Wat is augmented reality - technologie, voorbeelden en geschiedenis

what is augmented reality technology

Deze uitgebreide tutorial legt uit wat Augmented Reality is en hoe het werkt. Leer ook over de technologie, voorbeelden, geschiedenis en toepassingen van AR:

Deze tutorial begint met het uitleggen van de basisprincipes van Augmented Reality (AR), inclusief wat het is en hoe het werkt. Vervolgens kijken we naar de belangrijkste toepassingen van AR, zoals samenwerking op afstand, gezondheid, gaming, onderwijs en productie, met rijke voorbeelden. We behandelen ook de hardware, apps, software en apparaten die in augmented reality worden gebruikt.

Deze tutorial gaat ook in op de vooruitzichten van de augmented reality-markt en de problemen en uitdagingen rond de verschillende augmented reality-onderwerpen.

Wat je leert:

• Wat is augmented reality?
  • Augmented Reality-definitie
  • Soorten AR
    • # 1) Op markeringen gebaseerde AR
    • # 2) Markerloze AR
    • # 3) Projectgebaseerde AR
    • # 4) Op superpositie gebaseerde AR
  • Korte geschiedenis van AR
• Hoe werkt AR - technologie erachter
  • Augmented Reality-technologie
  • Apparaten en componenten van AR
  • Voordelen van AR
• Augmented Reality versus Virtual Reality versus Mixed Reality
• Augmented Reality-toepassingen
  • AR-voorbeeld in het echte leven
  • Ontwikkelen en ontwerpen voor AR
• Gevolgtrekking
  • Aanbevolen literatuur

Wat is augmented reality?

Met AR kunnen virtuele objecten in real-time overlay in real-world omgevingen worden gelegd. De onderstaande afbeelding toont een man die de IKEA AR-app gebruikt om zijn droomhuis te ontwerpen, te verbeteren en te leven.

(beeld bron ​

Augmented Reality-definitie

Augmented Reality wordt gedefinieerd als de technologie en methoden die het mogelijk maken om objecten en omgevingen in de echte wereld te overlappen met virtuele 3D-objecten met behulp van een AR-apparaat, en om het virtuele te laten communiceren met de echte objecten om de bedoelde betekenissen te creëren.

In tegenstelling tot virtual reality die probeert een volledige, realistische omgeving te herscheppen en te vervangen door een virtuele, gaat augmented reality over het verrijken van een beeld van de echte wereld met computergegenereerde afbeeldingen en digitale informatie. Het probeert de perceptie te veranderen door video, infographics, afbeeldingen, geluid en andere details toe te voegen.

Binnen een apparaat dat AR-inhoud creëert; virtuele 3D-beelden worden over objecten uit de echte wereld heen gelegd op basis van hun geometrische relatie. Het apparaat moet de positie en oriëntatie van objecten met betrekking tot anderen kunnen berekenen. Het gecombineerde beeld wordt geprojecteerd op mobiele schermen, AR-brillen, enz.

Aan de andere kant zijn er apparaten die door de gebruiker worden gedragen om AR-inhoud door een gebruiker te kunnen bekijken. in tegenstelling tot headsets voor virtuele realiteit die gebruikers volledig onderdompelen in gesimuleerde werelden, AR-brillen niet. De bril maakt het mogelijk om een ​​virtueel object op het object in de echte wereld toe te voegen, bijvoorbeeld, AR-markeringen op machines plaatsen om reparatiegebieden te markeren.

Een gebruiker die de AR-bril gebruikt, kan het echte object of de omgeving om zich heen zien, maar verrijkt met het virtuele beeld.

Hoewel de eerste toepassing in het leger en de televisie was sinds het ontstaan ​​van de term in 1990, wordt AR nu toegepast op gaming, onderwijs en training en op andere gebieden. Het meeste wordt toegepast als AR-apps die op telefoons en computers kunnen worden geïnstalleerd. Tegenwoordig is het verbeterd met technologie voor mobiele telefoons zoals GPS, 3G en 4G, en teledetectie.

Soorten AR

Er zijn vier typen augmented reality: AR zonder marker, op marker gebaseerde, op projectie gebaseerde en op superpositie gebaseerde AR. Laten we ze een voor een in detail bekijken.

