Što je proširena stvarnost - tehnologija, primjeri i povijest

what is augmented reality technology

Ovaj sveobuhvatni vodič objašnjava što je proširena stvarnost i kako to funkcionira. Također saznajte više o tehnologiji, primjerima, povijesti i primjeni AR-a:

Ovaj vodič započinje objašnjavanjem osnova proširene stvarnosti (AR), uključujući što je i kako funkcionira. Zatim ćemo sa bogatim primjerima pogledati glavne primjene AR-a, poput suradnje na daljinu, zdravstva, igara na sreću, obrazovanja i proizvodnje. Također ćemo pokriti hardver, aplikacije, softver i uređaje zaposlene u proširenoj stvarnosti.

Ovaj će se vodič također zadržati na izgledima tržišta proširene stvarnosti te problemima i izazovima oko različitih tema proširene stvarnosti.

Što ćete naučiti:

• Što je proširena stvarnost?
  • Definicija proširene stvarnosti
  • Vrste AR
    • # 1) AR na temelju markera
    • # 2) AR bez biljega
    • # 3) AR temeljen na projektu
    • # 4) AR temeljen na superpoziciji
  • Kratka povijest AR-a
• Kako AR djeluje - tehnologija iza njega
  • Tehnologija proširene stvarnosti
  • Uređaji i komponente AR-a
  • Prednosti AR-a
• Proširena stvarnost protiv virtualne stvarnosti protiv mješovite stvarnosti
• Aplikacije proširene stvarnosti
  • Primjer AR-a u stvarnom životu
  • Razvoj i dizajn za AR
• Zaključak
  • Preporučena literatura

Što je proširena stvarnost?

AR omogućuje prekrivanje virtualnih objekata u stvarnom okruženju u stvarnom vremenu. Na slici dolje prikazan je čovjek koji koristi aplikaciju IKEA AR za dizajn, poboljšanje i život svoje kuće iz snova.

(slika izvor )

Definicija proširene stvarnosti

Proširena stvarnost definira se kao tehnologija i metode koje omogućuju prekrivanje predmeta i okruženja iz stvarnog svijeta s 3D virtualnim objektima pomoću AR uređaja i omogućuju virtualnoj interakciju sa stvarnim objektima kako bi stvorila željena značenja.

Za razliku od virtualne stvarnosti koja pokušava ponovno stvoriti i zamijeniti cjelokupno okruženje iz stvarnog života virtualnim, proširena stvarnost odnosi se na obogaćivanje slike stvarnog svijeta računalno generiranim slikama i digitalnim informacijama. Nastoji promijeniti percepciju dodavanjem videozapisa, infografika, slika, zvuka i drugih detalja.

Unutar uređaja koji stvara AR sadržaj; virtualne 3D slike prekrivaju se objektima iz stvarnog svijeta na temelju njihovog geometrijskog odnosa. Uređaj mora moći izračunati položaj i orijentaciju predmeta koji se tiču ​​drugih. Kombinirana slika projicira se na mobilne zaslone, AR naočale itd.

S druge strane, postoje uređaji koje korisnik nosi kako bi omogućio pregledavanje AR sadržaja od strane korisnika. Za razliku od slušalice za virtualnu stvarnost koji potpuno uranjaju korisnike u simulirane svjetove, AR naočale ne. Naočale omogućuju dodavanje, prekrivanje virtualnog objekta na stvarni svijet, na primjer, postavljanje AR markera na strojeve za označavanje područja popravka.

Korisnik koji koristi AR naočale može vidjeti stvarni objekt ili okolinu oko sebe, ali obogaćen virtualnom slikom.

Iako je prva primjena bila u vojsci i na televiziji od nastanka tog izraza 1990. godine, AR se danas primjenjuje u igrama, obrazovanju i obuci i drugim poljima. Većina se primjenjuje kao AR aplikacije koje se mogu instalirati na telefone i računala. Danas je poboljšan tehnologijom mobilnih telefona kao što su GPS, 3G i 4G, te daljinskim otkrivanjem.

