آموزش واقعیت افزوده (AR)

آنچه در این صفحه می خوانید:

• معرفی واقعیت افزوده (AR)
• تفاوت بین واقعیت مجازی و واقعیت افزوده
• تکنولوژی های واقعیت افزوده (AR)
• کاربرد واقعیت افزوده (AR)

معرفی واقعیت افزوده (AR)

واقعیت افزوده (AR) تجربه تعاملی از محیط دنیای واقعی است که در آن اشیاء ساکن در دنیای واقعی با اطلاعات ادراک شده توسط رایانه بهبود می یابند، گاهی اوقات در چندین روش حسی از جمله دیداری، شنیداری، هاپتیک، جسمی و بویایی پیاده سازی می شوند. AR را می توان به عنوان سیستمی تعریف کرد که سه ویژگی اساسی را برآورده می کند: ترکیبی از دنیاهای واقعی و مجازی، تعامل در real-time و ثبت دقیق سه بعدی اشیاء مجازی و واقعی. اطلاعات حسی پوشاننده می تواند سازنده باشد (یعنی افزودنی به محیط طبیعی) یا مخرب باشد (یعنی نقاب کردن محیط طبیعی). این تجربه به طور یکپارچه با دنیای جسمی در هم تنیده شده است به گونه ای که به عنوان جنبه غوطه وری از محیط واقعی درک می شود. به این ترتیب، واقعیت افزوده، درک مداوم شخص از محیط دنیای واقعی را تغییر می دهد، در حالی که واقعیت مجازی کاملاً جایگزین محیط دنیای واقعی کاربر با شبیه سازی شده می شود. واقعیت افزوده به دو اصطلاح عمدتا مترادف مرتبط است: واقعیت مختلط و واقعیت واسطه رایانه.

ارزش اصلی واقعیت افزوده روشی است که در آن اجزاء دنیای دیجیتال به ادراک شخص از دنیای واقعی می پردازند،و نه به عنوان نمایش ساده داده ها بلکه از طریق ادغام احساسات همه جانبه، که به عنوان قسمت های محیط طبیعی درک می شوند. اولین سیستم های کاربردی AR که تجربه واقعی واقعیت مختلط را برای کاربران فراهم می کردند، در اوایل دهه 1990 اختراع شدند، با شروع سیستم Virtual Fixtures که در آزمایشگاه آرمسترانگ نیروی هوایی ایالات متحده در سال 1992 ساخته شد. تجارب واقعیت افزوده تجاری برای اولین بار در مشاغل تفریحی و بازی معرفی شدند. پس از آن، برنامه های واقعیت افزوده صنایع تجاری از جمله آموزش، ارتباطات، پزشکی و سرگرمی را گسترش داده اند. در آموزش، با اسکن یا مشاهده تصویر با دستگاه تلفن همراه یا با استفاده از تکنیک های AR بدون مارک، به محتوا دسترسی پیدا می کنید. نمونه ای که مربوط به صنعت ساخت و ساز است کلاه ایمنی برای کارگران ساختمانی است که اطلاعات مربوط به اماکن ساختمانی را نشان می دهد.

واقعیت افزوده برای بهبود محیط ها یا موقعیت های طبیعی و ارائه تجربیات غنی شده ادراکی مورد استفاده قرار می گیرد. با کمک فن آوری های پیشرفته AR (به عنوان مثال اضافه کردن بینایی رایانه ای، ترکیب دوربین های AR در برنامه های هوشمند و تشخیص شی) اطلاعات مربوط به دنیای واقعی اطراف کاربر تعاملی و دستکاری شده دیجیتالی می شود. اطلاعات در مورد محیط و اشیاء آن در دنیای واقعی پوشانده شده است. این اطلاعات می تواند مجازی یا واقعی باشد، به عنوان مثال دیدن سایر اطلاعات واقعی سنجیده یا اندازه گیری شده مانند امواج رادیویی الکترومغناطیسی که در هم ترازی دقیق با مکان واقع شده در فضا قرار گرفته اند. واقعیت افزوده همچنین در جمع آوری و به اشتراک گذاری دانش ضمنی، پتانسیل های زیادی دارد. تکنیک های تقویت به طور معمول در زمان واقعی و در زمینه معنایی با عناصر محیطی انجام می شوند. اطلاعات ادراکی گاه با اطلاعات تکمیلی مانند نمرات مربوط به فیلم زنده از رویداد ورزشی همراه است. این مزایای استفاده از هر دو فناوری واقعیت افزوده و پیشرفت فناوری نمایشگر (HUD) است.

تفاوت بین واقعیت مجازی و واقعیت افزوده

در واقعیت مجازی (VR)، درک کاربران از واقعیت کاملاً مبتنی بر اطلاعات مجازی است. در واقعیت افزوده (AR) به کاربر اطلاعات اضافی تولید شده توسط رایانه ارائه می شود که درک آنها از واقعیت را تقویت می کند. به عنوان مثال، در معماری، VR می تواند برای ایجاد شبیه سازی پیاده روی از داخل ساختمان جدید استفاده شود و AR می تواند مورد استفاده قرار گیرد تا ساختارها و سیستم های ساختمان را که به شدت از زندگی واقعی گرفته شده اند نشان دهند.

تکنولوژی های واقعیت افزوده (AR)

سخت افزار

اجزای سخت افزاری برای واقعیت افزوده عبارتند از: پردازنده، صفحه نمایش، سنسورها و دستگاه های ورودی. دستگاه های محاسباتی موبایل مدرن مانند تلفن های هوشمند و تبلت دارای این عناصر هستند که اغلب شامل دوربین و سنسورهای سیستم میکروالکترومکانیکی (MEMS) مانند شتاب سنج، GPS و قطب نما هستند و آنها را به سیستم عامل های AR مناسب تبدیل می کنند. دو واقعیت وجود دارد که در واقعیت افزوده استفاده می شود: موج برهای پراکندگی و موج برهای بازتابنده.