# 1) Op markeringen gebaseerde AR

Een marker, een speciaal visueel object, zoals een speciaal teken of zoiets, en een camera worden gebruikt om de digitale 3D-animaties te starten. Het systeem berekent de oriëntatie en positie van de markt om de content effectief te positioneren.

Op markeringen gebaseerd AR-voorbeeld: Een op markeringen gebaseerde mobiele AR-inrichtingsapp.

(beeld bron ​

# 2) Markeringsloze AR

Het wordt gebruikt in evenementen-, zakelijke en navigatie-apps, bijvoorbeeld, de technologie gebruikt locatiegebaseerde informatie om te bepalen welke inhoud de gebruiker in een bepaald gebied krijgt of vindt. Het kan GPS, kompassen, gyroscopen en versnellingsmeters gebruiken, zoals ook op mobiele telefoons kan worden gebruikt.

Het onderstaande voorbeeld laat zien dat een Marker-loze AR geen fysieke markeringen nodig heeft om objecten in een echte ruimte te plaatsen:

(beeld bron ​

# 3) Projectgebaseerde AR

Dit soort gebruikt synthetisch licht dat op de fysieke oppervlakken wordt geprojecteerd om de interactie van de gebruiker met de oppervlakken te detecteren. Het wordt gebruikt op hologrammen zoals in Star Wars en andere sci-fi-films.

De onderstaande afbeelding is een voorbeeld van een zwaardprojectie in AR-projectgebaseerde AR-headset:

(beeld bron ​

# 4) Op superpositie gebaseerde AR

In dat geval wordt het originele item geheel of gedeeltelijk vervangen door een augmentatie. In het onderstaande voorbeeld kunnen gebruikers een virtueel meubelstuk met een schaal in de IKEA Catalogus-app over een kamerafbeelding plaatsen.

IKEA is een voorbeeld van op superpositie gebaseerde AR:

Korte geschiedenis van AR

1968 ​ Ivan Sutherland en Bob Sproull creëerden 's werelds eerste hoofddisplay met primitieve computergraphics.

Het zwaard van Damocles

(beeld bron ​

1975 ​ Videoplace, een AR-lab, is gemaakt door Myron Krueger. De missie was om menselijke bewegingsinteracties te hebben met digitale dingen. Deze technologie werd later gebruikt op projectoren, camera's en silhouetten op het scherm.

Myron Krueger

(beeld bron ​

gratis youtube naar mp4 video-downloader

1980: EyeTap, de eerste draagbare computer die voor het oog werd gewonnen, ontwikkeld door Steve Mann. EyeTap nam beelden op en legde er andere op. Het kan worden gespeeld door hoofdbewegingen.

Steve Mann

(beeld bron ​

1987 ​ Een prototype van een Heads-Up Display (HUD) is ontwikkeld door Douglas George en Robert Morris. Het toonde astronomische gegevens over de echte hemel.

Automotive HUD

1990 ​ De term augmented reality is bedacht door Thomas Caudell en David Mizell, onderzoekers van het bedrijf Boeing.

David Mizell

dot net interviewvragen en antwoorden voor ervaren

Thomas Caudell

(beeld bron ​

1992: Virtual Fixtures, een AR-systeem, is ontwikkeld door Louise Rosenberg van de Amerikaanse luchtmacht.

Virtuele armaturen:

(beeld bron ​

1999: Frank Deigado en Mike Abernathy en hun team van wetenschappers ontwikkelden nieuwe navigatiesoftware die landingsbanen en straatgegevens kon genereren uit een helikoptervideo.
2000: ARToolKit, een open-source SDK, is ontwikkeld door een Japanse wetenschapper Hirokazu Kato. Het werd later aangepast om met Adobe te werken.
2004: Op helm gemonteerd AR-systeem voor buiten, gepresenteerd door Trimble Navigation.
2008: AR-reisgids voor mobiele Android-apparaten gemaakt door Wikitude.
2013 tot op heden: Google Glass met Bluetooth-internetverbinding, Windows HoloLens - AR-bril met sensoren om HD-hologrammen weer te geven, Niantic's Pokemon Go-game voor mobiele apparaten.

