Система дополненной реальности

С развитием информационных технологий все большую популярность у автопроизводителей приобретают системы дополненной реальности. Конструктивно такая система представляет собой интерактивный дисплей, наложенный на поверхность автомобиля (стекла или элементы кузова). В зависимости от предназначения системы дополненной реальности можно разделить на две группы - системы для водителя и системы для пассажиров.

Системы дополненной реальности для водителя

Одним из направлений развития систем дополненной реальности для водителя является проецирование интерактивной информации на лобовое стекло автомобиля. Данные системы построены на технологии проекционного дисплея. Так как информация о движении автомобиля находится на уровне глаз водителя, он не отвлекается от вождения и обеспечивается безопасность движения.

Компания Continental работает над системой дополненной реальности AR-HUD (Augmented reality head-up display, дословно - проекционный дисплей дополненной реальности). Помимо показателей (скорость, ограничения скорости, полоса движения, навигационные указатели, адаптивный круиз-контроль), традиционных для проекционного дисплея, система AR-HUD выводит на лобовое стекло информацию, непосредственно связанную с ситуацией на дороге.

Используя данные о скорости движения, цифровые карты местности, координаты GPS-позиционирования система AR-HUD рассчитывает модель окружающей среды и выводит на лобовое стекло следующую интерактивную информацию:

• виртуальная траектория движения при использовании навигационной системы;
• цветовая индикация расстояния до впереди идущего автомобиля при использовании адаптивного круиз-контроля;
• подсвечивание дорожной разметки при использовании системы движения по полосе.

Компания Jaguar Land Rover работает над различными системами дополненной реальности. В концептуальной разработке под названием Virtual Windscreen (Виртуальное лобовое стекло) с помощью проекционного дисплея планируется реализовать несколько интерактивных функций:

1. указание полосы движения и рекомендации по торможению (для оптимизации маршрута на лобовое стекло выводится виртуальная полоса движения, которая накладывается на дорожное полотно; для обозначения рекомендаций по торможению используется изменение цвета виртуальной полосы движения от зеленого до красного);
2. сравнение своих результатов движения с виртуальными гонками (для улучшения собственных показателей движения используется изображение виртуального автомобиля из своих предыдущих кругов или заездов других участников);
3. виртуальные конусы для обучения вождению (для оптимального позиционирования автомобиля на дороге и совершенствования собственных навыков используются виртуальные дорожные конусы).

Jaguar Land Rover один из первых предложил на своих автомобилях технологию "прозрачных" элементов кузова. Перспективная система 360 Virtual Urban Windscreen («Панорамное виртуальное лобовое стекло») обеспечивает водителю полный круговой обзор, которому не препятствуют передние и центральные стойки.

Камеры, установленные на стойках, снимают обстановку снаружи автомобиля и передают ее на экран, расположенный на внутренней поверхности стоек. С помощью датчиков система отслеживает изменение направления движения автомобиля (датчик угла поворота рулевого колеса), направление взгляда водителя (внутренняя видеокамера) и делает "прозрачной" ту или иную стойку кузова.

Другая система от Jaguar Land Rover под названием Transparent Bonnet («Прозрачный капот») использует проекционный дисплей для визуализации подкапотного пространства автомобиля. Камеры, расположенные на решетке радиатора, обеспечивают виртуальную картинку поверхности дороги под машиной и положение передних колес при маневрировании.

Еще одной разновидностью системы дополненной реальности является система сквозного видения, которая позволяет смотреть сквозь впереди идущий автомобиль и, при необходимости, совершить безопасный обгон.

Дальше всех в разработке систем дополненной реальности для водителя пошли японские инженеры, предложившие систему "прозрачного" автомобиля.

Система дополненной реальности для пассажиров

Система дополненной реальности для пассажиров использует в качестве интерактивных дисплеев боковые окна. Возможности, которые предлагают данные системы, носят, в основном, развлекательный характер.

Специалисты Toyota и Копенгагенского института интерактивного дизайна представили концептуальную технологию под названием Window to the World (Окно в мир).

Система дополненной реальности основывается на использовании вместо окна транспортного средства прозрачного сенсорного экрана, реализующего интерактивный интерфейс. Разработка изменяет взаимоотношения между пассажирами автомобиля и окружающим их миром и ввиду своего развлекательного характера, рассчитана в основном на детей.

