增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)讓視覺感受更真實

    也許有一天當(dāng)我們戴上特殊的3D眼鏡在圓明園漫步時，就可以欣賞到當(dāng)年圓明園皇家園林的宏偉風(fēng)貌。這并不是電影場景，而是“增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)”可以帶給我們的奇妙體驗。北京理工大學(xué)的王涌天教授領(lǐng)導(dǎo)的研究項目正在致力于通過增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)完成對于圓明園的虛擬重建。
 
    增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)是計算機(jī)視覺、計算機(jī)圖形學(xué)等技術(shù)中近年來的一個研究熱點(diǎn)，它通過可以在真實場景中添加虛擬3D圖形，帶給用戶真實的感受。目前增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的是“基于人工標(biāo)志點(diǎn)”的增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)。通過在場景中布置簡單的人工打印的圖案，比如一個帶有內(nèi)部編碼的正方形或者幾個三角形等，就可以在場景中添加各種虛擬3D物體。波音公司計算機(jī)服務(wù)研究和技術(shù)組將增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用于飛機(jī)制造中的電力線纜的連接和接線器的裝配；Sony公司的最新PS3游戲《審判之眼（Eye of Judgement）》也是利用“基于人工標(biāo)志點(diǎn)”的增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)的，此游戲在玩家身邊的真實環(huán)境中逼真的渲染出3D怪獸等游戲角色，受到了廣泛的好評。
 
    最近，北京理工大學(xué)的李玉博士在“基于人工標(biāo)志點(diǎn)”的增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)的研究上取得了重要突破?！队嬎銠C(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)報》（JCST）在2007年11月出版的第六期發(fā)表了這一研究成果――《基于射影不變量的標(biāo)志點(diǎn)增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)》。這一研究工作創(chuàng)造性的將射影不變量引入了人工標(biāo)志點(diǎn)的識別技術(shù)中，利用提供注冊精度的對應(yīng)特征點(diǎn)中加入標(biāo)志點(diǎn)的識別編碼信息，從而可以更加充分利用人工標(biāo)志點(diǎn)的內(nèi)部面積。實驗顯示，與國內(nèi)外各種現(xiàn)有技術(shù)相比，這種技術(shù)可以將“最小識別面積”縮小約1/3至一半，同時也能保證很高的場景跟蹤的精度。
 
    過去人工標(biāo)志點(diǎn)增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)在應(yīng)用中碰到的主要問題是，所需的標(biāo)志點(diǎn)尺寸較大，影響場景的美觀，也會限制攝像機(jī)的運(yùn)動視野。通過這一創(chuàng)新技術(shù)，可以使人工標(biāo)志點(diǎn)制作得更加小巧，從而使得應(yīng)用更加便捷。同時也大大拓寬了攝像機(jī)的運(yùn)動范圍，可以在更遠(yuǎn)的范圍內(nèi)使用該系統(tǒng)。例如，如果在一個增強(qiáng)現(xiàn)實系統(tǒng)中原來需要16開紙大小的標(biāo)志點(diǎn)，應(yīng)用此項技術(shù)則只需要32開的大小就可以獲得同樣的精度。而如果此系統(tǒng)中都使用32開大小的標(biāo)志點(diǎn)，則可以允許攝像機(jī)在更遠(yuǎn)的范圍內(nèi)拍攝場景。