Slimme bril:

(beeld bron ​

Hoe werkt AR - technologie erachter

De eerste is het genereren van afbeeldingen van echte omgevingen. Ten tweede wordt er technologie gebruikt waarmee 3D-beelden over de beelden van echte objecten heen kunnen worden gelegd. De derde is het gebruik van technologie om gebruikers in staat te stellen te communiceren en zich bezig te houden met de gesimuleerde omgevingen.

AR kan worden weergegeven op schermen, brillen, handhelds, mobiele telefoons en op het hoofd gemonteerde displays.

Lees ook = >> Beste AR-slimme bril

Als zodanig hebben we mobiele AR, hoofduitrusting AR, slimme bril AR en webgebaseerde AR. Headsets zijn meeslepender dan op mobiele apparaten en andere typen. Slimme brillen zijn draagbare AR-apparaten die first-person views bieden, terwijl voor webgebaseerde geen apps hoeven te worden gedownload.

Configuraties van AR-bril:

(beeld bron ​

Het maakt gebruik van S.L.A.M. technologie (gelijktijdige lokalisatie en mapping) en dieptetrackingtechnologie voor het berekenen van de afstand tot het object met behulp van sensorgegevens, naast andere technologieën.

Augmented Reality-technologie

AR-technologie maakt realtime augmentatie mogelijk en deze augmentatie vindt plaats binnen de context van de omgeving. Animaties, afbeeldingen, video's en 3D-modellen kunnen worden gebruikt en gebruikers kunnen objecten in natuurlijk en synthetisch licht zien.

Visueel gebaseerde SLAM:

(beeld bron ​

Simultane lokalisatie en mapping (SLAM) -technologie is een set algoritmen die gelijktijdige lokalisatie- en mappingproblemen oplossen.

SLAM gebruikt kenmerkpunten om gebruikers te helpen de fysieke wereld te begrijpen. Met de technologie kunnen apps 3D-objecten en -scènes begrijpen. Het maakt het mogelijk om de fysieke wereld onmiddellijk te volgen. Het maakt ook het overlappen van digitale simulaties mogelijk.

SLAM gebruikt een mobiele robot, zoals technologie voor mobiele apparaten, om de omgeving te detecteren en vervolgens een virtuele kaart te maken; en traceer zijn positie, richting en pad op die kaart. Afgezien van AR wordt het gebruikt op drones, luchtvoertuigen, onbemande voertuigen en robotreinigers, bijvoorbeeld, het maakt gebruik van kunstmatige intelligentie en machine learning om locaties te begrijpen.

Kenmerkendetectie en matchings worden gedaan met behulp van camera's en sensoren die kenmerkpunten vanuit verschillende gezichtspunten verzamelen. De triangulatietechniek leidt vervolgens de driedimensionale locatie van het object af.

In AR helpt SLAM het virtuele object in een echt object te plaatsen en te mengen.

Op erkenning gebaseerde AR: Het is een camera om markeringen te identificeren, zodat een overlay mogelijk is als er een markering wordt gedetecteerd. Het apparaat detecteert en berekent de positie en oriëntatie van de markering en vervangt de echte wereldmarkering door zijn 3D-versie. Vervolgens berekent het de positie en oriëntatie van anderen. Door de markering te draaien, wordt het hele object gedraaid.

Locatie gebaseerde aanpak. Hier tDe simulaties of visualisaties worden gegenereerd op basis van gegevens die zijn verzameld door GPS, digitale kompassen, versnellingsmeters en snelheidsmeters. Het komt heel vaak voor bij smartphones.

Dieptetracking-technologie: Dieptekaart-trackingcamera's zoals Microsoft Kinect genereren een realtime dieptekaart door verschillende technologieën te gebruiken om de realtime afstand van objecten in het volggebied vanaf de camera te berekenen. De technologieën isoleren een object van de algemene dieptekaart en analyseren het.

Het onderstaande voorbeeld is van handmatige tracking met behulp van diepte-algoritmen:

(beeld bron ​

Trackingtechnologie voor natuurlijke kenmerken: Het kan worden gebruikt om starre objecten te volgen tijdens een onderhouds- of montagetaak. Een meertraps volgalgoritme wordt gebruikt om de beweging van een object nauwkeuriger te schatten. Markertracering wordt als alternatief gebruikt naast kalibratietechnieken.

