Сергей Солдатов, Нина Кузьмина › cms › f › 466284.pdf · ту,...

96

СТА 1/2016www.cta.ru

ВВЕДЕНИЕ

Современные технологические возможности позволяют во-площать в жизнь идеи, которые раньше считались фантасти-ческими или даже рассматривались в качестве магии и вол-шебства.

В 1901 году автор «Удивительного Волшебника из СтраныОз» Фрэнк Баум описал в своём романе «Универсальныйключ» очки, надев которые, можно было определить характерпо надписям, отображающимся на лбу человека. Реализацияэтой идеи была отложена более чем на век и всё же спустя не-которое время воплотилась в жизнь благодаря технологии до-полненной реальности.

ЧТО ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ДОПОЛНЕННАЯ

РЕАЛЬНОСТЬ? Главная идея очень проста: в наблюдаемую нами реаль-

ность с помощью компьютерных средств добавляются циф-ровые данные в режиме реального времени, для того чтобыдополнить знания об окружающем нас пространстве илипредметах.

Дополненная реальность (расширенная реальность, англ.AR – augmented reality) – результат введения в поле восприя-тия любых сенсорных данных с целью дополнения сведенийоб окружении и улучшения восприятия информации [1]. Самтермин «дополненная реальность» предположительно былвведён исследователем корпорации Boeing Томом Коделом в1990 году.

Существует несколько определений дополненной реально-сти. Согласно Полу Милгрому (рис. 1), дополненная реаль-ность – это пространство между реальностью и виртуаль-ностью. Дополненная реальность является результатом добав-ления к реальности дополнительных объектов, которые обыч-но отображаются в качестве вспомогательной информации.

Исследователь Рональд Азума в 1997 году определил её каксистему (рис. 2), которая:1)совмещает виртуальное и реальное;2)взаимодействует в реальном времени;3)обеспечивает трёхмерное представление объектов.

Главная задача дополненной реальности – добавить кон-текстную информацию и значения для реального объекта илиместа. В отличие от виртуальной реальности, здесь не создаёт-ся симуляция реальности. Вместо этого берётся реальный объ-

ект или место в качестве под-ложки и поверх надстраиваетсятехнология, которая позволяетдобавить контекстные данныедля того, чтобы расширитьпредставления и знания поль-зователя об объекте.

По сути, несмотря на назва-ние, эта технология может какдополнять окружающий миробъектами мира виртуального,так и устранять из него объ-екты – возможности AR огра-ничиваются лишь возможно-стями соответствующих уст -ройств и программ. Тем не ме-нее, сегодня все или почти всерешения на основе дополнен-ной реальности выполняют ис-ключительно приведённую вназвании функцию [2].

ЗАЧЕМ НУЖНА

ДОПОЛНЕННАЯ

РЕАЛЬНОСТЬ? Начиная с 2008 года AR ста-

новится одним из основныхтрендов информационных тех-нологий [3], что связано с ши-роким распространением мо-бильных компьютерных реше-ний, оснащённых качествен-ной видеокамерой и датчикамипозиционирования. Быстрорастущая производительность процессоров для мобильныхприложений делает возможным рендеринг изображений вир-туальных объектов (включая трёхмерные) и их наложение накартинку видеокамеры с учётом её положения в пространстве,что в сочетании с доступом в Интернет открывает широкиевозможности для создания так называемых геоинформа-ционных сервисов для пользователей смартфонов, план-шетов и т.п., реализуемых обычно в рамках специальныхAR-браузеров.

Примером такого сервиса из области авиации может слу-жить приложение Plane Finder AR (planefinder.net) для смарт-фонов и планшетов c операционной системой iOS. PlaneFinder (рис. 3) позволяет получить данные о воздушном суд-не (ВС): номер борта, рейс, пункты вылета и посадки, высо-ту, удаление, направив на него видеокамеру мобильного

В ЗАПИСНУЮ КНИЖКУ ИНЖЕНЕРА

Интерфейс будущего –системы дополненнойреальности

Сергей Солдатов, Нина Кузьмина

Смешанная реальность

Виртуальноепространство

Реальноепространство

Дополненнаяреальность

Дополненнаявиртуальность

Рис. 1. Определение дополненной реальности согласно Полу Милгрому

Дополненнаяреальность

Трёхмерноепредставление

объектов

Взаимо-действие в режиме реальноговремени

Совмещениереального мираи виртуальной

реальности

Рис. 2. Определение

дополненной реальности

согласно Рональду Азума

Рис. 3. Экран мобильного

приложения Plane Finder

Илл

юст

раци

я с

сайт

а w

ww

.pla

nefi

nder

app.

