浅议增强现实技术在军事中的应用

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1、浅议增强现实技术在军事中的应用　　增强现实技术是近年来在虚拟现实基础上发展起来的一个新型研究领域，在很多商业领域具有十分广泛的应用，但在军事应用领域还未引起足够的重视。因此，通过研究现有增强现实系统的关键技术及设备的进展情况，分析得出了其在军事上的需求，初步探讨了其在军事信息领域的发展方向，展望了其在信息化战场上的应用前景，最后从需求及应用角度出发阐明了增强现实技术在军事上的重要性。　　一、什么是增强现实　　增强现实技术是近年来在虚拟现实技术的基础上发展起来的一个新兴的研究方向。增强现实（augmentedreality，简称AR）是把计算机

2、生成的虚拟物体或其他信息合成到用户感知的真实世界中的一种技术，具有虚实结合、实时交互、三维注册的新特点。Azuma是这样定义增强现实的：“虚实结合，实时交互，三维注册增强现实系统，是利用附加的图形或文字信息，对周围真实世界的场景动态进行增强”。　　二、增强现实与虚拟现实的关系　　与虚拟现实相比，增强现实是把计算机带入到用户的“世界”中，而不是把用户沉浸到计算机的世界中。增强现实是将计算机生成的虚拟物体叠加到现实景物上，并且使用者可以通过各种方式来与虚拟物体进行交互。6　　在增强现实的环境中，使用者可以在看到周围真实环境的同时，看到计算机产生的

3、增强信息。这种增强的信息可以是在真实环境中与真实环境共存的虚拟物体，也可以是关于存在的真实物体的非几何信息。由于增强现实在虚拟现实与真实世界之间的沟壑上架起了一座桥梁，因此，增强现实的应用潜力是相当巨大的，它可以广泛应用于军事、医学、制造与维修、娱乐等领域。　　增强现实技术是随着虚拟现实技术的发展而产生的，其基本软硬件构成与虚拟现实十分相似，因此，两者间存在着不可分割的密切关系，但也有着显著的差别：　　1.增强现实与虚拟现实的浸没感要求不同。虚拟现实系统强调用户完全沉浸在一个由计算机所控制的信息空间之中，而增强现实系统致力于将计算机产生的虚拟

4、环境与真实环境融为一体，增强用户对真实环境的理解；　　2.增强现实与虚拟现实的注册涵义和精度要求不同。在虚拟现实系统中，注册是指呈现给用户的虚拟环境与用户的各种感官匹配，而在增强现实系统中，注册主要是指将计算机产生的虚拟物体与用户周围的真实环境全方位对准；　　3.增强现实可缓解虚拟现实建立逼真虚拟环境时对系统计算能力的苛刻要求，在一定程度上可以解决人与环境的自然交互的矛盾；　　4.增强现实与虚拟现实技术的应用领域侧重不同。虚拟现实主要应用在军事仿真、工程设计等方面。而增强现实系统应用侧重于辅助教学与培训、军事侦察及作战指挥、远程机器人控制等领

5、域。由此可以看到，增强现实系统能够增强用户对融合环境的感知，因而在某些应用领域增强现实相比虚拟现实技术具有明显的感知优势。　　三、增强现实技术的特点及其工作原理6　　（一）增强现实技术的特点　　1.虚实结合。增强现实技术是把虚拟环境与用户所处的实际环境融合在一起，通过对现实环境的增强来强化用户的感受与体验。　　2.实时交互。增强现实技术最大的特点就是虚拟世界和真实世界的实时同步。它提供给用户一个能实时交互的虚实结合的增强环境，使用户可以在现实世界中真实地感受来自虚拟空间的事物，从而增强使用的趣味性和应用性。　　3.三维注册。在增强现实系统中，

6、要实现虚拟对象和真实环境的融合，首先要将计算机产生的虚拟物体显示在现实世界中的正确位置，这个定位过程称为注册。注册是为了使用户在真实环境的运动过程中保持虚拟场景在真实环境中的存在性和一体性，三维注册效果的好坏直接决定增强现实系统的成功与否。　　（二）增强现实系统的工作流程　　1.获取真实场景信息；　　2.对真实场景和场景位置进行分析；　　3.生成虚拟景物；　　4.合并视频或直接显示。这种方式首先利用视频流中的标志物获得场景位置信息。然后图形系统根据相机位置和从真实场景中获得的定位信息计算虚拟物体坐标到相机视平面的仿射变换，通过变换矩阵在视平面

7、上绘制虚拟物体。最后依靠输出设备合成场景。6　　显示技术、跟踪与定位技术、交互技术是实现一个增强现实系统的基本支撑技术。显示技术：它是增强现实系统中的一项关键技术，其主要任务是将计算机生成的虚拟环境和用户周围的环境融为一体，使用户从感官效果上确信虚拟环境是其周围环境的组成部分，目前用于增强现实系统的显示器主要包括头盔式显示器（HMD）、手持显示器和投影显示器等。跟踪与定位技术：为了实现交互，增强现实系统需要进行定位，准确跟踪用户的位置和视域方向，以确定用户的观察点和计算机生成的虚拟物体在三维场景中的准确位置，视频检测、光学系统、GPS、超声波

8、、陀螺仪等是目前经常使用的跟踪技术。交互技术：增强现实技术的目标之一就是实现用户与真实场景中的虚拟信息之间更自然的交互，它通过跟踪定位设备获取数据以确定用户发出的对