Het overlappen van virtuele 3D-objecten en animaties op objecten uit de echte wereld is gebaseerd op hun geometrische relatie. Uitgebreide face-tracking-camera's zijn nu beschikbaar op smartphones zoals iPhone XR, die TrueDepth-camera's heeft voor betere AR-ervaringen.

Apparaten en componenten van AR

Kinect AR-camera:

(beeld bron ​

Camera's en sensoren: Dit omvat AR-camera's of andere camera's, bijvoorbeeld, op smartphones 3D-beelden maken van objecten uit de echte wereld om ze ter verwerking te verzenden. Sensoren verzamelen gegevens over de interactie van de gebruiker met de app en virtuele objecten en verzenden deze voor verwerking.

Verwerkingsapparatuur: AR-smartphones, computers en speciale apparaten gebruiken grafische afbeeldingen, GPU's, CPU's, flash-geheugen, RAM, Bluetooth, WiFi, GPS, enz. Om de 3D-beelden en sensorsignalen te verwerken. Ze kunnen snelheid, hoek, oriëntatie, richting enz. Meten.

Projector: AR-projectie omvat het projecteren van gegenereerde simulaties op AR-headsetlenzen of andere oppervlakken om te bekijken. Dit maakt gebruik van een miniatuurprojector.

Hier is een video: eerste smartphone AR-projector

Reflectoren: Reflectoren zoals spiegels worden op AR-apparaten gebruikt om menselijke ogen te helpen virtuele beelden te bekijken. Een reeks kleine gebogen spiegels of dubbelzijdige spiegels kan worden gebruikt om licht naar de AR-camera en het oog van de gebruiker te reflecteren, meestal om het beeld goed uit te lijnen.

Mobiele toestellen: Moderne smartphones zijn zeer geschikt voor AR omdat ze ingebouwde gps, sensoren, camera's, versnellingsmeters, gyroscopen, digitale kompassen, displays en GPU / CPU's bevatten. Verder kunnen AR-apps op mobiele apparaten worden geïnstalleerd voor mobiele AR-ervaringen.

De onderstaande afbeelding is een voorbeeld van AR op iPhone X:

(beeld bron ​

Head-Up Display of HUD: Een speciaal apparaat dat AR-gegevens projecteert naar een transparant scherm om te bekijken. Het werd eerst gebruikt bij de opleiding van militairen, maar nu wordt het gebruikt in de luchtvaart, auto, productie, sport, enz.

AR-bril ook wel smart glasses genoemd: Een slimme bril is bedoeld voor het weergeven van meldingen bijvoorbeeld, van smartphones. Ze omvatten onder meer Google Glasses, Laforge AR-brillen en Laster See-Thru.

AR-contactlenzen (of slimme lenzen): Deze worden gedragen om in contact te komen met het oog. Fabrikanten zoals Sony werken aan lenzen met extra features zoals de mogelijkheid om foto's te maken of data op te slaan.

AR-contactlenzen worden gedragen in contact met het oog:

(beeld bron ​

c ++ willekeurig zweven tussen 0 en 1

Virtuele retinale displays: Ze creëren afbeeldingen door laserlichten in het menselijk oog te projecteren.

Hier is een video: virtuele retinale weergave

Voordelen van AR

Laten we eens kijken naar enkele voordelen van AR voor uw bedrijf of organisatie en hoe u dit kunt integreren:

• Integratie of adoptie is afhankelijk van uw use case en toepassing. Misschien wilt u het gebruiken voor het bewaken van onderhouds- en productiewerkzaamheden, virtuele walkthroughs van onroerend goed uitvoeren, producten adverteren, ontwerp op afstand stimuleren, enz.
• Tegenwoordig kunnen virtuele paskamers helpen om het aankooprendement te verminderen en aankoopbeslissingen van kopers te verbeteren.
• Verkopers kunnen interessante AR-merkinhoud produceren en publiceren en er advertenties in invoegen, zodat mensen hun producten kunnen leren kennen wanneer ze de inhoud bekijken. AR verbetert de betrokkenheid.
• Bij de productie helpen AR-markeringen op afbeeldingen van productieapparatuur projectmanagers om het werk op afstand te volgen. Het vermindert de noodzaak om digitale kaarten en planten te gebruiken. Bijvoorbeeld, een apparaat of machine kan op locatie worden gericht om te bepalen of het op de juiste positie past.
• Meeslepende real-life simulaties leveren pedagogische voordelen op voor leerlingen. Simulaties in game-based learning en training hebben psychologische voordelen en vergroten de empathie onder leerlingen, zoals onderzoekers hebben aangetoond.
• Medische studenten kunnen AR- en VR-simulaties gebruiken om eerst en zoveel mogelijk operaties te proberen zonder hoge budgetten of onnodige verwondingen bij patiënten, allemaal met onderdompeling en bijna-echte ervaringen.

De onderstaande afbeelding laat zien hoe AR wordt toegepast in medische opleidingen voor een chirurgiepraktijk:

(beeld bron ​

• Met AR kunnen toekomstige astronauten hun eerste of volgende ruimtemissie proberen.
• AR maakt virtueel toerisme mogelijk. AR-apps kunnen bijvoorbeeld routebeschrijvingen geven naar gewenste bestemmingen, de borden op straat vertalen en informatie geven over sightseeing. EEN goed voorbeeld is een gps-navigatie-app. AR-content maakt bijvoorbeeld de productie van nieuwe culturele ervaringen mogelijk, waarbij extra realiteit aan musea wordt toegevoegd.
• Augmented reality wordt verwacht uitbreiden tot $ 150 miljard in 2020 ​Het breidt zich meer uit dan virtual reality met $ 120 miljard vergeleken met $ 30 miljard. AR-apparaten zullen naar verwachting in 2023 2,5 miljard bereiken.
• Het ontwikkelen van eigen merkapplicaties is een van de meest gebruikelijke manieren waarop bedrijven AR-technologie gebruiken. Bedrijven kunnen nog steeds advertenties plaatsen op AR-platforms en inhoud van derden, licenties voor ontwikkelde software kopen of ruimtes huren voor hun AR-inhoud en doelgroepen.
• Ontwikkelaars kunnen AR-ontwikkelingsplatforms zoals ARKit en ARCore gebruiken om applicaties te ontwikkelen en AR te integreren in zakelijke applicaties.

Augmented Reality versus Virtual Reality versus Mixed Reality

Augmented reality is vergelijkbaar met virtual reality en mixed reality, waarbij beide proberen virtuele 3D-simulaties van objecten uit de echte wereld te genereren. Mixed reality mixt echte en gesimuleerde objecten.

Alle bovenstaande gevallen gebruiken sensoren en markeringen om de positie van virtuele en echte objecten te volgen. AR gebruikt de sensoren en markeringen om de positie van objecten uit de echte wereld te detecteren en vervolgens om de locatie van gesimuleerde objecten te bepalen. De AR geeft een afbeelding weer om naar de gebruiker te projecteren. In VR, dat ook wiskundige algoritmen gebruikt, reageert de gesimuleerde wereld op basis van de bewegingen van het hoofd en de ogen van de gebruiker.

Hoewel VR de gebruiker isoleert van de echte wereld om ze volledig onder te dompelen in gesimuleerde werelden, is AR gedeeltelijk immersive.

=> Aanbevolen literatuur - AR versus VR: een vergelijking

Mixed reality combineert zowel AR als VR. Het omvat de interactie van zowel de echte wereld als virtuele objecten.

Augmented Reality-toepassingen

AR-voorbeeld in het echte leven

• Elements 4D is een leerapplicatie voor scheikunde die AR gebruikt om scheikunde leuker en boeiender te maken. Hiermee maken studenten papieren blokjes van de elementblokken en plaatsen deze voor hun AR-camera's op hun apparaten. Ze kunnen dan representaties zien van hun chemische elementen, namen en atoomgewichten. Leerlingen kunnen de kubussen samenbrengen om te zien of ze reageren en om chemische reacties te zien.

