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連接虛擬與現實 擴增實境走向商用化

上網時間: 2012年01月06日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:擴增實境  MAR  智慧手機  平板電腦  虛擬實境 

作者:江城

就在智慧手機和平板電腦發展得如火如荼,幾乎人手一機之際,這類行動商品也帶起了許多嶄新應用,其中,行動式擴增實境(Mobile Augmented Reality, AR)技術,正在為搭載照相模組的智慧手機和平板裝置開闢新應用領域,讓這些裝置與更多消費市場結合,以創造更大收益。

擴增實境事實上是虛擬實境的延伸,大約15~20年前,在PC產業才初成熟之時,人們就開始討論,如何將真實世界的使用者融入虛擬環境之中,這個虛擬環境可能是近端或遠端,如無人火星探測車,也是虛擬實境的一種應用。而今天業界談論的擴增實境,則是希望將虛擬世界與真實世界相結合,應用層面更加廣泛。

拜智慧手機之賜,今天的擴增實境已經在旅遊景點導覽或是商店廣告介紹中展開試驗性的部署了,國立台北大學資訊工程系教授黃俊堯說。“舉個例子,未來你在家裡用相機拍攝自己的身形後,便可上網挑選衣服,你的這個虛擬身形可以代替本人試穿適合的衣服。”

台北大學資工系針對擴增實境的發展已經有了初步成果。“擴增實境的技術核心有三點:三度空間定位;在真實世界提供虛擬服務;以及與真實世界互動,”黃俊堯表示。

整體而言,擴增實境的目的是得知使用者身在何處,再提供適地性的服務,稱之為適地性擴增實境(Location Based AR)。所以,在擴增實境中定位技術非常重要。定位技術又分為戶外追蹤及室內追蹤兩大部份。以戶外追蹤而言,目前最廣泛應用的就是GPS技術,但用過GPS的人都知道,目前最好的誤差值只能達到5公尺左右,因此,黃俊堯表示,他們花了2年時間開發了名為PGPS的演算法,可直接讀取GPS資料,知道目標正在走路、跑步或轉彎,它等於是利用人類的感知技術,直接從GPS資料得知使用者的行為動態,進而校正GPS資料,以及提供相關的迷路辨識與定向校正。

我們的演算法能將漂移誤差縮小到1公尺以內,同時由於PGPS並不是硬體,所以現在它已經能夠用在手機上了。不過,黃俊堯也強調,他的團隊仍在進行實驗,以確認絕對定位能否達到1公尺以內的目標。“這是純粹用GPS去判斷使用者行為的應用,甚至可以知道使用者是否迷路,”他表示。

據Juniper Research預估,2014年全球將有3.5億支手機安裝行動式擴增實境(MAR)應用軟體,衍生的商機可達7.32億美元;另外,到2015年以前,預計每年全球行動式擴增實境的應用軟體下載量將接近14億次。

這些數字代表著擴增實境不僅僅由於技術本身迷人因而吸引眾多研究人員投入,它還非常具有市場潛力,這也讓行動晶片巨擘高通(Qualcomm)深感興趣。

擴增實境實際上是一種成熟的技術,而且已經大量應用在商場廣告中,高通無線通信技術高級資深工程師凌璠說。“而今天,基於視覺(Visual-based)的擴增實境技術,則能夠在小範圍內達到精確定位,進一步擴展了它的應用範疇。”

試著想像一個場景,一個小女孩坐在餐桌前,桌上有一枝花,要讓一隻虛擬蜜蜂精確落在花上而不是別的地方,便需要更先進的繪圖處理和圖形追蹤演算法。過去,受限於晶片運算能力,這些演算法無法在手機上實現,但現在,拜半導體技術進步之賜,手機處理器已經能執行擴增實境的複雜運算過程了。

凌璠表示,基於視覺的擴增實境基本上需要四個步驟,首先是掃瞄影像中的所有物件,再將這些物件與資料庫中的所有物件比較,是否這些物件已存在於資料庫中。當物件識別出來以後便要定位,以得知物件在手機螢幕上的位置;最後是將擬的內容──文字或影像──疊加在實體上。而這些處理過程都能透過手機中的GHz等級處理器來完成,而且是以30fps的即時處理速度來完成。

“因為智慧手機有相機、電子羅盤、慣性感測器、GPS以及各式各樣的感測元件,因此人們開始思考,能不能在行動裝置上實現擴增實境?”黃俊堯說。一開始,手機中搭載擴增實境功能遇到的第一個挑戰,就是處理能力和缺乏相關的演算法。但現在幾乎都不是問題了。

具備擴增實境功能的企業行動應用,在2015年預計將超過3億美元,而且用途十分廣泛,從企業服務、醫療手術到反恐行動都可以包含在內。另外,到2015年以前,將有愈來愈多的廠商投入擴增實境的應用和服務開發行列,從品牌業者、零售商、手機廠商到晶片供應商,都已開始針對這項技術進行研發,預估2015年以前這個領域的全球總營收將逾15億美元,黃俊堯表示。


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