Система дополненной реальности включает пять основных функций:

1. рисование в движении (пассажир может использовать боковое окно как холст для рисования пальцами, при движении транспортного средства изображение интегрируется с окружающим внешним миром);
2. масштабирование внешних объектов (для того чтобы лучше разглядеть внешние объекты, пассажир может изменить размер их изображения);
3. перевод названий внешних объектов на иностранный язык (пассажир имеет возможность выбирать внешние объекты и получать в режиме реального времени перевод их названия на иностранный язык);
4. определение расстояния до внешних объектов (система дополненной реальности может транслировать расстояния до внешних объектов);
5. виртуальное звездное небо (автомобили, оборудованные панорамной крышей, могут отображать виртуальные созвездия и информацию о них на фоне фактического звездного неба).

Для реализации данных функций в левом нижнем углу бокового окна расположено всплывающее меню.

Другой разработкой в данном направлении является система «Окна возможности» (Windows of Opportunity, WOO), являющаяся продуктом автоконцерна General Motors. В основу системы положено использование интерактивных дисплеев в качестве задних автомобильных окон. Система WOO включает навигатор GPS и детскую развлекательную систему.

Программное обеспечение для развлекательной системы готовит компания Future Lab при Академии искусств и дизайна «Бецелаль» из Израиля. В настоящее время разработаны следующие программы:

• spindows (виртуальный глобус) – позволяет в режиме реального времени получать информацию об окружающей местности;
• foofu – позволяет детям рисовать на стеклах;
• otto – представляет собой анимационный персонаж, сопровождающий ребенка во время поездки.

Материалы: http://systemsauto.ru/another/augmented_reality.html

Современные технологии способны творить настоящие чудеса, о которых люди не могли помыслить еще 20-30 лет назад. Совсем недавно удивительна была мысль о существовании мобильного телефона, который можно носить с собой, а сейчас мы уже общаемся, даже не беря этот телефон в руки. Но прогресс идет все дальше, и сегодня уже сама реальность дополняется виртуальными объектами, которые мы можем не только видеть, но даже воздействовать на них. Речь идет о дополненной реальности.

Термин Augmented Reality (AR), который переводится как «дополненная реальность», был впервые предложен в 1990 г. исследователем Томом Коделом, который работал на корпорацию Boeing. О сути понятия «дополненная реальность» говорит само название — это технологии, которые дополняют реальность виртуальными элементами.

• об отображении виртуальных объектов на экране устройств — компьютеров, планшетов, телефонов, экранов;
• о просмотре виртуальных объектов посредством специальных очков и шлемов;
• о визуализации объектов в реальности.

Основной момент при использовании дополненной реальности — это наложение виртуальных (нереальных) объектов на реальность, их комбинирование. В этом существенное отличие дополненной реальности от виртуальной.

Дополненная реальность позволяет дополнить мир виртуальными объектами, звуками, образами. Она может быть интерактивной, т. е.:

• на виртуальные объекты можно воздействовать (например, прикоснуться на экране планшета к изображению щенка и увидеть, как он завиляет хвостом в ответ);
• с ними можно сфотографироваться (например, в интересной маске);
• с их помощью можно переходить на сайты и т. п., вариантов интерактивности дополненной реальности огромное множество.

В настоящее время в США и многих странах Европы дополненная реальность является важной составляющей крупного бизнеса, который стремится осваивать новые технологии и привлекать новых клиентов и партнеров. Кроме того, дополненная реальность там плотно обосновалась в таких социально-значимых сферах, как здравоохранение, образование и наука.

Согласно данным Forbes, пик развития технологии дополненной реальности (Technology of Augmented Reality) в мире — это ближайшие 5-10 лет. Пока этот рынок в нашей стране не слишком широк, однако исследователи сходятся во мнении, что дополненная реальность — это не временная мода, вполне вероятно, что совсем скоро она станет такой же обыденностью, как Wi-Fi или мобильная связь. И Россия никак не станет исключением.

Уже сейчас в нашей стране можно встретить яркие примеры применения дополненной реальности. Чаще всего ее используют в рекламе, так как AR — это едва ли не самый мощный инструмент для создания WOW-эффекта. Часто можно встретить доп. реальность в мобильных приложениях, детских игрушках, а еще она все активнее вживается в военную отрасль, здравоохранение и многие другие сферы в России. Примеры применения технологий дополненной реальности можно посмотреть в разделе «AR-всезнайка».