Vrste AR

Proširena stvarnost ima četiri vrste: bez biljega, na temelju biljega, na temelju projekcije i na temelju superpozicije. Pogledajmo ih jednu po jednu u detalje.

# 1) AR na temelju markera

Oznaka, koja je poseban vizualni objekt poput posebnog znaka ili bilo čega drugog, i kamera koriste se za pokretanje 3D digitalnih animacija. Sustav će izračunati orijentaciju i položaj tržišta za učinkovito pozicioniranje sadržaja.

Primjer AR temeljen na markeru: Aplikacija AR za opremanje temeljena na markeru, bazirana na markeru

(slika izvor )

# 2) AR bez biljega

Koristi se u aplikacijama za događaje, poslovanje i navigaciju, na primjer, tehnologija koristi informacije temeljene na lokaciji kako bi utvrdila koji sadržaj korisnik dobiva ili pronalazi u određenom području. Može koristiti GPS, kompase, žiroskope i akcelerometre kao što se mogu koristiti na mobilnim telefonima.

Sljedeći primjer pokazuje da AR bez oznaka ne trebaju fizički markeri za postavljanje predmeta u prostor iz stvarnog svijeta:

(slika izvor )

# 3) AR temeljen na projektu

Ova vrsta koristi sintetičku svjetlost projiciranu na fizičke površine kako bi otkrila interakciju korisnika s površinama. Koristi se na hologramima kao u Ratovima zvijezda i drugim znanstveno-fantastičnim filmovima.

Sljedeća slika je primjer koji prikazuje projekciju mača u AR slušalicama temeljenim na projektu AR:

(slika izvor )

# 4) AR temeljen na superpoziciji

U tom se slučaju izvorni predmet u potpunosti ili djelomično zamjenjuje povećanjem. Primjer u nastavku omogućuje korisnicima da postave virtualni predmet namještaja preko slike sobe s mjerilom u aplikaciji IKEA Katalog.

IKEA je primjer AR koji se temelji na superponiranju:

Kratka povijest AR-a

1968. godine : Ivan Sutherland i Bob Sproull stvorili su prvi zaslon postavljen na glavu s primitivnom računalnom grafikom.

Damoklov mač

(slika izvor )

1975. godine : Videoplace, AR laboratorij, kreirao je Myron Krueger. Misija je bila interakcija ljudskih pokreta s digitalnim stvarima. Ova se tehnologija kasnije koristila na projektorima, fotoaparatima i siluetama na ekranu.

Myron Krueger

(slika izvor )

kako podnijeti izvještaj o grešci

1980: EyeTap, prvo prijenosno računalo osvojeno pred očima, razvio ga je Steve Mann. EyeTap je snimao slike i na njih postavljao druge. Moglo bi se igrati pokretima glave.

Steve Mann

(slika izvor )

1987 : Prototip Heads-Up zaslona (HUD) razvili su Douglas George i Robert Morris. Prikazivao je astronomske podatke nad stvarnim nebom.

Automobilski HUD

1990 : Izraz proširena stvarnost skovali su Thomas Caudell i David Mizell, istraživači tvrtke Boeing.

David Mizell

koji je moj WiFi sigurnosni ključ

Thomas Caudell

(slika izvor )

1992: Virtual Fixtures, AR sustav, razvila je Louise Rosenberg iz američkih zrakoplovnih snaga.

Virtualni uređaji:

(slika izvor )

1999 .: Frank Deigado i Mike Abernathy i njihov tim znanstvenika razvili su novi navigacijski softver koji bi mogao generirati piste i podatke o ulicama iz helikopterskog videa.
2000: ARToolKit, SDK otvorenog koda, razvio je japanski znanstvenik Hirokazu Kato. Kasnije je prilagođen za rad s Adobeom.
2004: Vanjski AR sustav montiran na kacigu predstavio je Trimble Navigation.
2008: AR turistički vodič za Android mobilne uređaje proizvođača Wikitude.
Do danas: Google Glass s Bluetooth internetskom vezom, Windows HoloLens - AR naočale sa senzorima za prikaz HD holograma, Nianticova igra Pokemon Go za mobilne uređaje.