net

096-103_05_арк_Макет 1 24.12.2015 15:35 Страница 96

97

СТА 1/2016 www.cta.ru

В З А П И С Н У Ю К Н И Ж К У И Н Ж Е Н Е Р А

устройства, при этом ВС может находиться как в пределах ви-димости, так и за десятки километров.

Другим примером является приложение Translator отMicrosoft для платформы Windows Phone. Достаточно на се-кунду навести камеру на надпись на иностранном языке, какповерх незнакомого текста будет отображён текст на языкепользователя. При этом все остальные объекты не претерпятизменений.

Существует достаточно широкий спектр областей науки итехники, в которых может применяться дополненная реаль-ность [4], однако в первую очередь можно выделить следую-щие из них:1)медицина;2)проектирование и дизайн;3)картография и геоинформационные системы (ГИС);4)реклама;5)образование;6)игровая индустрия;7)военная техника.

Как видно из перечня, по сути, любая предметная область,где есть необходимость смотреть, может стать объектом при-менения AR-технологии.

ИСТОРИЯ СИСТЕМ ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ

Как и с большинством инновационных систем, с допол-ненной реальностью первыми познакомились военные [5].В начале 1940-х на истребителях массово устанавливалиськоллиматорные прицелы, позволявшие лётчику видеть пра-вильно расположенную прицельную сетку, вне зависимостиот положения его головы. Сетка была спроецирована в бес-конечность, то есть не надо было фокусироваться на стекле.Само стекло прицела именуется комбайнером, так как имен-но на нём оптически совмещается реальность (оно прозрачно)и виртуальность (с помощью ламповой подсветки на негоснизу проецируется прицельная сетка). С развитием компью-теров стало возможно выводить на прицел показания всехнужных приборов в удобном виде, позволяя пилоту в крити-ческий момент не отвлекаться на приборную панель (понача-лу проецирование осуществлялось с помощью ЭЛТ-техноло-

гии, пока на смену ей не пришла LCD). Такой прицел (рис. 4)занимал всё большее поле зрения пилота и получил названиеколлиматорной индикации (HUD – Head Up Display). А с раз-витием LCD-технологии появилась возможность совмещать,например, прибор ночного видения, показания приборов иреальный вид местности.

Ещё более практичным и результативным видом дополнен-ной реальности оказались умные очки, получившие развитиев 1970-х. Правда, это были не совсем очки, а довольно тяжё-лые шлемы. Тем не менее, шлем определял своё положение впространстве, и пилоту на очки не только проецировалисьданные, учитывающие то, куда повёрнута его голова, – лёт-чик поворотом головы управлял вооружениями самолёта!А наиболее современные системы позволяют пилоту управ-лять вооружениями с помощью глаз. Таким образом, систе-мы дополненной реальности дают возможность значительноповысить эффективность действий лётчика, делая его работупроще по мере усложнения используемых в авиации техноло-гий. К примеру, когда в СССР создавался знаменитый верто-лёт «Чёрная Акула», основная конструкторская задача былаполностью избавиться от оператора систем вооружения, пе-реложив эту задачу на пилота.

В современных боевых самолётах и вертолётах часто ис-пользуется индикация на лобовом стекле или на шлеме пило-та [1]. Она позволяет лётчику получать наиболее важную ин-формацию прямо на фоне наблюдаемой им обстановки, неотвлекаясь на основную приборную панель, что даёт возмож-ность, например, сэкономить драгоценные секунды во времяманёвренного воздушного боя. Многие подобные системыпозволяют осуществлять целеуказание путём поворота голо-вы или движения глазных яблок.