Следует признать, что в России при создании изделий с использованием AR-технологии по большей части пока используются зарубежные разработки. Прекрасные изделия, созданные креативными дизайнерами и разработчиками, воспроизводятся с помощью иностранных приборов (всем известные очки и шлемы дополненной реальности) или специальных браузеров, также разработанных иностранными компаниями. Это неудивительно — зарубежные компании-разработчики уже не первый год совершенствуют свои программы, которые позволяют создавать и воспроизводить AR.

Однако и в нашей стране есть разработчики, освоившие технологии дополненной реальности и создавшие отечественные программы. Одна из таких программ — «Тофар».

Дополненная реальность: какой она бывает?

Непривычному зрителю дополненная реальность кажется чем-то фантастическим. Самый простой ее вариант — когда в вашем смартфоне при наведении на картинку или предмет появляется какое-нибудь изображение — особого удивления, конечно, не вызывает. А вот варианты, когда на изображение можно воздействовать и оно как-то откликается, вызывают восторг перед новыми технологиями. А ведь это еще не самая яркая разновидность дополненной реальности.

[1] Итак, какой же бывает AR (дополненная реальность)? Как уже упоминалось, дополненная реальность — это соединение реального мира и неких нереальных объектов. Самый простой вариант — это изображение, 3D-модель или текст, которые появляются на экране смартфона при наведении его камеры на некую метку. Меткой может служить какое-то изображение или даже предмет. Такое использование технологии дополненной реальности весьма и весьма полезно. С его помощью можно получить информацию о достопримечательностях, посмотреть меню в ресторане, более наглядно познакомиться со школьными предметами и пр.

Кроме того, доп. реальность позволяет воздействовать на объект. Например, можно прикоснуться к модели рыцарских доспехов, провернуть их вокруг своей оси, разобрать на составные части и прочитать информацию о каждой из них. Интересный вариант для музеев, не так ли? Можно прикоснуться к изображению животного, и оно оживет: заговорит, потанцует, расскажет о себе. Такая игрушка приводит детей в полный восторг — это уже подтверждено на практике, в т. ч. и российскими разработчиками. Можно открыть дверцу виртуального автомобиля и посмотреть, как он выглядит внутри — отличный вариант для презентации на выставках, благодаря ему не нужно везти на выставку сам автомобиль.

[2] Следующий вариант — это та информация, которую мы можем видеть, надев шлем или очки дополненной реальности. Такая демонстрация выглядит гораздо более впечатляюще. Помните эти удивительные шлемы и очки героев фантастических фильмов, которые позволяли своим владельцам видеть некие графики, разговаривать по телефону, видеть сквозь стены и т. п.? Это и есть самая наглядная демонстрация дополненной реальности, которая в наше время уже вышла из ряда фантастики. Современные шлемы и очки дополненной реальности дополняют реальный мир виртуальными объектами, которые порой настолько реальны и так хорошо вписываются в окружающую обстановку, что вызывают бурю эмоций.

И последняя, самая, пожалуй, впечатляющая разновидность — это дополненная реальность, которую мы видим в реальном мире. Понять, что это означает, без иллюстраций практически невозможно. Технически — это сложнейшие модели, которые оживают, когда человек активирует некую метку. В результате перед изумленным взором в выставочных залах начинают разгуливать животные и персонажи кинофильмов, идет дождь и мелькают молнии.

[3] [4]

Немного особняком стоит такой вид дополненной реальности, которая объединяет непосредственно человека и виртуальный объект. Речь идет о виртуальных примерочных, программах, позволяющих сделать фотографию с каким-то изображением, которого в реальности нет, и т. п. Такой вид AR рассчитан на то, что виртуальными элементами дополняется сам человек, который смотрит, например, в зеркало с дополненной реальностью или видит себя в смартфоне через лицевую камеру.

Дополненная реальность имеет широчайшие возможности практически в любой сфере: как в коммерческой или развлекательной, так и в социальной. Дополняя реальный мир виртуальными объектами, AR-технология помогает, развлекает, обучает. Технологии дополненной реальности постоянно совершенствуются, поэтому можно не сомневаться: AR — это технология будущего.

