网络化移动AR及其在现实生活中的用例

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摘要:该演示展示了一种使用HTML作为其结构内容来实现网络化移动增强现实的新方法,同时对其在现实生活中的应用进行展示。Insight是一个可以执行基于HTML5制作的增强现实App的移动端增强现实浏览器。通过拓展物理对象的URL,我们可以像建立DOM元素一样建立用于移动增强现实应用的对象,同时还能够通过标准HTML文档中的DOM事件来控制它们的行为以及交互。一种新的CSS媒体类型被定义以用来增强虚拟对象。在这个模型中我们引入了PLACE的感念,它是一个可以让用户被定位的物理空间模型。通过这种方法,移动端的AR应用可以进行无缝地开发作为当下网络生态系统中常见的HTML文档。网络化的移动端AR拥有着诸多优点:它可以利用所有的网络资源而不需要进行重新加工,它的生产效率也较高,同时还能够进行无缝地开发。最后它在我们现实生活中的许多场景都能够得到很好的应用,比如说购物、娱乐、教育以及制造业等。

关键词:创作环境、内容结构、移动增强现实、现实生活、网络架构、万维网

 1.简介:

增强现实内容需要像处理虚拟空间一样来处理实际的物理空间。为了实现这些异构环境的统一的显示,Ahn等人提出了一种用于网络增强现实的内容构建方法。这个展示主要将目光集中在了网络化移动增强现实的优点上:1)所有种类的网络资源都可以不经过改造来作为增强信息,2)AR内容依靠HTML文档而来无缝生产环境带来了极高的生产效率,同时它还可以应用于许多领域,例如购物、娱乐、教育和制造等。我们还将用现实生活中的实际用例来展示移动AR的强大能力。

 2.AR内容的网络化方法

 2.1 AR信息网络化模型

HTML在现代的网络系统中被广泛地用来展示信息。其中最主要的原因是其简单的内容结构、系统的模块化以及信息资源的丰富多样。从体系结构的角度来看,网络有着能够连接虚拟世界与现实世界的潜力。在网络信息模型中,资源是一个元点可以被超链接所达到,而超链接又是由URI来进行标记的。在这里作为资源的概念在发展着:资源可以是在现实世界中任何东西、包括物理实体,如对象和场所。网络化的AR信息模型包括了AR的内容结构以及常见的网络。

2.2 HTML中的AR内容

HTML同时也具备着成为包含物理资源的AR内容的一个容器的潜力。超链接允许一个HTML文档去包含物理资源。物理资源也可以被直接嵌入到HTML文档之中。被链接的资源将会在文档被渲染的第一时间被呈现。图1展示了网络化的AR信息是如何使用资源来构建适应当前网络架构的物理环境被呈现的。该引用物理资源的方法不同于一般的HTML文档,因为一个物理资源不属于一个HTML元素。为了在当前的网络标准下避免冲突,我们不添加新的HTML元素或者属性来处理物理资源。相反,我们使用CSS,在分离HTML的表示逻辑的同时引用物理资源。它通过一个额外的、不对文档内容做出修改的样式表来从物理环境中传递信息到应用当中。因此,它使得重用网络生态系统中的大量HTML内容成为了可能。

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图1:AR信息的网络化模型

2.3 Insight增强现实网络浏览器

网络化的移动端AR提供了AR网络浏览器与内容之间的完全分离,其中浏览器负责提供跟踪与渲染功能,而内容负责来处理增强数据的表示。使用Insight的内容结构包括HTML5,CSS3以及Javascript,这和目前大部分的网页结构都是相同的。App的程序逻辑可以使用javascript库来进行实现,所以该AR内容和相应的应用逻辑部分是很容易被重复使用的。

 3.现实生活中的用例

该演示介绍了一些基于HTML5的增强现实的Web应用程序(ARWebApps)在Insight网络浏览器下的实例。在这里我们使用平板电脑来作为运行的平台,提供渲染基于HTML5的增强现实内容和显示图像以及与用户之间的交互功能等。同时还有一台用于内容管理(CMS)的计算机,它使架设在本地的Web服务器,用来现实Web应用程序以及其资源是如何组织架构的。

访问者可以使用大量的针对不同现实生活领域开发的的增强现实网络应用。这些应用程序主要分为两个部分,首先,这个演示展示了不进行任何重新处理就能使用所有种类的网络资源的革命性能力;演示中包含了在购物以及制造业领域的信息搜索应用。多样化的应用显示了网络化AR内容创作的效率。ARWebApps的用户体验是完全便携的,这点是得益于应用逻辑层与物理对象以及运行环境的完全分离。

3.1增强现实书本检查

一旦Insight网络浏览器辨认出了预定义的目标特征,目标特征标记点就会在数据库中匹配相应的URI然后将这个URI传输给亚马逊的网络商店链接器。通过使用这种目标URI,目标的HTML页面会从亚马逊被取回同时被转化为目标语义的数据格式。使用这种目标语义数据我们可以看到目标的信息(比如说书和蓝光光盘)和静态布局所需要的信息过滤器(图2a)。然后,实时视图管理器获得了静态布局,跟踪位置数据和AR浏览器中的屏幕相关参数。综合这些数据信息,AR内容布局就会被动态地联系与增强到目标之上。

3.2 3DIY-holic

3DIY-holic是一个增强现实辅助的设计与制造辅助平台,它从深度摄像头来取得3D的点云数据,这不仅仅用来辨识现实世界中的实际物体,同时还能被用在CAD模型的交互虚拟以及自由视角观察上。这个例子展示了网络化移动端AR在自动搜索和下载一系列适配实际物理对象CAD模型(图2b)以及快速使用这个模型来作为增强数据的能力(图2c)。

3DIY-holic使用深度摄像头与移动设备的组合来辨识和评估物理对象的信息,比如说生产的序列号和几何属性(位置与朝向等)信息。然后系统使用之前的辨识结果去取回适合这个物体的一系列CAD模型。在模拟和定义CAD模型适配物体最佳参数之后把所选定的候选对象以虚拟、增强的方式显示在实际物体之上。最后用户在用户界面上显示的候选者中选择一个最后的结果。通过这种增强现实的方式,不具备高水平的专业知识的用户也可以轻松并且无缝地去进行CAD/CAM相关的任务。

3.3娱乐

在这里展示在娱乐领域的实际用例:通过使用Insight AR网络浏览器,AR明信片相比模拟的明信片可以包括更多的内容(图2d)。爵士AR演示了一个例子:它提供了一套书,在这书上包含了一个压缩光盘的爵士标签以及爵士音乐解释信息。(图2e)

3.4教育

AR网络应用在教育领域的实例也将被展示:“转动地球”这个应用让用户了解了大量全球的环境问题。(图2f)“我的身体里”相比图像方式是一种更为有趣的教学方式。(图2g)“联系册”帮助学生可以不通过对测试中的错误纪录在本区进行学习。(图2h)“AR寻宝游戏”是一个互动教育工具,鼓励3-5岁的儿童去学习新的英语单词(图2i)。一个AR交互书本可以使得儿童与增强对象的交互成为可能(图2j)。所有这些实例表明:这种网络化的移动端AR技术有利于Web友好环境下的内容供应。

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图2:网络化的移动端增强现实在实际生活中的最佳实践例子



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