نرم افزار و الگوریتم ها

معیار اصلی سیستم های AR این است که چگونه آن ها تقویت ها را با دنیای واقعی ادغام می کنند. این نرم افزار باید مختصات دنیای واقعی، مستقل از دوربین و تصاویر دوربین را بدست آورد. این فرآیند ثبت نام تصویر نام دارد و از روش های مختلف بینایی رایانه ای استفاده می کند که بیشتر مربوط به ردیابی ویدیو است. بسیاری از روش های بینایی رایانه ای از واقعیت افزوده، از بینایی به ارث می رسند.

معمولاً آن روش ها از دو بخش تشکیل شده اند. مرحله اول شناسایی نقاط علاقه، نشانگرهای موثق یا جریان نوری در تصاویر دوربین است. در این مرحله می توانید از روش های تشخیص ویژگی مانند تشخیص گوشه، تشخیص حباب، تشخیص لبه یا آستانه و سایر روش های پردازش تصویر استفاده کنید. مرحله دوم سیستم مختصات در دنیای واقعی را از داده های بدست آمده در مرحله اول بازیابی می کند. برخی از روش ها فرض می كنند كه اشیاء با هندسه شناخته شده (یا نشانگرهای معتبر) در صحنه حضور دارند. در برخی از این موارد، ساختار صحنه 3D باید از قبل محاسبه شود. اگر بخشی از صحنه ناشناخته باشد، بومی سازی و نقشه برداری همزمان (SLAM) می توانند موقعیت های نسبی را نقشه برداری کنند. اگر اطلاعاتی در مورد هندسه صحنه در دسترس نباشد، از ساختار روش های حرکتی مانند تنظیم بسته نرم افزاری استفاده می شود. روش های ریاضی مورد استفاده در مرحله دوم شامل: هندسه پروژکتیو (قطبی)، جبر هندسی، نمایش چرخش با نقشه نمایی، فیلترهای کالمان و ذرات، بهینه سازی غیرخطی، آمار قوی.

Auguped Reality Markup Language یک استاندارد داده است که در کنسرسیوم Open Geospatial Open تهیه شده است، که از دستور زبان XML برای توصیف مکان و شکل ظاهری اشیاء مجازی در صحنه و همچنین الزامات ECMAScript به اجازه دسترسی پویا به ویژگی های اشیاء مجازی را می دهد. برای فعال کردن توسعه سریع برنامه های واقعیت افزوده، برخی از کیت های توسعه نرم افزار (SDK) ایجاد شده اند.

کاربرد واقعیت افزوده (AR)

واقعیت افزوده برای چندین سال است که در محافل توسعه نرم افزار موضوعی داغ است، اما با انتشار محصولاتی مانند Google Glass، مورد تمرکز و توجه مجدد شده است. واقعیت افزوده فناوری است که بر روی الگوریتم های تشخیص دید مبتنی بر رایانه کار می کند تا با استفاده از دوربین دستگاه شما، به تقویت صدا، فیلم، گرافیک و سایر ورودی های مبتنی بر حسگر در اشیاء دنیای واقعی کمک کند. این یک روش خوب برای ارائه اطلاعات در دنیای واقعی و ارائه آن به صورت تعاملی است تا عناصر مجازی بخشی از دنیای واقعی شوند.

واقعیت افزوده اطلاعاتی را در زمینه دید شما به نمایش می گذارد و می تواند شما را به دنیای جدیدی ببرد که دنیای واقعی و مجازی کاملاً با هم در هم هستند. این فقط به دستگاه های رومیزی یا موبایل محدود نمی شود. همانطور که گفته شد، گوگل گلس، کامپیوتر پوشیدنی با صفحه نمایش نوری، نمونه ای عالی است. یک مورد استفاده واقعیت افزوده ساده: کاربر تصویر شی در دنیای واقعی را ضبط می کند و سکوی زیرین نشانگر را ردیابی می کند، این باعث می شود تا شی مجازی را در بالای تصویر دنیای واقعی اضافه کند و روی صفحه دوربین شما نمایش دهد.

• برنامه های کاربردی AR می توانند به ستون فقرات صنعت آموزش تبدیل شوند. برنامه هایی در حال توسعه هستند که متن، تصاویر و فیلم ها و همچنین برنامه های درسی در دنیای واقعی را تعبیه می کنند.
• صنایع چاپ و تبلیغات برای نمایش محتوای دیجیتالی در بالای مجلات دنیای واقعی برنامه هایی را تولید می کنند.
• مسافران با کمک AR می توانند فقط با نشان دادن منظره یاب دوربین خود به سوژه ها به اطلاعات زمان واقعی مکان های تاریخی دسترسی پیدا کنند.
• AR در توسعه برنامه های ترجمه که می تواند متن را به زبان های دیگر برای شما تفسیر کند، مفید است.
• برنامه های مبتنی بر موقعیت مکانی AR اشکال عمده برنامه های AR هستند. کاربران می توانند به اطلاعات مربوط به نزدیکترین مکان ها نسبت به موقعیت فعلی دسترسی پیدا کنند. آنها می توانند اطلاعات مربوط به مکان ها را بدست آورند و بر اساس بررسی های کاربران انتخاب کنند.
• با کمک موتور یونیتی، از AR برای توسعه بازی های 3D در real-time استفاده می شود.