謝青伶+羅旭

一、AR技術(shù)簡介

AR（Augmented Reality）技術(shù)被稱為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，它是將眼前真實(shí)空間的圖象與虛擬的圖象疊加顯示。AR技術(shù)突破時(shí)空的限制，將圖像、音頻和視頻以及觸覺感知等數(shù)字信息或者計(jì)算機(jī)生成的信息實(shí)時(shí)地融合到真實(shí)環(huán)境里。與虛擬現(xiàn)實(shí)不同，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以讓用戶看到一個(gè)添加了虛擬物體的真實(shí)世界。這項(xiàng)技術(shù)致力于將計(jì)算機(jī)生成的物體疊加到現(xiàn)實(shí)景物上。它通過多種設(shè)備，如與計(jì)算機(jī)相連接的光學(xué)透視式頭盔顯示器，或配有各種成像原件的眼鏡等，讓虛擬物體能夠疊加到真實(shí)場景上，以便使它們一起出現(xiàn)在使用者的視場中。同時(shí)使用者可以通過各種方式來與虛擬物體進(jìn)行交互。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)有三個(gè)特點(diǎn)：

（1）把真實(shí)場景信息與虛擬信息相結(jié)合；

（2）可以實(shí)時(shí)地進(jìn)行人機(jī)交互；

（3）用于三維環(huán)境中。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成：

硬件

（4）計(jì)算機(jī)，如PC機(jī)或者移動設(shè)備；

（5）顯示器或者顯示屏；

（6）攝像機(jī)；

（7）跟蹤與傳感系統(tǒng)，如GPS、羅盤、加速度計(jì)等

（8）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；

（9）標(biāo)識物。

軟件：

（1）本地運(yùn)行的應(yīng)用軟件或程序；

（2）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

（3）內(nèi)容服務(wù)器。

二、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展

1968年，Ivan Sutherland創(chuàng)建了使用光學(xué)透視式頭盔顯示器的“達(dá)摩克利斯之劍”，是第一個(gè)已知的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，并且首次使用六自由度跟蹤器。1992年，Tom Caudell和David Mizell為波音公司計(jì)算機(jī)服務(wù)部的自適應(yīng)神經(jīng)系統(tǒng)研究與開發(fā)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的一款軟件，可以為波音公司制造部門設(shè)計(jì)鋪設(shè)電纜的位置上疊加顯示增強(qiáng)信息以幫助工作人員更好的處理工作任務(wù)。1996年，Jun Rekimoto 開發(fā)了NaviCam增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)原型系統(tǒng)，改進(jìn)了二維矩陣標(biāo)識物的設(shè)計(jì)思想，使得攝像機(jī)能更好的跟蹤真實(shí)環(huán)境物體，這一技術(shù)至今仍在使用。1999年，Hirokazu Kato在開源社區(qū)發(fā)布了ARToolKit軟件包，這個(gè)軟件包可以把虛擬物體融合進(jìn)真實(shí)場景視頻，使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器上使用，讓這一技術(shù)朝平民化普及。2000年，Bruce Thomas等制作了一款增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)版本的流行游戲Quake，這款游戲集成了六自由度跟蹤系統(tǒng)、GPS、數(shù)字羅盤和基于視覺的標(biāo)識物跟蹤技術(shù)。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的用途非常廣泛，可以被用在游戲、娛樂、體育、設(shè)計(jì)、教育、維護(hù)、醫(yī)學(xué)、商業(yè)、公共服務(wù)、軍事等各個(gè)方面。

在室內(nèi)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以更好的幫助工程項(xiàng)目各團(tuán)隊(duì)進(jìn)行方案的交流與理解。

三、室內(nèi)設(shè)計(jì)專業(yè)工作流程

室內(nèi)設(shè)計(jì)（Interior Design）也被稱為室內(nèi)建筑設(shè)計(jì)，我國民間俗稱裝修。是對建筑內(nèi)部空間進(jìn)行二次開發(fā)使之滿足該空間特定使用者的功能與審美需求。室內(nèi)設(shè)計(jì)的流程一般為 ：1.項(xiàng)目需求解讀、2.社會調(diào)研資料收集、3.方案設(shè)計(jì)（明確問題、發(fā)展方案、評價(jià)方案、交流方案、確定方案）、4.施工、5.驗(yàn)收評估，五個(gè)階段。在這五個(gè)階段中，前三個(gè)階段是設(shè)計(jì)師工作的主要環(huán)節(jié)。在工作過程中，設(shè)計(jì)師主要利用圖解思考的方式來設(shè)計(jì)、優(yōu)化方案。表達(dá)方式有手繪草圖、電腦繪制工程圖、電腦繪制效果圖（虛擬場景）、真實(shí)模型等。