На странице использованы изображения и (или) видеоматериалы из следующих источников:

Материалы: http://tofar.ru/dopolnennaya-realnost.php

The paper deals with the concept of augmented reality , augmented reality systems, in particular for mobile platforms, various AR-technology and frameworks, imaging techniques in augmented reality systems.

Системы дополненной реальности для мобильных платформ

А.В. Аверкина, О.Ю. Лазарева

Московский государственный университет печати имени Ивана Федорова 127550, Москва, ул. Прянишникова, 2А e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Еще в прошлом веке писатели фантасты так или иначе предполагали интеграцию реального и виртуального мира в самом недалеком будущем. Уровень развития мобильных технологий в наши дни -существенное подспорье тому факту, что, кажущиеся совсем недавно фантастическими, эти прогнозы имеют все шансы оказаться правдивыми. Уже сейчас виртуальная и дополненная реальность, пусть и новое, но уже вполне успешное и активно развивающееся направление информационных технологий.

Дополненная реальность (англ. аugmented reality, AR) - это технология наложения информации в форме текста, графики, аудио и других виртуальных объектов на реальные объекты в режиме реального времени [2]. Приложения с дополненной реальностью - это программные продукты, в которых физический мир дополнен цифровыми данными в реальном времени, при помощи мобильных компьютерных устройств, а также программного инструментария для работы с ними.

Дополненную реальность достаточно просто определить тремя основными признаками.

1. Комбинирование реального и виртуального миров.

3. Трехмерное представление объектов.

Существует мнение, что дополненная реальность - одна из разновидностей виртуальной, однако такое мнение в корне не верно из-за принципиального отличия алгоритмов взаимодействия с окружающей средой, которые AR-технология использует только для дополнения реального мира цифровыми объектами, в то время как VR технология полностью заменяет и конструирует новый искусственный мир.

Большинство инструментов для создания дополненной реальности кроссплатформенные, поэтому, независимо от мобильной платформы, для которой пишется приложение, инструментарий обязательно включает 2 элемента: SDK разработчик и экосистему AR-технологии.

Экосистема AR-технологии - это целый комплекс, включающий надстраиваемый над SDK пакет (Vuforia, Metatio), hardware-устройство для захвата изображения (Microsoft Kinect, PlayStation Eye, мобильные оптические сенсоры), гарнитуры для тестирования и использования (Vuzix M100, Google Glass).

Основной элемент экосистемы AR - надстраиваемый над SDK пакет для разработки связанных с дополненной реальностью элементов приложения (AR фреймворк). Самый распространенный, на данный момент, AR-фреймворк - Qualcomm Vuforia [7] в связке с SDK Unity 3D, специализирующийся на создание софта для операционных систем iOS, Android, Windows Phone, Blackberry OS и обладающий самым большим функционалом. Также существуют следующие AR-фреймворки:

• Metatio SDK - пакет, впервые использовавший облачную загрузку данных и встроенный Target Manager и специализирующийся именно на этом направлении. Был оптимизирован при поддержке и помощи Intel под ее платформы, благодаря чему на мобильных платформах Intel приложения с элементами дополненной реальности работают точнее и стабильнее, если разработаны в Metatio SDK [6].

• D'fusion - инструментарий разработчика для создания приложений дополненной реальности, обладающий высоким уровнем взаимодействия с движком Nvidia PhysX, что позволяет выйти на новый уровень в разработке программного обеспечения. Позволяет экспортировать 3D-объекты из программных продуктов компании Autodesk, таких как Autodesk Maya и Autodesk 3ds Max [5].

• AR-media - плагин для 3D-редакторов, таких как Autodesk Maya, Autodesk 3ds Max, SketchUp и Cinema 4D [3], позволяющий визуализировать цифровое рабочее пространство на рабочий стол пользователя, использую web камеру (рис. 1).

• Artoolkit - программная библиотека, использующая стандартный для всех AR инструментов алгоритм работы, зато полностью бесплатная и с открытым исходным кодом, оптимизированная для широкого перечня платформ [4].

Как же происходит сам процесс дополнения реальности? Для добавления цифрового объекта нужно в реальном мире обозначить объект-мишень (таргет), идентифицируя который, приложение может

Рис. 1. Создание дополненной реальности с помощью плагина AR-media

идентифицировать какой виртуальный объект с какими параметрами и где нужно расположить. Самый простой и распространенный таргет -простая картинка с большим количеством контрастных деталей, на основе которой и происходит дальнейшее распознавание того, что попало в объектив камеры.

