增強現實(AR)是一個相對來說較新的研究領域,是一種利用計算機對使用者所看到的真實世界產生的附加信息進行景象增強或擴張的技術.Azuma是這樣定義增強現實的:虛實結合,實時互動,三維註冊[1] .增強現實系統是利用附加的圖形或文字信息,對周圍真實世界的場景動態地進行增強.在增強現實的環境中,使用者可以在看到周圍真實環境的同時,看到計算機產生的增強信息.這種增強的信息可以是在真實環境中與真實環境共存的虛擬物體,也可以是關於存在的真實物體的非幾何信息.由於增強現實在虛擬現實與真實世界之間的溝壑上架起了一座橋樑.因此,增強現實的套用潛力是相當巨大的.例如,可以利用疊加在周圍環境上的圖形信息和文字信息,以指導操作者對設備進行操作、維護或是修理,而不需要操作者去查閱手冊,甚至不需要操作者具有工作經驗;既可以利用增強現實系統的虛實結合技術進行輔助教學,同時增進學生的理性認識和感性認識;也可以使用增強現實系統進行高度專業化訓練 等等.
實現增強現實的一個方法是使用光學透射頭盔顯示器(optical see-through HMD.).使用者可以透過放置在眼前的半透、半反的光學合成器看到外部真實環境的景物,同時也可以看到光學合成器反射的由頭盔內部顯示器上計算機生成的圖象.當轉動和移動頭部的時候,眼睛所看到的視野隨之變動,同時計算機產生的增強信息也應該隨之做相應的變化.因此,增強現實系統必須能夠實時地檢測出迴路中人的頭部位置和指向,以便能夠根據這些信息實時確定所要添加的虛擬信息在真實空間坐標中的映射位置,並將這些信息實時顯示在圖象的正確位置.這就是三維環境註冊系統所要完成的任務.因此三維環境註冊技術一直是計算機套用研究的重要方面,也是主要的難點.
三維環境定位註冊所要完成的任務是實時地檢測出使用
者頭部的位置和視線方向,計算機根據這些信息確定所要添
加的虛擬信息在投影平面中的映射位置,並將這些信息實時
顯示在顯示屏的正確位置。
註冊定位技術的好壞直接決定增強現實系統的成功與否。
三維環境註冊定位技術的核心問題: