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75年的创新:增强现实双筒望远镜

75年的创新系列突出了从1946年SRI成立到今天的开创性创新。每周,SRI都会发布一项创新,直到2021年11月成立75周年。

比真实更真实:增强现实双筒望远镜

科幻小说给世界带来了一些奇妙的想法,人类被看似不可能的技术迷住了,比如“星际迷航”的全息甲板。但其中一些技术,可能看起来很奇怪,只有在遥远的未来才能实现,多亏了科技创新者,它们正在成为我们日常生活的一部分。

增强现实(AR)就是这样一种技术。AR并不新鲜-事实上,它最早出现在20世纪60年代。然而,它的应用和商业用途直到最近才得到更充分的探索。

在2010年代初,SRI国际的计算机视觉技术实验室开始探索AR双筒望远镜的潜在应用。2013年,该团队在电气和电子工程师协会(IEEE)关于混合和增强现实的会议上分享了他们的研究成果,并在IEEE出版物“可视化和计算机图形学报”上分享了他们的研究成果。这个团队因这项工作获得了最佳论文奖。

SRI国际增强型手持双筒望远镜

SRI在开发尖端技术方面有着悠久的历史。甚至在AR双筒望远镜之前,SRI就是增强现实领域的老手,他开发了一种在棒球比赛直播电视上显示基于AR的广告的原型系统,这导致了电视足球广播中使用的“先下黄线”。SRI团队认识到,有一个令人信服的理由给双筒望远镜增加AR功能,这样的设备将“方便地改善大规模户外增强现实场景的体验,因为远距离的增强对于肉眼来说似乎太小了。”该团队还意识到,AR双筒望远镜需要比传统的AR耳机更容易使用,并努力确保双筒望远镜不需要任何笨重的硬件或特殊的眼镜。“first-down yellow line

AR双筒望远镜最初的使用案例是为了满足军事训练和救灾的需要。然而,该团队也预见了在消费场合的应用,如观鸟和运动。AR的一个有价值的功能是,可以将信息标签和标签插入到用户的视图中,并且这些信息也可以与其他人共享。然而,将增强现实添加到手持双筒望远镜并不是一件容易的事情。开发手持式便携式AR双筒望远镜需要SRI处理诸如持续的手和身体运动等挑战,以创建将AR图像“精确地、无抖动和无漂移地插入”到眼睛视图中。双筒望远镜还必须足够紧凑,足够轻,才能正常使用。

用AR双筒望远镜实现精确视觉

SRI的AR双筒望远镜设计的独特之处在于确保增强-以插入对象的形式-在显示器上看起来稳定。当双筒望远镜正常使用时,任何抖动或漂移都会影响观众的体验,并降低增强效果。AR双筒望远镜由几个组件组成:

  • 广视场(FOV)镜头:用于背景和恢复双筒望远镜的3D位置和方向
  • 窄视距镜头:用于增强和提高跟踪精度
  • 惯性测量单元(IMU):一种跟踪角速度和加速度的微机电(MEM)系统
  • 全球定位系统(GPS):一种用于位置估计的基于卫星的定位和导航系统
  • 磁力计:测量地球磁场,用于与方位估计有关的测量

双筒望远镜的镜头间可以安放两台相机。设计团队创建了一种导航算法,将摄像机和传感器的数据结合在一起。研究小组使用了视觉地标匹配和全景机制,以允许快速校正方向并将漂移降至最低。IMU和GPS提供了无抖动的实时姿态估计,以提供精确的增强。

这些AR双筒望远镜也可以共享数据。例如,用户可以在AR视图中标记和标记感兴趣的对象,并与其他AR设备共享该信息。

该团队在多次现场模拟军事前沿观察员训练演习中展示了AR双筒望远镜的实用性。演示将固定旋转翼飞机、地面车辆和武器效果与真实场景相结合。

增强现实的真实性

AR现在可以在很多地方找到,从在房间里显示目录物品的家具店应用程序到医疗应用程序。SRI继续致力于AR的军事、工业、教育和企业应用,例如军事防御战术和培训,AR用于维护和维修,建筑助手,诵读困难培训等。SRI继续推进使AR成为现实所需的技术。dyslexia training

资源

T.Oskper,M.Sizintsev,V.Branzoi,S.Samarasekera和R.Kumar,“增强现实双筒望远镜”,在IEEE关于可视化和计算机图形的学报,Vol.21,第5期,第611-623页,2015年5月1日,DOI:10.1109/TVCG.2015.2408612.

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