Таргеты для 3D-объектов представляют собой прямоугольный параллелепипед, у которого стороны - простые таргеты изображений, или усеченный конус, у которого оба основания и боковая поверхность - так же простые таргеты. Существует возможность в качестве таргета задать рамку с любой картинкой внутри или текст. Помимо этого, в качестве таргета можно использовать картинку, полученную с камеры устройства непосредственно во время работы приложения. Особенно удобно то, что любая мишень не обязательно должна постоянно полностью находиться в кадре. Чтобы поворачивать дополненную сцену под самыми разными углами, достаточно небольшой части таргета.

Все таргеты, задействованные в приложении, можно хранить как внутри него в базе данных, так и использовать для этого облачный сервис.

Контент приложений с дополненной реальностью тоже обладает хорошим диапазоном возможностей. Основное содержимое -это 3D-модели, как статические, так и со сложной анимацией, видео и картинки. Так же можно добавить виртуальные кнопки, с которыми можно взаимодействовать реальными объектами. Например, прикосновение руки в камере к виртуальной кнопке вызывает запуск анимации объекта. Так же реальность можно не только дополнять, но и замещать, оперируя изображениями, которые поступают на камеру в реальном времени. Это используется, например, в кроссплатформенной мобильной программе-переводчике WorldLens (рис. 2).

Рис. 2. Перевод в режиме дополненной реальности в программе WorldLens

Для функционирования AR-приложений достаточно стандартного оптического сенсора и графического чипа любого мобильного устройства. Так же существуют более сложные и специализированные устройства, для работы с дополненной реальностью, например, Google Glass, Vuzix M100, Epson Moverio. Использование гироскопов в данных устройствах позволяет пользователю ориентироваться в пространстве, высококачественные оптические линзы выводят четкость изображение на новый уровень, графические чипы нового поколения значительно оптимизируют процесс стабилизации, в общем, на данный момент активно развивающаяся техническая и программная базы дополненной реальности открывают этому направлению широкоформатные перспективы.

Уже сейчас, дополненная реальность активно используется в медицине, а именно, для обучения медперсонала и повышения качества проводимых процедур, в полиграфии и образовательной сфере для более наглядного и интуитивно понятного восприятия материала, в сфере маркетинга, рекламы и бизнеса для повышения уровня заинтересованности потребителя и увеличения продаж за счет инновационной подачи информации, в урбанистке для расширения справочной системы и т.д.

Применение дополненной реальности при создании пользовательских интерфейсов является шагом к совершенствованию человеко-машинного взаимодействия за счет повышения естественности и удобства использования [1].

В перспективе, если учитывать, что уже существуют очки дополненной реальности, которые в недалеком будущем вполне могут заменить контактные линзы с тем же функционалом, а также то, с какой

скоростью развивается сама AR-технология, можно с уверенностью утверждать, что внедрение дополненной реальности во все сферы жизни общества - вопрос времени.

1. Кравцов А.А. Использование технологии дополненной реальности для визуализации виртуального объекта в реальном интерьере // Научный журнал КубГАУ. - 2012. - №84(10).

2. Яковлев Б.С, Пустов С.И. Классификация и перспективные направления использования технологии дополненной реальности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. - 2013. - № 3. - C. 484.

3. AR-media [Электронный ресурс]. URL: http://

www.armedia.it/index.php. (Дата обращения: 21.03.2015).

4. Artoolkit [Электронный ресурс]. URL: http://

www.hitl.washington.edu/artoolkit/. (Дата обращения: 21.03.2015).

5. D'Fusion Studio [Электронный ресурс]. URL: http://www.t immersion.com/products/dfusion-suite/dfusion-studio. (Дата обращения: 21.03.2015).

6. Metaio SDK: дополненная реальность стала полнее [Электронный ресурс]. URL: http://habrahabr.ru/company/intel/blog/198716/. (Дата обращения: 21.03.2015).

7. Qualcomm Vuforia [Электронный ресурс]. URL: https:// www.qualcomm.com/products/vuforia. (Дата обращения: 21.03.2015).

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-52970

Материалы: http://cyberleninka.ru/article/n/sistemy-dopolnennoy-realnosti-dlya-mobilnyh-platform