增强现实技术在载人航天工程中的潜在应用

郑 耀 谢 天 解利军 杜昌平 潘海斌

（浙江大学航空航天学院）

1 引言

增强现实（Augmented Reality,AR）最早可以追溯到上世纪60年代Sutherland[1]首次用透视式头盔显示器（Head-Mounted Display,HMD）展现三维物体。到本世纪初，增强现实技术逐渐发展成为一个重要的科学研究领域。它借助计算机图形技术和可视化技术生成现实环境中并不存在的虚拟对象，通过跟踪注册技术将虚拟对象准确地“放置”在真实环境中，然后借助显示设备或者人机交互设备将虚拟对象与真实环境在感官上融为一体。在Milgram[2]定义的虚实环境集概念中，增强现实是混合现实（Mixed Reality,MR）的子集（图1）。它与增强虚拟（Augmented Virtuality,AV）和虚拟现实（Virtual Environment,VE）最大的不同，就是它所呈现的环境主体是真实的而非虚拟的。在增强现实中，计算机产生的虚拟物体只是在局部区域叠加于真实场景之中，具有虚实融合、实时交互和辅助增强等特点[3]。

图1 Milgram的虚实集定义[2]

40年来，各国研究者除了在跟踪技术、显示技术、交互技术这三个增强现实的支撑技术上不断突破外，增强现实的应用领域也在被不断扩展[4]。目前，增强现实技术的应用范围已经逐步从桌面展示、电脑游戏等小型室内环境，向工厂车间、户外等大的应用环境延伸。诸如波音公司[17]、美国陆军[18]等，都已将增强现实技术作为主导技术用于大型航空和军械设备的维修诱导系统。

在我国载人航天工程的许多实践（例如太空维修和大时延遥操作等）中，如果对增强现实技术加以研究、发展和利用，必然可以发挥其独特的作用。……