ar vr
本文首发于公众号：计算机视觉life。原文链接：AR VR MR 到底有啥区别？
介绍关于AR（Augmented Reality，增强现实）的一系列内容，我们很有必要对它的几个孪生兄妹：VR（virtual Reality，虚拟现实）、MR（Mixed Reality，混合现实）也做一个介绍。它们都听起来差不多，那么到底它们之间有啥区别呢？
虚拟现实 (VR)
先来说说VR，因为VR最容易理解。简单的来说，VR就是把完全虚拟的世界通过各种各样的头戴显示器（如下图所示）呈现给用户，一般是全封闭的，给人一种沉浸感。所以说，在VR的世界里所有的东西都是虚拟的、假的。
最多的应用场景就是游戏，我们在各大展览上看到的带上头盔显示器张牙舞爪的玩游戏的都是VR。本文不多赘述。
增强现实 (AR)
顾名思义，就是对真实世界进行增强，这里的「增强」其实是Augment的翻译，其实我觉得翻译为「扩展」更合适，因为AR其实是对真实世界的更多维度的扩展，只不过大家都约定俗成的翻译为「增强」，我们还是沿用增强现实的称谓吧。这里的增强是指通过显示屏幕把虚拟世界叠加到真实世界中去。AR按照原理不同可以分为如下几类：
1、基于标记的增强现实
这里的标记一般使用提前定义好的图案，通过手机、平板电脑的摄像头进行识别，识别后会自动触发(预设好的)虚拟的物体在屏幕上呈现。最早的图案一般都选择二维码来触发AR，因为二维码识别技术非常成熟，简单方便、识别速度快、成功率很高。此外，二维码图案还可以方便的计算镜头位置和方向，实际使用中为了显示效果，一般会将二维码内容进行覆盖。如下图所示
不过，现在商业应用不会使用视觉体验较差二维码标记，基本都是基于特定标记图像的增强现实，支付宝的AR实景红包就是这个原理。下图是使用特定图片作为标记的AR展示。
2、基于地理位置服务（LBS）的增强现实
基于LBS的增强现实一般使用嵌入在手机等智能设备中的GPS、电子罗盘、加速度计等传感器来提供位置数据。它最常用于地图类应用，比如你打开手机应用开启摄像头对着街道拍照，屏幕上可以显示附近的商家名称、评价等信息。如下图所示。也可以用来进行实景导航等。
3、基于投影的增强现实
基于投影的增强现实直接将信息投影到真实物体的表面来呈现信息。举个栗子，比如将手机的拨号键投影到手上，实现隔空打电话。
还有就是用于汽车前挡风玻璃的HUD（Head-up display），可以直接将汽车行驶的速度、油耗、发动机转速、导航等信息直接投影到前挡风玻璃，而不需要低头去看仪表或者手机（这在高速驾驶时非常危险），帮助司机更便捷、全面的感知车况路况，提高驾驶安全性。
4、基于场景理解的增强现实
这是目前使用的最广的，也是最有前景的AR展现形式。其中物体识别和场景理解起着至关重要的作用，直接关系到最终呈现效果的真实感。最有名的就是2016年日本任天堂公司推出的Pokemon Go手游，就是使用的AR技术。玩家可以通过手机屏幕在现实环境里发现精灵，然后进行捕捉或者战斗。比如你面前是一片真实的草地，但透过手机屏幕，你能看见一只小精灵在草地上；把手机移开，其实只有草地，这就是增强现实，把虚拟的物体通过手机屏幕叠加到现实世界里。
但是不得不说，Pokemon Go的AR效果其实很差。屏幕显示的精灵很多都是漂浮在现实物体之上的，给人一种非常假的感觉。不过随着AR技术在硬件（深度相机，高性能处理器）和算法（VSLAM算法）方面的发展，目前AR技术在三维场景感知理解方面已经做的非常逼真了。下面是某AR应用的使用场景，大家可以感受一下。
混合现实 (MR)
最后重点介绍一下MR，这是一个相对比较新的概念。前面说过，AR是把虚拟的东西叠加到真实世界，而MR则是把真实的东西叠加到虚拟世界里。听起来好像是差不多，反正都是把现实和虚拟互相叠加，但其实差别大了，因为把虚拟叠加到现实里比较容易，只需要用计算机生成好虚拟的物体，然后在真实的画面上显示就好了。但要把现实叠加到虚拟里，可就比较难了。因为首先得把现实的东西虚拟化。虚拟化一般使用摄像头来扫描物体进行三维重建，我们都知道摄像头拍摄的画面其实是二维的，也就是画面是扁平的，丢失了深度信息，所以没有立体感，因此需要通过算法把摄像头拍摄的二维的视频进行三维重建，生成虚拟的三维物体，我们称之为真实物体的虚拟化。MR和AR最大的不同就是可以把虚拟化的效果呈现给多人，实现多人交互。
上面说了这么多，有些读者可能感觉还是太理论了，整个人都蒙蒙哒。我给你举几个例子就比较好理解了。
比如电器故障维修，我们普通消费者在使用电器方面遇到了故障，传统的方法是打售后电话，消费者把电器送到售后维修点或者厂家提供专门的售后上门服务，这一来一回通常需要很多天，而故障很可能就是一个非常简单的小问题，消费者自己就能搞定。如果有了MR技术，消费者只要戴上MR设备，设备上的摄像头将电路板拍成三维的虚拟图像同步给厂商的售后，售后人员看到的就是非常真实的现场情况，他在判断出问题后能直接给出修理建议，而且能在三维的虚拟实体上把每一步都指点出来，消费者只要照着做就行了。
此外，MR在教育培训领域也大有用武之地。目前大部分培训还是采用语言文字讲述或者二维图片的形式，非常不直观，各种名词术语很难和真实物体建立联系。如果有了MR技术，培训老师和学员可以处于不同的地方，一起戴上MR设备，眼前就可以呈现相同的三维成像画面，老师在虚拟的三维世界里操作后，学生照做就行了，跟真实世界中的操作基本没有区别。而且还能放大局部，培训效率肯定杠杠滴。
还有就是装修设计领域。比如我们要开一家服装店，以前只能在装修结束后才能看到装修后的效果。这就有很大的问题，如果某个设计环节出了问题想要重新调整就要付出不少代价。有了MR，店主可以即时看到装修好的效果，并且可以分享给设计师或者朋友一起讨论交流，想想就令人兴奋。
此外，MR还可以在医学、工业制造等领域发挥很大的价值。
以上就是我对于VR,AR,MR的理解，上述介绍可能有不太严谨之处，欢迎指正。另外，你觉得哪个技术能够最快普及到大众？还有哪些应用领域？欢迎留言讨论。
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