增强现实（AR）技术的应用及前景分析

李桐　刘文倩　邹田春　张晓敏

摘要：增强现实（AR）是虚拟现实（VR）技术的延伸。基于增强现实的交互手段给教育者提供了新的方式表达给学习对象，也用最贴近自然的交互方式为学习者搭建一个自主探索的空间。增强现实技术将抽象的学习内容可视化、形象化；支持泛在环境下的情境式学习；提升学习者的存在感、直觉和专注度；使用自然方式交互学习对象；传统学习与新型学习相结合。增强现实技术的应用广泛，可应用于虚拟展示领域、虚拟互动教育领域、信息检索领域、娱乐领域。当然，增强现实技术应用也还面临着一些挑战和发展机遇。

关键词：增强现实；AR移动增强现实技术；游戏化学习；互动教育；信息检索；虚拟展示

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）11-0252-02

随着增强现实技术的日益成熟以及硬件技术的发展，这种技术将会更加深入到生活中的各个领域中，例如儿童的智力开发、大学课堂的人机互动、虚拟展示等，在城市规划中，增强现实技术能更好地将未来城市规划、变更、发展更直观、精确的展示在人们面前，降低了错误风险以及为解决问题付出的高额代价。在装配及维修方面，增强现实技术也能完美胜任并指导用户或维修人员进行高精确的装配维修活动，减少错误的发生。本项目着重将增强现实技术应用于民航机务维修工作中，在民航界，飞机维修是一项严谨、零错误、高精度的工作，这关系整架飞机以及机上乘客、机组的生命安全，飞机维修工作制度严格，维修时需要对应工卡一步步的完成，维修手册、工卡全英文表达，这就需要更加清晰的说明、指导或虚拟展示，增强现实技术能在提高维修效率的同时，又能节约人力成本、减少错误。

1 增强现实技术的应用领域

1.1 应用于虚拟展示领域

该领域是增强现实技术应用最早的领域，同样也是在生活中深入应用比较广泛的领域。主要是对于那些难以直接看到原状的物体实现其位置或者原貌的重现。而AR技术对于历史重现、展示有着重大意义。

1.2 应用于虚拟的互动教育领域

由于在很多学习过程中都存在理论与实践环节脱节现象，因此，增强现实技术作为教学的辅助工具是在教育领域的重要方向。比如说，对于在实践练习过程中，有些操作比较危险或者实验器材昂贵且容易损坏，增强现实技术对于这些环节虚拟与现实的混合实现有着重要作用。

1.3 应用于信息检索领域

对于用户需要对某一物品的功能和说明清晰了解时，增强现实技术会根據用户需要将该物品的相关信息从不同方向汇聚并实时展现在用户的视野内。在未来，人们可以在通过扫描面部，识别出此人的信用以及部分公开信息，防止上当受骗，这些技术的实现很大程度上减少了受骗几率，方便用户快速高效的工作。

1.4 应用于娱乐领域

娱乐领域将会是增强现实技术的发展主流方向之一，人们通过消费获得更加真实的娱乐体验，而这些体验是VR技术所不能给予的，例如微软的HoloLens通过眼镜设备以及手势操作，将人们带入一个虚拟与现实相结合的世界中，很具有未来科技感，但是这些设备成本较高，实用性不强，无法真正的融入到目前的发展中，这也是AR技术今后发展的方向以及最迫切需要解决的问题。

1.5 应用于工业设计交互领域

增强现实技术最特殊的地方就是在于其高度交互性，应用于工业设计中，主要表现为虚拟交互，通过手势、点击等识别来实现交互技术，将虚拟的设备、产品去展示给设计者和用户前，也可以通过部分控制实现虚拟仿真，模仿装配情况或日常维护、拆装等工作，在虚拟中学习，减少了制造浪费以及对人才培训的成本，大大改善了设计的体制，缩短了设计时间提高效率。

1.6 应用于航空领域

1）航空器装配与维修指导。指导使用者完成设备组装和维修工作；对使用者进行操作培训。AR 系统将装配维修工作流程指南按照工作进度准确地显示给用户，指导用户顺利地完成任务。对于用户而言，这些附加的文字、图像较之厚厚的安装手册更加生动、易于理解。

2）空中交通管制。民航运输业高速发展，空中交通流量每年递增10%以上，日益繁忙的航路流量和航空港吞吐量，势必造成飞机密度增加、间距减小，使空中交通安全问题日益突出。增强技术的实现，可以扩大监视和控制范围，提高目标定位精度，保障了飞行安全，提高空间区域的利用率。

3）空间信息可视化。利用该技术可将矢量图形和文字符号叠加到飞行员的视野中，提供导航和瞄准信息。也能够在观察条件恶劣情况下，辅助导航或加强场景的理解。陆路和水路交通同样可以实现。

4）航空器的规划与设计。增强现实技术对未来产品的设计与制造也将产生深远的影响。产品设计经历了从手工画图到计算机辅助设计（CAD）的发展过程。在CAD中采用增强现实技术，将真实物体与虚拟物体结合起来进行虚拟产品开发，能够对虚拟物体进行构思、设计、制造、测试和分析，使得发动机这类复杂机电系统的设计和更改变得更容易，从而大大推动航空科技的发展。

2 AR技术的前景分析

现阶段，虚拟现实（VR）技术因其较为成熟的技术以及普及率略微领先AR技术，AR技术需要更强大的硬件支持以及需要一定时间的发展，缺少更为实质性的内容，不够成熟作为大力推广的新兴技术，但是VR技术与AR技术两者的本质不同，VR需要通过更多头戴式设备，将体验者封闭在一个虚拟的世界中，即使一切都显得很真实也不会拥有很完美的体验，并且这已经成为了VR发展的瓶颈，需要一段时间去突破，而AR技术虽然门槛高，行业垄断较为严重，但是移动设备支持是其发展最大的跳板，只要AR技术发展成熟，市场占有率将会大幅提升甚至替代VR，AR将会是主流发展领域。我认为AR技术在未来有以下四大发展趋势

2.1 AR市场会高速发展

因为AR/VR技术的颠覆性和革命性，毫不奇怪，AR获得了大量关注。不过，AR市场增长的预测还是令人吃惊。AR专家分析认为，AR/VR市场在2020年将达到1500亿美元，其中AR市场为1200亿美元，占据绝大部分份额。考虑到AR市场在2016年不过刚起步，这意味着未来三年将迎来爆发式的增长。

2.2 AR技术会以游戏为先

在如今高速发展的大熔炉中，中国近年来游戏收入大幅提升，游戏开发者数量也在剧增，其中，VR游戏占据份额较大，VR技术在上个世纪就已经被人提出，近年来日益火爆，它的发展历程较长，因此，由于AR游戏没有一定的发展时间，其技术尚未成熟，市场份额少。据了解，国内涌入众多AR开发公司希望在开发架构工具这些底层发展尚未成熟之前，把住机遇将开发变得简单化，引领了新一代AR技术开发热潮，而游戏一直是人们目前的侧重点。

2.3 AR會改变网络电商行业

电商在中国发展迅速，占据了很大的市场份额，以阿里系为代表的电商龙头纷纷希望将AR技术与电商相结合，淘宝、天猫每日成交量巨大，但是退货量也十分庞大，往往退货原因是人们对图片中商品满意但对实际商品不满意，网购时代人们无法面对面接触商品试穿、试戴、试色，而AR技术却可以解决大部分的需求，减少商家以及平台的退货量，增加了实际成交率，也减少了人工成本。

2.4 AR企业级市场应用广泛

在2025年AR/VR软件收入规模及其细分结构预测中，个人应用由于移动端的方便性占据了50%以上的份额，但是行业应用也在逐步发展，房地产、广告、医疗、工程、零售等行业亦使用众多，AR市场将朝向企业市场发展，AR名片、AR看房、AR看车…这些都将逐步融入生活中。

3 结束语

虽然AR技术目前尚未成熟，但是在某些领域AR技术可以预先发展为其更好的服务，作为未来的主流发展趋势，AR技术一直是各大公司实力博弈的重要战场，降低设备门槛、完善技术是AR目前发展的迫切需求，也是国内外一直在追求的方向。

参考文献：

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