(beeld bron ​

• Google Expeditions, waar Google cardboards gebruikt, stelt studenten van over de hele wereld al in staat om virtuele rondleidingen te doen voor studies over geschiedenis, religie en aardrijkskunde.
• Met Human Anatomy Atlas kunnen studenten meer dan 10.000 3D-modellen van het menselijk lichaam in zeven talen verkennen, zodat studenten de onderdelen leren, hoe ze werken en hun kennis verbeteren.
• Touch Surgery simuleert de chirurgische praktijk. In samenwerking met DAQRI, een AR-bedrijf, kunnen medische instellingen hun studenten zien opereren op virtuele patiënten.
• De mobiele app van IKEA is beroemd in het doorlopen en testen van onroerend goed en thuisproducten. Andere apps zijn onder meer de Pokemon Go-app van Nintendo voor gaming.

Meer informatie = >> Voorbeelden van Augmented Reality-toepassingen

Ontwikkelen en ontwerpen voor AR

AR-ontwikkelplatforms zijn platforms waarop u AR-apps kunt ontwikkelen of coderen. Voorbeelden omvatten ZapWorks, ARToolKit, MAXST voor Windows AR en smartphone AR, DAQRI, SmartReality, ARCore van Google, Windows 'Mixed Reality AR-platform, Vuforia en ARKit van Apple. Sommige maken de ontwikkeling mogelijk van apps voor mobiel, andere voor PC en op verschillende besturingssystemen.

AR-ontwikkelingsplatforms stellen ontwikkelaars in staat apps verschillende functies te geven, zoals ondersteuning voor andere platforms zoals Unity, 3D-tracking, tekstherkenning, maken van 3D-kaarten, cloudopslag, ondersteuning voor enkele en 3D-camera's, ondersteuning voor slimme brillen,

Verschillende platforms maken de ontwikkeling van op markeringen gebaseerde en / of locatiegebaseerde apps mogelijk. Functies waarmee u rekening moet houden bij het selecteren van een platform zijn onder meer kosten, platformondersteuning, ondersteuning voor beeldherkenning, 3D-herkenning en tracking is een zeer belangrijke functie, ondersteuning voor platforms van derden zoals Unity van waaruit gebruikers AR-projecten kunnen importeren en exporteren en kunnen integreren met andere platforms, ondersteuning voor cloud- of lokale opslag, GPS-ondersteuning, SLAM-ondersteuning, enz.

De AR-apps die met deze platforms zijn ontwikkeld, ondersteunen een groot aantal functies en mogelijkheden. Ze kunnen het mogelijk maken om inhoud te bekijken met een of een reeks AR-brillen met vooraf gemaakte AR-objecten, ondersteuning voor reflectiemapping waar objecten reflecties hebben, realtime beeldtracering, 2D- en 3D-herkenning,

Sommige SDK- of softwareontwikkelingskits maken de ontwikkeling van apps mogelijk door middel van slepen en neerzetten, terwijl andere kennis van codering vereisen.

Met sommige AR-apps kunnen gebruikers vanaf het begin hun eigen AR-inhoud ontwikkelen, uploaden en bewerken.

Gevolgtrekking

In deze augmented reality hebben we geleerd dat technologie het mogelijk maakt virtuele objecten in real-world omgevingen of objecten te overlappen. Het maakt gebruik van een combinatie van technologieën, waaronder SLAM, dieptetracking en natuurlijke feature-tracking, en objectherkenning, onder andere.

Deze tutorial met augmented reality ging in op de introductie van AR, de basisprincipes van de werking, de technologie van AR en de toepassing ervan. We hebben eindelijk overwogen wat de beste praktijk is voor diegenen die geïnteresseerd zijn in integratie en ontwikkeling voor AR.

Aanbevolen literatuur

• Augmented Reality-voorbeelden | Nieuwste AR-voorbeelden
• Wat is augmented reality - technologie, voorbeelden en geschiedenis
• 10 BESTE Augmented Reality-brillen (slimme brillen) in 2021
• Top 10 beste augmented reality-apps voor Android en iOS
• AR versus VR: verschil tussen augmented versus virtual reality
• Wat is virtual reality en hoe werkt het?
• Toekomst van virtual reality - markttrends en uitdagingen
• 10 BESTE VR-apps (Virtual Reality-apps) voor Android en iPhone (2021 SELECTIEF)