AR技術在汽車工業領域的應用

劉思源+曾傳華+夏茂栩+張一寒

摘 要：AR（Augmented Reality）技術，即增強現實技術，通過實時計算攝影機影像的位置和角度，同時添加相對應圖像并展示，此類技術可將虛擬世界疊加在實物上并展現出來，從而實現人機互動。通過AR技術進行的展示將圖片、多媒體、三維建模、視頻控制顯示、多傳感器融合、實時跟蹤注冊、場景融合等技術相結合，在零部件設計展示、機械零部件裝配和維修、汽車駕駛及汽車銷售等領域有重要的研究意義、推廣價值和發展潛力。

關鍵詞：AR技術 汽車駕駛 汽車維修 汽車銷售

中圖分類號：TN27 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（a）-0110-02

我國汽車工業起步較晚但發展迅猛，在發展過程中逐步引進了現代化的設計方法和展示方法。AR技術在虛擬現實平臺實現的人機交互、生活娛樂、文字、圖片、視頻、模型的展示以及汽車銷售和售后服務領域帶來了巨大的變化，這種新技術在汽車領域的應用有利于提高駕駛的安全性和便捷性，但是目前增強現實技術在各個領域的應用和融合正處于起步發展階段，此技術在汽車工業及相關領域的應用也尚未成熟。在汽車工業及相關領域中，汽車零部件3D模型的展示，復雜機械的裝配維修和護理都能通過AR技術實現，達到虛實結合、實時交互的效果；AR技術在車型展示和駕駛體驗等方面有著良好的前期市場反應，但在汽車輔助駕駛的應用中存在一定的爭議，該技術能否在汽車工業的相關領域得到普及仍需深入研究和實踐檢驗。

1 AR技術發展現狀

1.1 AR技術簡介

AR技術結合了虛擬數字媒體信息和真實的實物，將一定時空范圍內更多的實體信息（包括圖像、聲音、文字等）通過科學技術模擬仿真，再將信息處理后的信息集中反饋疊加到能見的現實環境中，通過顯示設備實現虛擬對象與真實環境的融合，為體驗者呈現出一個感官效果放大且更多元化的新環境，最終達到增強體驗者感官感知的目的，借助工具實現加強自身感知的體驗。數字信息時代人們可以借助AR技術盡可能多地接收互聯網時代的各類信息。AR技術在各行業應用發展的困難集中在顯示技術、跟蹤定位技術、界面技術和標定技術。

1.2 增強現實技術與虛擬現實技術的異同

1.2.1 定義不同

VR（Virtual Reality）技術通過計算機技術等現代高科技為用戶生成特定的虛擬環境，用戶使用配套的輸入/輸出設備可在設定的虛擬世界中實現交互，得到與真實世界類似的感官感受，其中包括視覺、聽覺和觸覺等。

AR技術是將現實世界中的事物結合數字信息，增強用戶對現實世界中事物的感知的人機交互技術。

1.2.2 側重點不同

VR技術是使用戶處于計算機設定的虛幻信息空間內獲得感官感受的，用戶在體驗過程中處于虛擬空間，是與現實環境相隔絕的。

AR技術是將用戶置于實際環境中，將虛擬環境疊加到現實環境中并反饋給用戶以達到增強用戶對真實環境的感知及理解。

1.2.3 技術不同

VR側重于創作出一個虛擬場景供人體驗。

AR強調增強人類的感官感受。

1.2.4 交互區別

VR技術需要的人機交互設備有：定位跟蹤器、動捕系統、VR眼鏡等。

AR技術需通過顯示器將數字信息疊加在真實環境中。

1.2.5 應用區別

VR技術為用戶提供的是虛擬的環境，此環境中的事物也是利用現代科技構造的，但用戶體驗的感官感受是客觀存在的，因此該技術在虛擬教育、可視化數據模型、仿真技術、模型設計、休閑娛樂等方面有著廣泛的應用。

VR技術利用附加信息去增強使用者對真實世界的感官認識。其應用側重于工業領域、輔助教學與培訓、醫療研究與解剖訓練、軍事偵察及作戰指揮、精密儀器制造和維修、遠程機器人控制、娛樂等領域。

2 AR技術在汽車工業及相關領域的應用

隨著現代化信息科技公司進軍汽車工業相關領域， 很多汽車生產廠商開始利用AR技術升級汽車設計制造、提高汽車道路駕駛安全性能、拓寬汽車銷售市場、提高汽車售后服務等方面展開一系列研究。

