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AR行业五大疑问解答

日期:2020-12-21 点击数:3834

摘要:手机AR是AR吗?全景图像是VR吗?三维重建和SLAM是一个东西吗?TOF和LIDAR是同一种东西吗?RGB摄像头?鱼头摄像头?ToF摄像头?

想必大家对AR/VR眼镜已经不再陌生了,但是好像很多人都不清楚虚拟眼镜里的那些听起来就“高大上”的配件,而且对于一些概念与常识也很模糊。今天小编梳理了五个AR行业容易混淆的问题,带您走向“合格”AR人!

一、问:手机软件中的AR是AR吗?

答:很多人第一次接触的AR应该就是手机AR了,比如:支付宝扫五福、QQAR扫人民币、AR看房等等,还有很多微信小程序上的AR应用,但是这些在严格意义上来说都属于“伪AR”。

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AR,Augmented Reality增强现实,是对现实世界的信息增强,所以在AR中最重要的便是将虚拟信息叠加到现实世界中,从而起到对现实世界的信息增强作用。在此过程中“识别与叠加”的能力是很重要的,但是手机上的AR并没有真的“识别现实世界并将虚拟信息叠加到现实世界中”。

的确,我们在网上看到过许多类似基于苹果ARKit所设计出来的AR应用,但是这些手机中的AR与真正的AR眼镜的区别究竟在哪里呢?

我们通过手机看到AR虚拟信息的时候,其实看到的是手机屏幕中的二维图像或者视频,然后虚拟的信息叠加到这个二维图像或视频上;

我们通过AR眼镜看到的AR则是虚拟信息真真正正叠加到三维真实物体上的。

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换而言之,但我们当我们用手机看AR是,是经过手机镜头处理的,从视觉上来说,仅仅只是虚拟叠加到了手机屏幕中的二维图像或视频中;但是通过AR眼镜,我们看到的是实实在在的“虚拟”叠加到“现实”上,这才真正的符合了AR的定义。


二、问:全景图像、视频=VR吗?

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答:VR又称Virtual Reality虚拟现实,顾名思义VR提供的是虚拟的环境,VR的一大特点就是要求沉浸感,而且3D和6DOF是其最基本的要求。但是全景VR是VR吗?

仅从前文提到的VR最重要、最基本的特征来看,全景视频、图片是一个都不符合。就目前最常见的VR看房来说,我们的确能够通过手机上的软件VR全景视频中看到房子的各个细节,但是仅限于手机、电脑中观看就属于“假的VR视频”。因为它仅仅存在于二维屏幕中呈现,不是真正的3D,也不具备沉浸感;其次,用户使用手机观看全景视频时,无法在“虚拟的”房子中走动,是能通过点击点位来切换视角,也无法实现6DOF。所以,全景VR不是真正意义上的VR。

全景与VR的对比:

全景

VR

优点:

  制作周期快、价格低

沉浸式、3DOF、6DOF、无互动、高分辨率、成像清晰

缺点

3DOF、无互动、低分辨率、低帧率、畸变严重

、前期视频无法复用,一点出错只能重拍

周期长、成本高、真实感很难


三、问:三维重建和SLAM是一个东西吗?

答:SLAM(Sinultaneous Iocalization and Mapping)实时定位与地图构建,这个概念自在实在机器人领域运用的较多,后来逐渐应用到AR、无人驾驶领域。

对于这个概念,机器人领域中有一个非常通俗易懂的描述:我们将一个机器人至于它所未知的环境中,通过一边移动一边描述出该环境所对应的地图。那么实际上在整个机器人移动的过程中,“定位”也就是自己处于该环境的什么未知,是最重要的。

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三维重建(3D Reconstruction )是指对三维物体建立适合计算机表示和处理的数学模型,是在计算机环境下对其进行处理、操作和分析其性质的基础,也就是在计算机中建立表达客观世界的虚拟现实的关键技术。可以看到,三维重建是尽可能高精度的还原实体,因此在这个过程中对环境的“精确”建模才是最重要的。


四、问:TOF和LIDAR是同一种东西吗?

答:首先我们要了解TOF的概念,以及它在AR眼镜中酒精起到什么作用。

TOF(Time of Flight)译为飞行时间,比如很多“飞行时间传感器”就是TOF,那么它是怎么工作的呢?

ToF相机通过红外发射器发射调制过的光脉冲(不一定是红外线),遇到物体反射后,用接收器接收反射回来的光脉冲,然后计算从发射到反射回摄像头的时间差或相位差,并将数据收集起来,形成一组距离深度数据,从而得到一个立体的3D模型的成像技术。在这个过程中,对于时间的测量要有非常高的精度要求。

而这个ToF,就是实现上述所说的三维重建的一部分关键要素。通过ToF,能够使AR眼镜感知周围环境,加上IMU和鱼眼摄像头追踪,就能够完整的实现更完美的SLAM。这也就是为什么我们看到目前性价比还不错的几款MR眼镜,基本都是这个配置。

LIDAR是由于今年iPad Pro推出时,被大众所注意到的一个概念。LIDAR(Light Detection and Ranging)即光探测和测距,激光雷达。

在苹果官方说明中,苹果解释了LiDAR的工作原理:通过测量光触及物体并反射回来所需的时间,从而确定距离。

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看到这里是不是觉得和ToF就是一回事?

是的,LiDAR就是ToF的一种。但LiDAR属于ToF中的dToF(直接飞行传感器),而相对应的,还有另一种叫做iToF(间接飞行传感器)。dToF发出的是激光束,而iToF发出的是经过正弦波调制,明暗强度呈规律变换的光信号。但iToF的传感器反应速度没有dToF那么快,无法做到精确感知皮秒、纳秒级别的时间差。因此iToF 靠感知正弦波光信号的差异来“估算”其从发射到反射回来的距离。而dToF是激光直接测算距离。所以相比dToF,iToF只能在比较小的范围内测距。

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目前智能手机大多是iToF,AR眼镜上多是dToF。


五、问:RGB摄像头?鱼头摄像头?ToF摄像头?

答:RGB摄像头:每一个颜色都能用RGB(红,绿,蓝)三个变量来表示。摄像头通常是用三个独立的CCD传感器来获取三种彩色信号。顾名思义在AR眼镜中,RGB摄像头是用来做颜色采集的。

鱼眼摄像头:人眼集中注意力时所能看到的最大角度只有25度,但鱼眼摄像头能够接近180度,在常见的MR眼镜中,一般都是配备双鱼眼摄像头,配合IMU,能够进行6DoF追踪。而Hololens2则配备了4个。

ToF摄像头就是上面说的飞行时间传感器。

看完这篇文章,心中对AR/VR的疑惑是不是少了许多?每天一篇虚拟现实行业知识,小编带您走进AR/VR的世界。

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