Pametne naočale:

(slika izvor )

Kako AR djeluje - tehnologija iza njega

Prvo je generiranje slika okruženja iz stvarnog svijeta. Drugo je korištenje tehnologije koja omogućuje prekrivanje 3D slika preko slika predmeta iz stvarnog svijeta. Treće je korištenje tehnologije koja korisnicima omogućuje interakciju i simulirano okruženje.

AR se može prikazati na zaslonima, naočalama, ručnim uređajima, mobilnim telefonima i glavno postavljenim zaslonima.

Također pročitajte = >> Najbolje AR pametne naočale

Kao takvi imamo AR zasnovan na mobilnim uređajima, AR montiran na glavu, pametne naočale AR i AR na webu. Slušalice su impresivnije od mobilnih i drugih vrsta. Pametne naočale su nosivi AR uređaji koji pružaju poglede od prvog lica, dok internetske stranice ne zahtijevaju preuzimanje bilo koje aplikacije.

Konfiguracije AR naočala:

(slika izvor )

Koristi S.L.A.M. tehnologija (simultana lokalizacija i mapiranje) i tehnologija praćenja dubine za izračunavanje udaljenosti do objekta pomoću podataka senzora, uz ostale tehnologije.

Tehnologija proširene stvarnosti

AR tehnologija omogućuje povećavanje u stvarnom vremenu i to se povećava u kontekstu okoliša. Mogu se koristiti animacije, slike, videozapisi i 3D modeli, a korisnici mogu vidjeti predmete u prirodnom i sintetičkom svjetlu.

Vizualni SLAM:

(slika izvor )

Tehnologija simultane lokalizacije i mapiranja (SLAM) skup je algoritama koji rješavaju probleme simultane lokalizacije i mapiranja.

SLAM koristi značajke kako bi pomogao korisnicima da razumiju fizički svijet. Tehnologija omogućuje aplikacijama razumijevanje 3D objekata i scena. Omogućuje trenutno praćenje fizičkog svijeta. Također omogućuje prekrivanje digitalnih simulacija.

SLAM koristi mobilnog robota kao što je tehnologija mobilnih uređaja za otkrivanje okolnog okoliša i stvaranje virtualne mape; i na toj karti pratite njegov položaj, smjer i put. Osim AR-a, zaposlen je na dronovima, zrakoplovima, bespilotnim vozilima i čistačima robota, na primjer, koristi umjetnu inteligenciju i strojno učenje za razumijevanje lokacija.

Otkrivanje i usklađivanje značajki vrši se pomoću kamera i senzora koji prikupljaju značajke s različitih gledišta. Tehnika triangulacije tada utvrđuje trodimenzionalno mjesto objekta.

U AR, SLAM pomaže utoru i stapanju virtualnog objekta u stvarni objekt.

AR temeljen na prepoznavanju: Kamera je za prepoznavanje markera tako da je moguće prekrivanje ako je otkriven marker. Uređaj otkriva i izračunava položaj i orijentaciju markera i zamjenjuje marker iz stvarnog svijeta svojom 3D verzijom. Zatim izračunava položaj i orijentaciju drugih. Rotiranjem markera rotira se cijeli objekt.

Pristup zasnovan na lokaciji. Ovdje tsimulacije ili vizualizacije generiraju se na temelju podataka prikupljenih GPS-om, digitalnim kompasima, akcelerometrima i mjeračima brzine. Vrlo je čest kod pametnih telefona.

Tehnologija praćenja dubine: Kamere za praćenje dubinskih karata kao što je Microsoft Kinect generiraju kartu dubine u stvarnom vremenu koristeći različite tehnologije za izračunavanje udaljenosti objekata u području praćenja u stvarnom vremenu od kamere. Tehnologije izoliraju objekt od opće mape dubine i analiziraju ga.

Slijedi primjer ručnog praćenja pomoću dubinskih algoritama:

(slika izvor )

Tehnologija praćenja prirodnih značajki: Može se koristiti za praćenje krutih predmeta u poslu održavanja ili montaže. Višestupanjski algoritam praćenja koristi se za precizniju procjenu kretanja objekta. Praćenje markera koristi se kao alternativa, uz tehnike kalibracije.

