarta glasögon är för att visa aviseringar till exempel, från smartphones. De inkluderar bland annat Google Glasses, Laforge AR glasögon och Laster See-Thru.

AR-kontaktlinser (eller smarta linser): Dessa bärs för att vara i kontakt med ögat. Tillverkare som Sony arbetar med linser med ytterligare funktioner som förmågan att ta foton eller lagra data.

AR-kontaktlinser bärs i kontakt med ögat:

i funktion huvud odefinierad hänvisning till

[bild källa ]

Virtuella näthinneskärmar: De skapar bilder genom att projicera laserljus i det mänskliga ögat.

Här är en video: Virtual Retinal Display

Fördelar med AR

Låt oss se några fördelar med AR för ditt företag eller din organisation och hur man integrerar det:

• Integrering eller antagande beror på ditt användningsfall och din applikation. Du kanske vill använda den för att övervaka underhålls- och produktionsarbete, utföra virtuella genomgångar av fastighetsfastigheter, marknadsföra annonser, öka fjärrdesignen etc.
• Idag kan virtuella inredningsrum hjälpa till att minska inköpsavkastningen och förbättra köpbeslut fattade av köpare.
• Säljare kan producera och publicera intressant AR-märke och infoga annonser i dem så att människor kan lära känna sina produkter när de tittar på innehållet. AR förbättrar engagemang.
• Vid tillverkning hjälper AR-markörer på bilder av tillverkningsutrustning projektledare att övervaka arbete på distans. Det minskar behovet av att använda digitala kartor och växter. Till exempel, en enhet eller maskin kan pekas på plats för att avgöra om den passar i position.
• Immersiva verkliga simuleringar ger pedagogiska fördelar för eleverna. Simuleringar i spelbaserat lärande och träning kommer med psykologiska fördelar och ökar empati bland elever, vilket forskare visar.
• Medicinstudenter kan använda AR- och VR-simuleringar för att försöka först och så många operationer som möjligt utan stora budgetar eller onödiga skador på patienter, alla med nedsänkning och nästan verkliga upplevelser.

Bilden nedan visar hur AR tillämpas i medicinsk utbildning för kirurgi:

[bild källa ]

• Med hjälp av AR kan framtida astronauter prova sitt första eller nästa rymduppdrag.
• AR möjliggör virtuell turism. AR-appar kan till exempel ge vägbeskrivning till önskvärda destinationer, översätta skyltar på gatan och ge information om sightseeing. A bra exempel är en GPS-navigationsapp. AR-innehåll möjliggör produktion av nya kulturupplevelser, till exempel där museet tillför ytterligare verklighet.
• Augmented reality förväntas expandera till 150 miljarder dollar 2020 . Det expanderar mer än virtuell verklighet med 120 miljarder dollar jämfört med 30 miljarder dollar. AR-aktiverade enheter förväntas nå 2,5 miljarder år 2023.
• Att utveckla egna märkesapplikationer är ett av de vanligaste sätten som företagen använder för att engagera sig i AR-teknik. Företag kan fortfarande placera annonser på AR-plattformar och innehåll från tredje part, köpa licenser på utvecklad programvara eller hyra utrymmen för deras AR-innehåll och publik.
• Utvecklare kan använda AR-utvecklingsplattformar som ARKit och ARCore för att utveckla applikationer och integrera AR i affärsapplikationer.

Augmented Reality Vs Virtual Reality Vs Mixed Reality

Augmented reality liknar virtual reality och mixed reality där båda försöker skapa 3D virtuella simuleringar av verkliga objekt. Mixed reality blandar verkliga och simulerade objekt.

Alla fall ovan använder sensorer och markörer för att spåra positionen för virtuella och verkliga objekt. AR använder sensorerna och markörerna för att upptäcka positionen för verkliga objekt och sedan för att bestämma placeringen av simulerade objekt. AR gör en bild att projicera till användaren. I VR, som också använder matematiska algoritmer, kommer den simulerade världen att reagera enligt användarens huvud- och ögonrörelser.

Men medan VR isolerar användaren från den verkliga världen för att helt fördjupa dem i simulerade världar, är AR delvis uppslukande.

=> Rekommenderad läsning - AR mot VR: En jämförelse

Mixed reality kombinerar både AR och VR. Det involverar samspelet mellan både den verkliga världen och virtuella objekt.

Augmented Reality-applikationer

AR-exempel i verkliga livet

• Elements 4D är en kemiläringsapplikation som använder AR för att göra kemi roligare och mer engagerande. Med den gör elever papperskuber från elementblocken och placerar dem framför sina AR-kameror på sina enheter. De kan sedan se representationer av deras kemiska element, namn och atomvikter. Eleverna kan samla kuberna för att se om de reagerar och för att se kemiska reaktioner.

[bild källa ]

• Google Expeditions, där Google använder kartonger, tillåter redan studenter från hela världen att göra virtuella turer för historia, religion och geografistudier.
• Human Anatomy Atlas låter studenter utforska över 10 000 3D-kroppsmodeller på sju språk, för att låta eleverna lära sig delarna, hur de fungerar och för att förbättra sina kunskaper.
• Touch Surgery simulerar kirurgi. I samarbete med DAQRI, ett AR-företag, kan medicinska institutioner se sina studenter utöva kirurgi på virtuella patienter.
• IKEA Mobile App är känd inom genomgångar och testning av fastighets- och hemprodukter. Andra appar inkluderar Nintendos Pokémon Go-app för spel.

Läs mer = >> Exempel på applikationer för förstärkt verklighet

Utveckla och designa för AR

AR-utvecklingsplattformar är plattformar där du kan utveckla eller koda AR-appar. Exempel inkluderar ZapWorks, ARToolKit, MAXST för Windows AR och smartphone AR, DAQRI, SmartReality, ARCore av Google, Windows Mixed Reality AR-plattform, Vuforia och ARKit av Apple. Vissa tillåter utveckling av appar för mobila, andra för P.C. och på olika operativsystem.

AR-utvecklingsplattformar gör det möjligt för utvecklare att ge appar olika funktioner som stöd för andra plattformar som Unity, 3D-spårning, textigenkänning, skapande av 3D-kartor, molnlagring, stöd för enstaka och 3D-kameror, stöd för smarta glasögon,

Olika plattformar möjliggör utveckling av markörbaserade och / eller platsbaserade appar. Funktioner att tänka på när man väljer en plattform inkluderar kostnad, plattformssupport, bildigenkänningsstöd, 3D-igenkänning och spårning är en viktig funktion, stöd för tredjepartsplattformar som Unity, varifrån användare kan importera och exportera AR-projekt och integrera med andra plattformar, moln- eller lokalt lagringsstöd, GPS-stöd, SLAM-stöd etc.

AR-apparna som utvecklats med dessa plattformar stöder en mängd funktioner och funktioner. De kan tillåta att innehåll visas med ett eller ett antal AR-glasögon som har förgjorda AR-objekt, stöd för reflektionskartläggning där objekt har reflektioner, bildspårning i realtid, 2D- och 3D-igenkänning,

Vissa SDK- eller programvaruutvecklingssatser möjliggör utveckling av appar genom att dra och släpp-metoden medan andra kräver kunskap om kodning.

Vissa AR-appar tillåter användare att utveckla från grunden, ladda upp och redigera eget AR-innehåll.

Slutsats

I den här utvidgade verkligheten lärde vi oss att tekniken möjliggör överläggning av virtuella objekt i verkliga miljöer eller objekt. Den använder en kombination av tekniker inklusive SLAM, djupspårning och spårning av naturliga funktioner och objektigenkänning, bland andra.

Denna förstärkta verklighetshandledning grundade sig på att introducera AR, grunderna för dess verksamhet, AR-tekniken och dess tillämpning. Vi betraktade äntligen den bästa praxis för dem som är intresserade av att integrera och utveckla för AR.

Rekommenderad läsning

• Exempel på förstärkt verklighet | Senaste AR-exemplen
• Vad är förstärkt verklighet - teknik, exempel och historia
• 10 BÄSTA Augmented Reality-glasögon (smarta glasögon) 2021
• Topp 10 bästa Augmented Reality-appar för Android och iOS
• AR vs VR: Skillnaden mellan förstärkt och virtuell verklighet
• Vad är virtuell verklighet och hur fungerar det
• Framtiden för virtuell verklighet - Marknadstrender och utmaningar
• 10 BÄSTA VR-appar (Virtual Reality-appar) för Android och iPhone [2021 SELECTIVE]