AR技术在汽车工业领域的应用

刘思源+曾传华+夏茂栩+张一寒

摘 要：AR（Augmented Reality）技术，即增强现实技术，通过实时计算摄影机影像的位置和角度，同时添加相对应图像并展示，此类技术可将虚拟世界叠加在实物上并展现出来，从而實现人机互动。通过AR技术进行的展示将图片、多媒体、三维建模、视频控制显示、多传感器融合、实时跟踪注册、场景融合等技术相结合，在零部件设计展示、机械零部件装配和维修、汽车驾驶及汽车销售等领域有重要的研究意义、推广价值和发展潜力。

关键词：AR技术 汽车驾驶 汽车维修 汽车销售

中图分类号：TN27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）07（a）-0110-02

我国汽车工业起步较晚但发展迅猛，在发展过程中逐步引进了现代化的设计方法和展示方法。AR技术在虚拟现实平台实现的人机交互、生活娱乐、文字、图片、视频、模型的展示以及汽车销售和售后服务领域带来了巨大的变化，这种新技术在汽车领域的应用有利于提高驾驶的安全性和便捷性，但是目前增强现实技术在各个领域的应用和融合正处于起步发展阶段，此技术在汽车工业及相关领域的应用也尚未成熟。在汽车工业及相关领域中，汽车零部件3D模型的展示，复杂机械的装配维修和护理都能通过AR技术实现，达到虚实结合、实时交互的效果；AR技术在车型展示和驾驶体验等方面有着良好的前期市场反应，但在汽车辅助驾驶的应用中存在一定的争议，该技术能否在汽车工业的相关领域得到普及仍需深入研究和实践检验。

1 AR技术发展现状

1.1 AR技术简介

AR技术结合了虚拟数字媒体信息和真实的实物，将一定时空范围内更多的实体信息（包括图像、声音、文字等）通过科学技术模拟仿真，再将信息处理后的信息集中反馈叠加到能见的现实环境中，通过显示设备实现虚拟对象与真实环境的融合，为体验者呈现出一个感官效果放大且更多元化的新环境，最终达到增强体验者感官感知的目的，借助工具实现加强自身感知的体验。数字信息时代人们可以借助AR技术尽可能多地接收互联网时代的各类信息。AR技术在各行业应用发展的困难集中在显示技术、跟踪定位技术、界面技术和标定技术。

1.2 增强现实技术与虚拟现实技术的异同

1.2.1 定义不同

VR（Virtual Reality）技术通过计算机技术等现代高科技为用户生成特定的虚拟环境，用户使用配套的输入/输出设备可在设定的虚拟世界中实现交互，得到与真实世界类似的感官感受，其中包括视觉、听觉和触觉等。

AR技术是将现实世界中的事物结合数字信息，增强用户对现实世界中事物的感知的人机交互技术。

1.2.2 侧重点不同

VR技术是使用户处于计算机设定的虚幻信息空间内获得感官感受的，用户在体验过程中处于虚拟空间，是与现实环境相隔绝的。

AR技术是将用户置于实际环境中，将虚拟环境叠加到现实环境中并反馈给用户以达到增强用户对真实环境的感知及理解。

1.2.3 技术不同

VR侧重于创作出一个虚拟场景供人体验。

AR强调增强人类的感官感受。

1.2.4 交互区别

VR技术需要的人机交互设备有：定位跟踪器、动捕系统、VR眼镜等。

AR技术需通过显示器将数字信息叠加在真实环境中。

1.2.5 应用区别

VR技术为用户提供的是虚拟的环境，此环境中的事物也是利用现代科技构造的，但用户体验的感官感受是客观存在的，因此该技术在虚拟教育、可视化数据模型、仿真技术、模型设计、休闲娱乐等方面有着广泛的应用。

VR技术利用附加信息去增强使用者对真实世界的感官认识。其应用侧重于工业领域、辅助教学与培训、医疗研究与解剖训练、军事侦察及作战指挥、精密仪器制造和维修、远程机器人控制、娱乐等领域。

2 AR技术在汽车工业及相关领域的应用

随着现代化信息科技公司进军汽车工业相关领域， 很多汽车生产厂商开始利用AR技术升级汽车设计制造、提高汽车道路驾驶安全性能、拓宽汽车销售市场、提高汽车售后服务等方面展开一系列研究。