Prekrivanje virtualnih 3D objekata i animacija na objektima iz stvarnog svijeta temelji se na njihovom geometrijskom odnosu. Proširene kamere za praćenje lica sada su dostupne na pametnim telefonima kao što je iPhone XR koji ima TrueDepth kamere za omogućavanje boljih AR doživljaja.

Uređaji i komponente AR-a

Kinect AR kamera:

(slika izvor )

Kamere i senzori: To uključuje AR kamere ili druge kamere, na primjer, na pametnim telefonima napravite 3D slike predmeta iz stvarnog svijeta da biste ih poslali na obradu. Senzori prikupljaju podatke o interakciji korisnika s aplikacijom i virtualnim objektima i šalju ih na obradu.

Uređaji za obradu: AR pametni telefoni, računala i posebni uređaji koriste grafiku, GPU, CPU, flash memoriju, RAM, Bluetooth, WiFi, GPS itd. Za obradu 3D slika i signala senzora. Mogu mjeriti brzinu, kut, orijentaciju, smjer itd.

Projektor: AR projekcija uključuje projiciranje generiranih simulacija na leće AR slušalica ili druge površine za gledanje. Ovdje je zaposlen minijaturni projektor.

Evo videozapisa: Prvi AR projektor za pametni telefon

Reflektori: Reflektori poput zrcala koriste se na AR uređajima kako bi pomogli ljudskim očima u gledanju virtualnih slika. Niz malih zakrivljenih zrcala ili obostranih zrcala može se koristiti za odbijanje svjetlosti na AR kameri i korisnikovom oku, uglavnom za pravilno poravnavanje slike.

Mobilni uredaji: Suvremeni pametni telefoni vrlo su primjenjivi za AR jer sadrže integrirani GPS, senzore, kamere, akcelerometre, žiroskope, digitalne kompase, zaslone i GPU / CPU-ove. Nadalje, AR aplikacije mogu se instalirati na mobilne uređaje za mobilna AR iskustva.

Sljedeća slika je primjer koji prikazuje AR na iPhoneu X:

(slika izvor )

Head-up zaslon ili HUD: Poseban uređaj koji projicira AR podatke na prozirni zaslon za gledanje. Prvo je bio zaposlen u vojnoj obuci, ali sada se koristi u zrakoplovstvu, automobilima, proizvodnji, sportu itd.

AR naočale zvane i pametne naočale: Pametne naočale služe za prikazivanje obavijesti na primjer, sa pametnih telefona. Među njima su Google Glasses, naočale Laforge AR i Laster See-Thru.

AR kontaktne leće (ili pametne leće): Nose se kako bi bili u dodiru s očima. Proizvođači kao što je Sony rade na lećama s dodatnim značajkama, poput mogućnosti fotografiranja ili pohrane podataka.

AR kontaktne leće nose se u dodiru s okom:

(slika izvor )

Virtualni retinalni prikazi: Stvaraju slike projicirajući laserska svjetla u ljudsko oko.

Evo videozapisa: Virtualni zaslon mrežnice

Prednosti AR-a

Dopustite nam da vidimo neke prednosti AR-a za vaše poslovanje ili organizaciju i kako ih integrirati:

• Integracija ili usvajanje ovisi o vašem slučaju upotrebe i primjeni. Možda ćete ga htjeti zaposliti za praćenje radova na održavanju i proizvodnji, izvođenje virtualnih prolaza kroz nekretnine, oglašavanje proizvoda, poticanje dizajna na daljinu itd.
• Danas virtualne svlačionice mogu pomoći u smanjenju povrata kupnje i poboljšati odluke kupca koje donose kupci.
• Prodavači mogu proizvesti i objaviti zanimljiv brendirani AR sadržaj i u njih umetnuti oglase kako bi ljudi mogli upoznati njihove proizvode kada gledaju sadržaj. AR poboljšava angažman.
• U proizvodnji, AR oznake na slikama proizvodne opreme pomažu voditeljima projekata da nadgledaju rad na daljinu. Smanjuje potrebu za korištenjem digitalnih karata i biljaka. Na primjer, uređaj ili stroj mogu biti usmjereni na mjesto kako bi se utvrdilo hoće li stati na položaj.
• Impresivne simulacije u stvarnom životu donose pedagošku korist učenicima. Simulacije učenja i treninga temeljenih na igrama imaju psihološke koristi i povećavaju empatiju među učenicima, kako pokazuju istraživači.
• Studenti medicine mogu koristiti AR i VR simulacije kako bi prvo isprobali što više operacija bez pozamašnih proračuna ili nepotrebnih ozljeda pacijenata, sve s uronjenjem i gotovo stvarnim iskustvima.

Sljedeća slika prikazuje kako se AR primjenjuje u medicinskoj obuci za kiruršku praksu:

(slika izvor )

• Koristeći AR, budući astronauti mogu isprobati svoju prvu ili sljedeću svemirsku misiju.
• AR omogućuje virtualni turizam. Na primjer, AR aplikacije mogu pružiti upute do željenih odredišta, prevesti znakove na ulici i pružiti informacije o razgledavanju znamenitosti. A dobar primjer je aplikacija za GPS navigaciju. AR sadržaji omogućuju stvaranje novih kulturnih iskustava, na primjer, tamo gdje se muzejima dodaje dodatna stvarnost.
• Očekuje se da će proširena stvarnost proširiti na 150 milijardi dolara do 2020 . Širi se više od virtualne stvarnosti sa 120 milijardi dolara u odnosu na 30 milijardi dolara. Očekuje se da će uređaji s omogućenom AR-om doseći 2,5 milijarde do 2023. godine.
• Razvoj vlastitih markiranih aplikacija jedan je od najčešćih načina na koji se tvrtke koriste za interakciju s AR tehnologijom. Tvrtke i dalje mogu postavljati oglase na AR platforme i sadržaj nezavisnih proizvođača, kupiti licence za razvijeni softver ili unajmiti prostore za svoj AR sadržaj i publiku.
• Programeri mogu koristiti AR razvojne platforme kao što su ARKit i ARCore za razvoj aplikacija i integriranje AR-a u poslovne aplikacije.

Proširena stvarnost protiv virtualne stvarnosti protiv mješovite stvarnosti

Proširena stvarnost slična je virtualnoj stvarnosti i mješovitoj stvarnosti, gdje obje pokušavaju generirati 3D virtualne simulacije objekata iz stvarnog svijeta. Mješovita stvarnost miješa stvarne i simulirane objekte.

Svi gore navedeni slučajevi koriste senzore i markere za praćenje položaja virtualnih i stvarnih objekata. AR koristi senzore i markere za otkrivanje položaja predmeta iz stvarnog svijeta, a zatim za određivanje mjesta simuliranih. AR prikazuje sliku za projiciranje na korisnika. U VR-u, koji također koristi matematičke algoritme, simulirani svijet tada će reagirati prema korisnikovim pokretima glave i očiju.

Međutim, dok VR izolira korisnika od stvarnog svijeta kako bi ga potpuno uronio u simulirane svjetove, AR je djelomično uronjen.

=> Preporučena literatura - AR protiv VR: Usporedba

Mješovita stvarnost kombinira i AR i VR. Uključuje interakciju i stvarnog svijeta i virtualnih objekata.

Aplikacije proširene stvarnosti

Primjer AR-a u stvarnom životu

• Elements 4D je aplikacija za učenje kemije koja koristi AR kako bi kemija bila zabavnija i zanimljivija. Pomoću nje studenti izrađuju kocke od papira od blokova elemenata i postavljaju ih ispred svojih AR kamera na svojim uređajima. Tada mogu vidjeti prikaze svojih kemijskih elemenata, imena i atomske težine. Studenti mogu okupiti kocke kako bi vidjeli reagiraju li i vidjeti kemijske reakcije.

