cookieOptions = {...}; .增強現實技術(AR)在監控與相關影像應用的發展概述 - 3S Market「全球智慧科技應用」市場資訊網

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2019年11月1日 星期五

INCAST: Interactive Camera Streams for Augmenting Surveillance Cams


增強現實技術(AugmentedReality,簡稱 AR),是一種即時地計算攝影機影像的位置及角度,並加上相應圖像、影像、3D 模型的技術,這種技術的目標是在螢幕上,把虛擬世界套在現實世界並進行互動。

除了看清楚你自己的世界,還可以親身體驗別人的世界,這就是增強現實(AR)技術帶來的衝擊效果之一。這種技術 1990 年提出。隨著隨身電子產品 CPU 運算能力的提升,預期增強現實的用途將會越來越廣。
而這一技術可以說是安控行業發展的新機會。

  
透過 AR 等技術與影像圖像算法、影像壓縮及傳輸、雲計算、大數據等科學技術的深度融合,影像監控系統作為關鍵性內容的輸入端和圖像、數據的處理端。

立足 VR/AR 用戶體驗,可以有效針對虛擬現實場景,強化其內容拼接、色差消除、景深調整、數據處理、結構化數據提取和分析等技術處理效果,為用戶提供浸入式的影像感知體驗,助力AR產品實現良好的體感交互,為影像監控行業創造出嶄新的行業應用和市場需求,推動影像監控系統在民用、商用等領域,得到更為廣泛的應用。
  
一、技術原理
Augmented Reality 簡稱 AR,也被稱為擴增現實。

增強現實技術,它是一種將真實世界訊息,和虛擬世界訊息「無縫」整合的新技術,是把原本在現實世界的一定時間、空間範圍內,很難體驗到的實體訊息(視覺訊息、聲音、味道、觸覺等),透過電腦等科學技術,模擬仿真後再疊加,將虛擬的訊息應用到真實世界,被人類感官所感知,從而達到超越現實的感官體驗。真實的環境和虛擬的物體,即時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。
  
增強現實技術,不僅展現了真實世界的訊息,而且將虛擬的訊息同時顯示出來,兩種訊息相互補充、疊加。在視覺化的增強現實中,用戶利用頭盔顯示器,把真實世界與電腦圖形多重合成在一起,便可以看到真實的世界圍繞著它。
  
增強現實技術包含了多媒體、3D 建模、即時影像顯示及控制、傳測感器融合、即時跟蹤及註冊、場景融合等新技術與新手段。增強現實提供了在一般情況下,不同於人類可以感知的訊息。
  
二、主要特點
AR 系統具有三個突出的特點:

真實世界和虛擬的訊息整合

具有即時交互性

是在 3D 尺度空間中增添定位虛擬物體。AR 技術可廣泛應用於多等領域。
  
三、組成形式
一個完整的增強現實系統,是由一組緊密聯結、即時工作的硬體組件,與相關的軟體系統協同實現的,常用的有如下三種組成形式。

(一)Monitor-Based
在基於電腦顯示器的 AR 實現方案中,攝影機攝取的真實世界圖像輸入到電腦中,與電腦圖形系統產生的虛擬景像合成,並輸出到螢幕顯示器。使用者從螢幕上,看到最終的增強場景圖片。它雖然簡單,但不能帶給用戶多少沈浸感。Monitor-Based 增強現實系統實現方案如下圖所示:

  Monitor-based增強現實系統
  
(二)光學透視式
頭盔式顯示器(Head-mounteddisplays,簡稱 HMD)被廣泛應用於虛擬現實系統中,用以增強用戶的視覺沈浸感。增強現實技術的研究者們,也採用了類似的顯示技術,這就是在 AR 中廣泛應用的穿透式 HMD。

根據具體實現原理又劃分為兩大類,分別是基於光學原理的穿透式 HMD(OpticalSee-throughHMD)和基於影像合成技術的穿透式 HMD(VideoSee-throughHMD)。光學透視式增強現實系統實現方案如下圖所示:

  光學透視式增強現實系統
  
光學透視式增強現實系統具有簡單、解析度高、沒有視覺偏差等優點,但它同時也存在著定位精度要求高、延遲匹配難、視野相對較窄和價格高等不足。
  
(三)影像透視式
影像透視式增強現實系統,採用的基於影像合成技術的穿透式 HMD(VideoSee-through HMD),實現方案如圖 5 所示:

  影像透視式增強現實系統
  
四、應用領域
AR 技術不僅在與 VR 技術相類似的應用領域,諸如尖端武器、飛行器的研製與開發、數據模型的可視化、虛擬訓練、娛樂與藝術等領域具有廣泛的應用,而且由於其具有能夠對真實環境進行增強顯示輸出的特性,在醫療研究與解剖訓練、精密儀器製造和維修、軍用飛機導航、工程設計和遠端機器人控制等領域,具有比VR技術更加明顯的優勢。
醫療領域醫生可以利用增強現實技術,輕易地進行手術部位的精確定位。
軍事領域部隊可以利用增強現實技術,進行方位的辨識,獲得即時所在地點的地理數據等重要軍事數據。
古蹟復原和數位化文化遺產保護文化古蹟的訊息,以增強現實的方式提供給參觀者,使用者不僅可以透過 HMD 看到古蹟的文字解說,還能看到遺址上殘缺部分的虛擬重構。
工業維修領域過頭盔式顯示器,將多種輔助資訊顯示給用戶,包括虛擬儀表的面板、被維修設備的內部結構、被維修設備零件圖等。
網路影像通訊領域該系統使用增強現實和人臉跟蹤技術,在通話的同時,在通話者的臉部即時疊加一些如帽子、眼鏡等虛擬物體,在很大程度上提高了影像對話的趣味性。
電視轉播領域過增強現實技術,可以在轉播體育比賽的時候,即時的將輔助訊息疊加到畫面中,使得觀眾可以得到更多的息。
娛樂、遊戲領域增強現實遊戲可以讓位於全球不同地點的玩家,共同進入一個真實的自然場景,以虛擬替身的形式,進行網絡對戰。
旅遊、展覽領域人們在瀏覽、參觀的同時,透過增強現實技術,將接收到途經建築的相關資料,觀看展品的相關數據資料。
市政建設規劃採用增強現實技術,將規劃效果疊加真實場景中,以直接獲得規劃的效果。
水利水電勘察設計在水利水電勘察設計領域,3D 協同設計穩步發展,可能會在不遠的將來,取代傳統的 2D 設計,AR 技術在設計領域的應用,為水利水電 3D 模型的應用,提供了更好的展示手段,使得 3D 模型與 2D的設計、施工圖紙能更加緊密地結合起來。

AR 技術在勘察設計領域中,可以有效地應用於即時方案比較、設計元素編輯、3D 空間綜合資訊整合、輔助決策和設計方案多方參與等方面。
安控領域增強現實作為一個新型的人機接口和仿真工具,受到了安控行業熱切的關注,得到了廣泛的應用,顯示出增強現實巨大的市場潛力,充分的發揮了創造力,是人類智慧的一種擴展,提供了各種各樣的應用,對生產生活都產生了很深遠的影響。
隨著技術的不斷發展,AR 也將不斷的增強,特別是隨著輸入和輸出設備的價格不斷下降,隨著影像顯示品質的提高,功能強大,且易於使用的軟體越來越實用化。AR的應用必將日益增長。
五、發展歷史
增強現實顯示器,將電腦生成的圖形,疊加到真實世界中。自從二十世紀七十年代早期,Pong 進入電子遊戲廳以來,視訊遊戲走進我們的生活,已經有 30 多年了,但是一直局限在螢幕中的 2D 世界中,而增強現實這一新技術的到來,將透過增強我們的見、聲、聞、觸和聽,進一步模糊真實世界,與電腦所生成的虛擬世界之間的界線。
從虛擬現實(創建身臨其境的、電腦生成的環境)和真實世界之間的光譜來看,增強現實更接近真實世界。增強現實將圖像、聲音、觸覺,和氣味按其存在形式,添加到自然世界中。

由此可以預見視訊遊戲,會推動增強現實的發展,但是這項技術將不僅僅局限於此,而會有無數種應用。從旅行團到軍隊的每個人,都可以透此技術,將電腦生成的圖像,放在其視野之內,並從中獲益。
增強現實將真正改變,我們觀察世界的方式。想像您自己行走在或者驅車行駛在路上。透過增強現實顯示器(最終看起來像一副普通的眼鏡),資訊化圖像將出現在您的視野之內,並且所播放的聲音,將與您所看到的景象保持同步。這些增強訊息將隨時更新,以反映當時大腦的活動。
微軟公司於 2015 年 1 月 22 日發佈的 HoloLens 全像眼鏡。
六、全球現狀
作為新型的人機接口和仿真工具,AR 受到的關注日益廣泛,並且已經發揮了重要作用,顯示出了巨大的潛力。AR 是充分發揮創造力的科學技術,為人類的智慧擴展提供了強有力的手段,對生產方式和社會生活,產生了巨大的深遠的影響。
隨著技術的不斷發展,其內容也勢必將不斷增加。而隨著輸入和輸出設備價格的不斷下降、影像顯示品質的提高,以及功能很強大,但易於使用的軟體的實用化,AR 的應用必將日益成長。

AR 技術在人工智慧、CAD、圖形仿真、虛擬通訊、遙感、娛樂、模擬訓練等,許多領域帶來了革命性的變化。
總體來講,增強現實在全球皆處於起步階段,許多虛擬現實領域的企業已經開始專注於「增強現實」的研發和應用。
目前全世界一些企業,已開始在 AR 領域進行佈局:Fortem 公司已經成功實施一些 3D/AR 概念的監控平台,還有大家熟悉的 Milestone/AXIS/Avigilon/BOSCH/Genetec 等知名安控公司;對岸的大華在公佈年報同時,強調強化 AR 的研究佈署;而高新興去年年底,策略性入股了蟻視科技(專注於虛擬現實、增強現實、全像現實等穿戴式設備的新興公司);中視典數字科技研發的 VRP12.0,就整合了增強現實的功能。

而台灣的安控廠商,好像在這塊領,還沒聽到很具體的發展!?事實上,很多國際公司對台灣的影像處理領域,還是抱有高度合作的興趣,台灣廠商應該擴大對國際的接觸,不能因與對岸的螞蟻雄兵,以及巨大的競爭對手,而忽略自己過去的優勢!397180124

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