AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)解析 開車就像開戰(zhàn)斗機(jī)

Augmented Reality增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（下稱AR技術(shù)）逐漸從電腦、電子產(chǎn)品進(jìn)入到汽車產(chǎn)品領(lǐng)域。我們熟悉的帶軌跡線的倒車可視功能其實(shí)就是一種較為簡單的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用。再進(jìn)階一點(diǎn)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是我們在一些高端車上看到的HUD（HeadUpDisplay）抬頭顯示技術(shù)。未來的十年，隨著AR技術(shù)的成熟，汽車上將越來越多地引入AR技術(shù)的應(yīng)用。就目前來看，駕駛員視野內(nèi)的圖像投影技術(shù)就是一個(gè)重要的發(fā)展方向。本文將詳細(xì)介紹AR技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及方向。

體驗(yàn)讀圖模式

●什么是AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)?

　　增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是指在真實(shí)世界的視野中通過計(jì)算機(jī)疊加上由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的感官輸入。該感官輸入包括聲音，視頻，圖形或GPS數(shù)據(jù)等元素。這項(xiàng)技術(shù)能夠增強(qiáng)人類對當(dāng)前環(huán)境的感知。而與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相對的是虛擬現(xiàn)實(shí)。虛擬現(xiàn)實(shí)采用完全虛擬的聲音，視頻，圖形等元素來模擬現(xiàn)實(shí)世界。

●AR技術(shù)廣泛用于飛機(jī)

　　飛機(jī)上采用的全息衍射技術(shù)就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)概念的一個(gè)應(yīng)用，其原理與汽車上采用的HUD投影技術(shù)類似。早在1988年，通用汽車便把HUD技術(shù)引入到汽車中，但由于成本過高而沒有被廣泛采用。相反，對于飛機(jī)這種價(jià)格高昂的交通工具來說，HUD的成本則顯得微乎其微，因而HUD技術(shù)從那時(shí)開始便被航空業(yè)廣泛采用。

　　上圖為美軍F-22戰(zhàn)斗機(jī)上的全息衍射平顯模塊。

　　戰(zhàn)斗機(jī)駕駛員有了全息衍射平顯，視野就會(huì)變成上圖那樣。

● 倒車可視、HUD抬頭顯示、全景影像都是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的成熟應(yīng)用

　　倒車可視功能一般會(huì)在倒車攝像頭圖像上疊加倒車軌跡線。一些高端車型倒車可視功能的倒車軌跡線會(huì)依據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角的不同而實(shí)時(shí)變化，這就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個(gè)典型應(yīng)用——在真實(shí)圖像上疊加計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的感官輸入。

　　全景影像是通過合成位于車輛四周四個(gè)攝像頭采集的圖像，形成一個(gè)由車頂俯瞰車輛的圖像，為駕駛員停車入庫提供便利的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)。由于駕駛員一般是無法通過自己的眼睛從車頂俯瞰車輛的，因而此技術(shù)也算的上是AR技術(shù)。

　　HUD抬頭顯示器能夠在擋風(fēng)玻璃或者中控臺(tái)上方的投影屏上投影車速、導(dǎo)航信息等圖像，輔助駕駛員駕駛車輛。

● 寶馬維修工已經(jīng)采用AR技術(shù)維修汽車

　　寶馬在今年年初推出了一款專用眼鏡，這款眼鏡能夠指導(dǎo)維修工進(jìn)行車輛維修。通過寶馬車輛智能鑰匙中存儲(chǔ)的故障代碼，智能眼鏡就可以對車輛進(jìn)行故障診斷并給出維修建議。維修工佩戴此眼鏡后，眼鏡會(huì)在維修工視野上疊加彩色的三維立體圖像指示維修工要施工的部位、需要使用的工具以及需要進(jìn)行的維修操作。寶馬維修眼鏡在汽車維修領(lǐng)域可謂是創(chuàng)新之舉，引領(lǐng)著汽車維修行業(yè)的潮流。

● 谷歌眼鏡涉足汽車領(lǐng)域受阻

　　提到可穿戴設(shè)備與AR技術(shù)的結(jié)合，我想某些對電子產(chǎn)品熟悉的讀者已經(jīng)想到了谷歌眼鏡（Google Glass）。的確，谷歌眼鏡是一款當(dāng)今最為成熟的結(jié)合了可穿戴設(shè)備及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成熟商品。雖然，在美國有些州已經(jīng)出臺(tái)法規(guī)禁止駕駛員在駕駛車輛時(shí)佩戴谷歌眼鏡。但在谷歌強(qiáng)大的影響力下，谷歌眼鏡的應(yīng)用也將如同蘋果CarPlay一樣延伸到汽車領(lǐng)域。

● 先鋒增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)導(dǎo)航系統(tǒng)

　　汽車上的AR技術(shù)應(yīng)用一般采用的是投影形式的圖像疊加技術(shù)，在駕駛員視野內(nèi)疊加信息圖像。由于前擋風(fēng)玻璃直接面對太陽光，難以通過在擋風(fēng)玻璃上通過投影技術(shù)獲得高亮度的疊加圖像。有鑒于此，日本先鋒公司采用了一種折中的辦法，在汽車遮陽擋的位置設(shè)置了一個(gè)大尺寸半透明投影屏用于投影駕駛員視野內(nèi)的疊加圖像。這樣的設(shè)計(jì)有效避免了車外光線對投影儀的影響，能在駕駛員視野內(nèi)疊加高亮度高對比度圖像。先鋒的這套系統(tǒng)被命名為NavGate HUD。配合大數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，先鋒這套系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)航指引、興趣點(diǎn)提示、實(shí)時(shí)路況及危險(xiǎn)警告燈多種信息提示。

● 通用全前擋HUD系統(tǒng)正在開發(fā)中

　　上文提到了，由于前擋風(fēng)玻璃直接面對太陽光，難以通過在擋風(fēng)玻璃上通過投影技術(shù)獲得高亮度的疊加圖像。而通用對于全前擋HUD系統(tǒng)也正在開發(fā)，并且已經(jīng)有相關(guān)試驗(yàn)產(chǎn)品。該投影系統(tǒng)結(jié)合了一系列傳感器系統(tǒng)，包括夜視系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)以及攝像頭系統(tǒng)，為駕駛者提供全新的、更為便利的駕駛體驗(yàn)。

● 中國將成為HUD技術(shù)增長最快的國家

　　根據(jù)IHS 2013年的報(bào)告，2020年，中國的HUD設(shè)備采用數(shù)量迎來高達(dá)34%的增長。也就是說HUD配置將更多出現(xiàn)在新車型的配置表上。隨著配置率的提升，更多低端車型會(huì)帶有HUD配置。但HUD始終是一個(gè)硬件成本較高的配置，筆者認(rèn)為帶有AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的導(dǎo)航一體機(jī)將更加適合中國的國情，并較容易得到推廣，畢竟軟件成本比硬件成本要低廉許多。

　　總結(jié)：在可預(yù)見未來5年，AR技術(shù)將進(jìn)一步進(jìn)入人們的生活。無論是你用的手機(jī)、玩的電子游戲、佩戴的可穿戴設(shè)備甚至駕駛的汽車，都會(huì)與AR技術(shù)有交集。當(dāng)AR技術(shù)大行其道之時(shí)，或許你會(huì)感嘆電影里所呈現(xiàn)的未來生活終于來了！我們相當(dāng)樂意見到中國自主品牌的汽車在AR技術(shù)的配置上有超前外國汽車產(chǎn)品的機(jī)會(huì)，也期待技術(shù)進(jìn)步為汽車生活帶來的便利。