2.1 AR技術在道路汽車行駛方面的應用

在汽車駕駛過程中，通常需要駕駛員多方位觀察路面和車輛的各種復雜情況，駕駛員通過佩戴AR眼鏡，可在眼前的屏幕上顯示導航、數據、行駛速度、限速提示、岔口等各種路面和車輛的信息。寶馬與高通聯合推出的增強現實眼鏡可以使駕駛員在駕駛過程中集中處理各類路面車輛信息，實現汽車安全性能、行駛方便性能的大幅度提高。該公司新推出的MINI增強視覺系統，利用Osterhout增強現實眼鏡為駕駛員提供對應的導航信息和路面環境的透視影像等，并將車身外部的攝像頭拍攝的駕駛員無法觀測的路面交通死角通過畫面的形式展現在駕駛員視野內。最新推出的“Vision Next 100”概念車也采用了增強現實擋風玻璃設計，該設計可以幫助駕駛員標記行駛過程中的障礙物，還能顯示傳統儀表盤的各類信息。寶馬公司新推出的概念摩托車也配備了AR眼鏡，當駕駛員佩戴AR眼鏡駕駛摩托車轉彎時，摩托車車身的傾斜角度和當前的騎行線路、路面交通情況等信息能通過增強現實眼鏡傳遞給駕駛員，提高摩托車駕駛的安全性。這款增強現實眼鏡還能根據騎手的視野焦點作出智能反應，駕駛員正常筆直行駛時增強現實環境中的各種信息會自動消失，僅顯示少量提示信息，以免干擾駕駛員正常行駛。

2017年初Harman、Continental和Visteon這3家公司相繼推出了AR技術在汽車上的相關應用，實現了車輛在道路上行駛的速度、制動信息及周圍復雜的交通環境的展示，在增強現實環境中將街道標志顯示在駕駛員的視野內，使駕駛員擺脫汽車傳統儀表盤的信息展示方式達到輔助駕駛的目的。Continental和DigiLens兩家公司合作推出將增強現實信息投影到汽車擋風玻璃上的應用系統，擺脫了早期AR技術在汽車上的應用環境中駕駛員對增強現實頭盔、眼鏡等輔助設備的需求。Visteon公司最新推出的增強現實系統可預測復雜的交通環境中各類障礙物，其中包括突然出現的車輛和行人，并將檢測到的危險信號通過警告的方式投影到駕駛員視野范圍內的擋風玻璃區。endprint

2.2 AR技術在汽車裝配、維修方面的應用

在復雜機械裝的配過程中，例如汽車零部件的裝配過程，技術人員需要查看大量的技術手冊、安裝說明，裝配或維修效率很低，勞動成本高。利用AR技術可以更加生動直觀地感知零部件模型及其裝配過程，其中的圖像、文字說明、余音解釋以及裝配、檢修動畫展示比安裝手冊和技術說明更加直觀、可操作性更強，可達到降低工裝配難度的目的。

2014年寶馬公司推出一款AR眼鏡，供維修工佩戴并進行車輛檢測、維修。相關車型中含有智能鑰匙，其中存儲了對應的故障代碼，維修工人可以利用AR眼鏡對故障車輛進行掃描檢測，檢測結果將呈現在維修人員的視野屏幕范圍內，隨時提醒維修人員檢測到的故障部位、需要應用的工具及操作步驟。

2.3 AR技術在汽車展示、銷售等方面的應用

AR技術在汽車展示、銷售等方面也有一定的應用市場。在車型展示方面使用增強現實投影程序將數字信息投影到汽車上，利用AR技術更直觀地向客戶展示產品的內部結構、運行原理等，將汽車做360度的“透視展示”。例如Augmented Reality Showroom應用中用戶通過掃描法拉利車身，可預覽該車型的各種顏色效果、變換不同種類設計的輪胎、了解該車輛傳動系統的內部結構、全方位識別車輛外形輪廓等。同時AR技術為消費者提供了更加人性化的智能服務。例如2015年韓國現代汽車公司推出的索納塔汽車采用了AR技術電子手冊，駕駛員通過APP掃描車輛可識別車輛各部分組成、用途、維護和檢修等詳細信息，其中包括智能導航系統應用、機油制動液使用情況等。

3 結語

AR技術在汽車工業領域掀起一場變革，在汽車裝配過程中采用此種技術可達到提高效率和精確度的目的，在汽車道路安全駕駛方面可以實現提高安全性能的價值，在汽車銷售和售后服務方面可以幫助相應廠商拓展市場、吸引消費者。但目前國內AR技術在汽車工業領域的應用仍處于起步階段，前景廣闊但挑戰重重。

參考文獻

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[2] P George，I Thouvenin，V Fremont，et al.DAARIA：Driver assistance byaugmented reality for intelligent automobile[A].Intell. Veh. Symp.[C].2012：1043-1048.endprint