2.1 AR技术在道路汽车行驶方面的应用

在汽车驾驶过程中，通常需要驾驶员多方位观察路面和车辆的各种复杂情况，驾驶员通过佩戴AR眼镜，可在眼前的屏幕上显示导航、数据、行驶速度、限速提示、岔口等各种路面和车辆的信息。宝马与高通联合推出的增强现实眼镜可以使驾驶员在驾驶过程中集中处理各类路面车辆信息，实现汽车安全性能、行驶方便性能的大幅度提高。该公司新推出的MINI增强视觉系统，利用Osterhout增强现实眼镜为驾驶员提供对应的导航信息和路面环境的透视影像等，并将车身外部的摄像头拍摄的驾驶员无法观测的路面交通死角通过画面的形式展现在驾驶员视野内。最新推出的“Vision Next 100”概念车也采用了增强现实挡风玻璃设计，该设计可以帮助驾驶员标记行驶过程中的障碍物，还能显示传统仪表盘的各类信息。宝马公司新推出的概念摩托车也配备了AR眼镜，当驾驶员佩戴AR眼镜驾驶摩托车转弯时，摩托车车身的倾斜角度和当前的骑行线路、路面交通情况等信息能通过增强现实眼镜传递给驾驶员，提高摩托车驾驶的安全性。这款增强现实眼镜还能根据骑手的视野焦点作出智能反应，驾驶员正常笔直行驶时增强现实环境中的各种信息会自动消失，仅显示少量提示信息，以免干扰驾驶员正常行驶。

2017年初Harman、Continental和Visteon这3家公司相继推出了AR技术在汽车上的相关应用，实现了车辆在道路上行驶的速度、制动信息及周围复杂的交通环境的展示，在增强现实环境中将街道标志显示在驾驶员的视野内，使驾驶员摆脱汽车传统仪表盘的信息展示方式达到辅助驾驶的目的。Continental和DigiLens两家公司合作推出将增强现实信息投影到汽车挡风玻璃上的应用系统，摆脱了早期AR技术在汽车上的应用环境中驾驶员对增强现实头盔、眼镜等辅助设备的需求。Visteon公司最新推出的增强现实系统可预测复杂的交通环境中各类障碍物，其中包括突然出现的车辆和行人，并将检测到的危险信号通过警告的方式投影到驾驶员视野范围内的挡风玻璃区。endprint

2.2 AR技术在汽车装配、维修方面的应用

在复杂机械装的配过程中，例如汽車零部件的装配过程，技术人员需要查看大量的技术手册、安装说明，装配或维修效率很低，劳动成本高。利用AR技术可以更加生动直观地感知零部件模型及其装配过程，其中的图像、文字说明、余音解释以及装配、检修动画展示比安装手册和技术说明更加直观、可操作性更强，可达到降低工装配难度的目的。

2014年宝马公司推出一款AR眼镜，供维修工佩戴并进行车辆检测、维修。相关车型中含有智能钥匙，其中存储了对应的故障代码，维修工人可以利用AR眼镜对故障车辆进行扫描检测，检测结果将呈现在维修人员的视野屏幕范围内，随时提醒维修人员检测到的故障部位、需要应用的工具及操作步骤。

2.3 AR技术在汽车展示、销售等方面的应用

AR技术在汽车展示、销售等方面也有一定的应用市场。在车型展示方面使用增强现实投影程序将数字信息投影到汽车上，利用AR技术更直观地向客户展示产品的内部结构、运行原理等，将汽车做360度的“透视展示”。例如Augmented Reality Showroom应用中用户通过扫描法拉利车身，可预览该车型的各种颜色效果、变换不同种类设计的轮胎、了解该车辆传动系统的内部结构、全方位识别车辆外形轮廓等。同时AR技术为消费者提供了更加人性化的智能服务。例如2015年韩国现代汽车公司推出的索纳塔汽车采用了AR技术电子手册，驾驶员通过APP扫描车辆可识别车辆各部分组成、用途、维护和检修等详细信息，其中包括智能导航系统应用、机油制动液使用情况等。

3 结语

AR技术在汽车工业领域掀起一场变革，在汽车装配过程中采用此种技术可达到提高效率和精确度的目的，在汽车道路安全驾驶方面可以实现提高安全性能的价值，在汽车销售和售后服务方面可以帮助相应厂商拓展市场、吸引消费者。但目前国内AR技术在汽车工业领域的应用仍处于起步阶段，前景广阔但挑战重重。

参考文献

[1] Joe Gabbard，Greg Fitch，Hyungil（Hy） Kim.Behind the Glass：Driver Challenges and Opportunities for AR Automotive Applications[J].Proceedings of the IEEE，2014，102（2）：124-136.

[2] P George，I Thouvenin，V Fremont，et al.DAARIA：Driver assistance byaugmented reality for intelligent automobile[A].Intell. Veh. Symp.[C].2012：1043-1048.endprint