(slika izvor )

• Google Expeditions, gdje Google koristi kartone, već omogućava studentima iz cijelog svijeta da naprave virtualne ture za studije povijesti, religije i geografije.
• Atlas ljudske anatomije omogućava studentima da istraže preko 10 000 3D modela ljudskog tijela na sedam jezika, kako bi učenicima omogućili da nauče dijelove, način rada i poboljšaju svoje znanje.
• Dodirna kirurgija simulira kiruršku praksu. U partnerstvu s tvrtkom DAQRI, tvrtkom AR, medicinske institucije mogu vidjeti svoje studente kako vježbaju kirurgije na virtualnim pacijentima.
• IKEA Mobile App poznata je u prolazu i testiranju nekretnina i proizvoda za kuće. Ostale aplikacije uključuju Nintendovu Pokemon Go aplikaciju za igre.

Saznajte više = >> Primjeri primjene proširene stvarnosti

Razvoj i dizajn za AR

AR razvojne platforme su platforme na kojima možete razvijati ili kodirati AR aplikacije. Primjeri uključuju ZapWorks, ARToolKit, MAXST za Windows AR i pametne telefone AR, DAQRI, SmartReality, ARCore od Googlea, Windows 'Mixed Reality AR platformu, Vuforia i ARKit od Apple. Neki dopuštaju razvoj aplikacija za mobilne uređaje, drugi za računala i na različitim operativnim sustavima.

AR razvojne platforme omogućavaju programerima da aplikacijama daju različite značajke poput podrške za druge platforme kao što su Unity, 3D praćenje, prepoznavanje teksta, izrada 3D mapa, pohrana u oblaku, podrška za pojedinačne i 3D kamere, podrška za pametne naočale,

Različite platforme omogućuju razvoj aplikacija temeljenih na markerima i / ili lokacijama. Značajke koje treba uzeti u obzir prilikom odabira platforme uključuju troškove, podršku platformi, podršku za prepoznavanje slika, 3D prepoznavanje i praćenje najvažnija je značajka, podrška za nezavisne platforme poput Unity odakle korisnici mogu uvoziti i izvoziti AR projekte i integrirati se s drugim platforme, podrška za oblak ili lokalnu pohranu, GPS podrška, SLAM podrška itd.

otvaranje jar datoteka na Windowsima 10

AR aplikacije razvijene na ovim platformama podržavaju bezbroj značajki i mogućnosti. Mogu dopustiti pregled sadržaja s jednom ili nizom AR naočala koje imaju unaprijed izrađene AR objekte, podršku za mapiranje refleksije gdje objekti imaju odsjaje, praćenje slike u stvarnom vremenu, 2D i 3D prepoznavanje,

Neki SDK ili paketi za razvoj softvera omogućuju razvoj aplikacija metodom povlačenja i ispuštanja, dok drugi zahtijevaju znanje u kodiranju.

Neke AR aplikacije omogućuju korisnicima da se razvijaju od nule, prenose i uređuju, posjeduju AR sadržaj.

Zaključak

U ovoj proširenoj stvarnosti saznali smo da tehnologija omogućuje prekrivanje virtualnih objekata u stvarnom okruženju ili objektima. Koristi kombinaciju tehnologija, uključujući SLAM, praćenje dubine i prirodno praćenje značajki, te prepoznavanje objekata, između ostalih.

Ovaj vodič za proširenu stvarnost zadržao se na predstavljanju AR-a, osnovama njegovog djelovanja, tehnologiji AR-a i njegovoj primjeni. Napokon smo razmotrili najbolju praksu za one koji su zainteresirani za integraciju i razvoj AR-a.

Preporučena literatura

• Primjeri proširene stvarnosti | Najnoviji primjeri AR-a
• Što je proširena stvarnost - tehnologija, primjeri i povijest
• 10 NAJBOLJIH naočala za proširenu stvarnost (pametne naočale) 2021. godine
• 10 najboljih aplikacija za proširenu stvarnost za Android i iOS
• AR Vs VR: Razlika između proširene Vs virtualne stvarnosti
• Što je virtualna stvarnost i kako to funkcionira
• Budućnost virtualne stvarnosti - tržišni trendovi i izazovi
• 10 NAJBOLJIH VR aplikacija (aplikacija za virtualnu stvarnost) za Android i iPhone (2021 SELECTIVE)