四、AR技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

AR技術(shù)輔助增強(qiáng)室內(nèi)設(shè)計(jì)可以表現(xiàn)在以下幾個(gè)工作環(huán)節(jié)：

一、現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集階段：當(dāng)設(shè)計(jì)師接到任務(wù)后，要對原空間及環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可以使用平板電腦或者智能手機(jī)等數(shù)字終端設(shè)備記錄現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息。這個(gè)過程看似方便，但是在現(xiàn)場真實(shí)操作卻比較麻煩，效率低下費(fèi)時(shí)費(fèi)力，測量與記錄不同步。測量一個(gè)數(shù)據(jù)后，圖片存儲、導(dǎo)入、編輯、再導(dǎo)出需要一段時(shí)間才能進(jìn)入下一個(gè)數(shù)據(jù)的測量。因此，實(shí)操時(shí)還是采用傳統(tǒng)紙筆記畫的方式要簡便快捷。借助AR技術(shù)，可以將當(dāng)前用數(shù)碼設(shè)備拍照存儲的過程優(yōu)化，利用攝像頭實(shí)時(shí)攝取畫面，應(yīng)用交互技術(shù)在畫面上結(jié)構(gòu)處觸屏標(biāo)識出尺寸名稱等信息，再以截屏或其他方式即時(shí)存儲。這個(gè)操作方式比當(dāng)前的方法快捷很多，能將測量與記錄無縫結(jié)合。相比紙筆記錄下速度更快，并且可以記錄很多不方便紙面操作的細(xì)節(jié)信息。

二、方案表現(xiàn)階段：方案的設(shè)計(jì)通過各種圖紙表現(xiàn)，設(shè)計(jì)師的交流通過設(shè)計(jì)圖紙，但是設(shè)計(jì)師與甲方的交流就需要更直接的效果圖來展示方案。目前使用3Dsmax等軟件進(jìn)行虛擬室內(nèi)空間環(huán)境，不管是在屏幕上還是在紙張上，這種表現(xiàn)都是靜態(tài)的游離在真實(shí)環(huán)境之外的。如果引入AR技術(shù)，則可以將設(shè)計(jì)方案與現(xiàn)場空間環(huán)境融合來表現(xiàn)方案，使方案的表現(xiàn)能夠感知周圍環(huán)境，帶來更好的現(xiàn)場感、真實(shí)感和空間感，是即時(shí)、動態(tài)交互，非靜態(tài)的。能更科學(xué)的幫助確定方案。即使在“紙上談兵”時(shí)也可以通過智能終端對著平面圖紙掃描讓屏幕上平面圖的位置出現(xiàn)該設(shè)計(jì)方案的三維模型，用戶觀察評估方案就更直觀、理解圖紙更容易。

三、施工階段：工人通過閱讀施工圖與效果圖來形成施工的認(rèn)識。設(shè)計(jì)師到工地現(xiàn)場與工人交底。將施工圖紙上工人不理解的地方進(jìn)行溝通解釋，把設(shè)計(jì)概念與思路告訴工人。工人領(lǐng)會設(shè)計(jì)師意圖后就會輕松的完成圖紙工藝，若有與圖紙不符的情況，工人可以根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)給設(shè)計(jì)師提供更好的參考意見。如果利用AR技術(shù)，工人通過手機(jī)對施工節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位，手機(jī)屏幕作為交互界面會給出該節(jié)點(diǎn)的立體虛擬仿真圖像，并且與現(xiàn)場結(jié)合，工人會更容易理解節(jié)點(diǎn)等其他部分的工藝材料設(shè)計(jì)特點(diǎn)，施工起來就能做到胸有成竹。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)現(xiàn)在雖然在很多領(lǐng)域開始應(yīng)用，但仍是一項(xiàng)發(fā)展中的技術(shù)，從硬件到軟件都還有些不成熟的技術(shù)等待去完善，但是由于該技術(shù)應(yīng)用相比沉浸式的虛擬現(xiàn)實(shí)來說，它簡便靈活、與真實(shí)環(huán)境能完美接合的特點(diǎn)讓它具有廣闊的應(yīng)用前景。

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