Технологии дополненной реальности: основы, возможности и области применения

можно выделить в навигационных системах, выводящих информацию на приборный щиток или переднее стекло самолета, подводного обитаемого аппарата, автомобиля. Например, система помощи при посадке самолета в сложных метеоусловиях может выводить на лобовое стекло трехмерное представление взлетно-посадочной полосы. Она не видна летчику в реальности из-за текущих метеоусловий, но отлично воспринимается с помощью построенного компьютерного изображения. При этом система упрощенной реальности позволит скрывать неважные для выполняемой операции детали - вид облаков, тумана, дождя. Фактически упрощенная реальность - это способ построения видимого мира с помощью фильтрации реально существующих объектов. Другой пример упрощенной реальности - это обработка эхограммы при ультразвуковом исследовании.
Последний, третий вид измененной реальности - как раз и является дополненной реальностью. Дополненная реальность с точки зрения сложности обработки может быть наиболее простой из рассматриваемых подходов. Она не подразумевает существенного изменения реально видимого. Технология заключается в совмещении реальных и виртуальных объектов. Виртуальными объектами в данном случае обычно являются тексты, гиперссылки, графические 2D и 3D изображения, мультимедиа и т.п. В зависимости от назначения они могут быть как статическими, так и интерактивными, предоставляющими пользователю возможность взаимодействовать с ними .
Технология дополненной реальности базируется на системе оптического трекинга. Существует три основных направления этой технологии:
Безмаркерная технология
Технология на базе маркеров
Пространственная технология
Отличие маркерной технологии заключается в создании специальных маркеров, наложенных на объекты реального мира. Распознать такие маркеры намного проще, плюс ко всему они создают более жёсткую связь реального объекта и виртуальной модели. Такая технология гораздо надежнее безмаркерной и работает практически без сбоев.

3.2.Безмаркерная технология

Безмаркерная технология основана на алгоритмах распознавания изображений. На изображение, снятое камерой, накладывается виртуальная сетка, на которой по найденным ключевым точкам программные алгоритмы определяют точное место, к которому будет привязана виртуальная модель. Преимущество данной технологии заключается в том, что объекты реального мира являются маркерами сами по себе и нет необходимости создавать специфические маркеры для идентификации объектов. Но это в тоже время накладывает сложности связанные с эффективностью распознавания и объёмом необходимых расчётов, который в свою очередь влечёт за собой медленную работу приложений, что исключает в ряде случаев использование данной технологии в реальном времени.

3.3.Мобильная дополненная реальность

Технология основана на пространственном расположении и направлении объекта, которое определяется с помощью различных датчиков, таких как гироскоп, акселерометр, магнитометр, а также данные геолокации GPS/ГЛОНАСС. Место виртуального объекта определяется координатами в пространстве.
Существуют различные решения и инструментальные средства для создания приложений с элементами дополненной реальности. Обычно они представляют собой библиотеки, реализующие необходимые алгоритмы распознавания и трекинга объектов, обработки изображений, а также поддерживающие различные устройства виртуальной реальности на разных платформах. Ниже представлены наиболее известные и популярные АR-библиотеки для разработки программ на мобильных платформах:

AR-
фреймворк Производитель Форма приобретения лицензии Поддерживаемые платформы
Vuforia Qualcomm Платная + бесплатная Android, iOS, Unity
ARToolkit DAQRI Бесплатная Android, iOS, Windows, Linux, Mac OS X, SGI
WikiTude Wikitude GmbH Платная Android, iOS, PhoneGap, Xamarin
LayAR BlippAR Group Платная Android, iOS, BlackBerry
Kudan Kudan Limited Платная Android, iOS, Unity

3.4.Инсталляция на «живых 3D метках»

Для создания проекта дополненной реальности необходимы:
мультимедийная часть: 3D приложение и комплект меток;
интерактивная и дисплейная системы.
1. Мультимедийная часть представляет собой программное приложение, записанное на диске. Также, помимо базового приложения, создается специальная облегченная web-программа, которую можно разместить в сети Интернет и дать доступ к скачиванию приложения с web-сайта для запуска приложения на любом персональном компьютере.
В мультимедийную часть входит также комплект отпечатанных «живых 3D меток», необходимый для демонстрации и работы приложения на стенде.
2. Интерактивная система для работы с системой дополненной реальности «живые 3D метки» состоит из специальной камеры и графической станции (компьютера). Она подключается к любой дисплейной системе: это могут быть 2D или 3D дисплеи, плазменные панели, экраны, мониторы и видео стены различных размеров и т.д.
Камера, которая отслеживает метки в пространстве, как правило, крепится над дисплейной системой.