До массовых гражданских применений системы дополнен-ной реальности добрались в 2000-х годах. В первую очередь,это были различные системы проецирования дополнительнойинформации на лобовое стекло автомобиля (рис. 5), основнойих смысл – не отрывать взгляд от дороги на приборы, что витоге должно было снизить аварийность. Стоит отметить, чторазличные эксперты и критики вполне аргументированносчитают, что при вождении такие системы больше отвлекают,поскольку водителям постоянно приходиться перефокусиро-вать взгляд. Тем не менее, многие зарубежные, а теперь и оте-чественные [6] автопроизводители оснащают свои автомоби-ли такими системами. Параллельно в конце 2000-х стали раз-виваться уже упоминавшиеся AR-браузеры для смартфонов ипланшетов. Основное их назначение – помочь ориентиро-ваться в быстро растущих городах как жителям, так и туристам.

КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ ДОПОЛНЕННОЙ

РЕАЛЬНОСТИ

В общем случае система дополненной реальности состоитиз двух компонентов – сервера и пользовательского прило-жения (рис. 6).

Рис. 4. Коллиматорная индикация

Рис. 5. Навигатор Garmin HUD с проекцией на лобовое стекло

автомобиля

Рис. 6. Компоненты дополненной реальности

Сервер,предоставляющий

контент Протокол

Распознавание ВзаимодействиеВизуализация

Пользовательское приложение

Программнаяплатформа

Приложение/браузер

Контент Распознаваниеи отслеживание

Рендеринги наложение

Взаимодействиес содержимым

Илл

юст

раци

я с

сайт

а w

ww

.myp

roje

ctor

.ru

Илл

юст

раци

я с

сайт

а w

ww

.gar

min

.com


98


Сервер предоставляет контент данных. В качестве типовданных могут использоваться трёхмерные графические ассе-ты, географические данные, текст, изображения, видеокли-пы, контейнеры, содержащие дополнительную реальностьили так называемый point of interest – достопримечательностьили другой объект, отмеченный точкой на карте пользовате-лем, который считает её заслуживающей внимания.

На другой стороне – в пользовательском приложении – су-ществуют три составляющие, которые позволяют сделать до-полненную реальность возможной: это технология распозна-вания и отслеживания, рендеринг (наложение) и взаимодей-ствующие устройства.

Системы распознавания и отслеживания отвечают за поискнужного объекта или локацию на полученном пользователемреальном пространстве.

В зависимости от способа обработки и отслеживания инфор-мации системы дополненной реальности делятся на системы сотслеживанием положения, системы машинного зрения и ком-бинированные. Для отслеживания положения используютсяGPS-датчики, компасы, гироскопы и акселерометры, которыепредоставляют информацию о положении пользователя.

Системы машинного зрения собирают информацию с по-мощью инструментов обработки изображения или маркеров.Эта технология подразделяется на две категории: отслежива-ние по маркерам или безмаркерное отслеживание. Маркерысоздают связь между реальным и виртуальным мирами. Кактолько маркер найден в видеофрагменте, приложение обра-щается к серверу и получает от него данные о местоположе-нии, позиционировании и т.д. Обычно маркеры являются мо-нохромными, как, например, QR-коды, так как такие марке-ры легче всего обработать (рис. 7).

Безмаркерное отслеживание основано на обработке реаль-ного физического пространства, из которого вычленяютсязнакомые для приложения объекты. Безмаркерное отслежи-вание более гибкое, так как любая часть реального простран-ства может быть исследована и использована для поиска вир-туальных объектов.

Рендеринг и наложение позволяет добавить контекстную ин-формацию в реальное пространство. Эта система отвечает завизуализацию дополненной реальности с помощью компью-терной графики, текстов, изображений, видео и слоёв.

Взаимодействие – это система пользовательского интер-фейса, отвечающая за возможность обратной связи с помо-щью жестов, голоса, прикосновения и т.д.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАБОТЫ

ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ

На рис. 8 схематически представлена последовательностьработы системы дополненной реальности.

Вначале пользовать отправляет запрос, и он распознаётсяустройством взаимодействия с пользователем, которое от-правляет информацию в системы рендеринга (визуализа-ции). Устройство визуализации накладывает изображение собработанной информацией и контен-том. Данная информация предостав-ляется пользователю в качестве обрат-ной связи.

Весь процесс обработки дополненнойреальности включает в себя пять шагов.1. Сбор изображения. На данном этапе

поступает изображение или видео с ка-меры пользователя.

2. Выбор свойств. Полученное изображение анализируется, ина нём в зависимости от способа отслеживания находятсявиртуальные объекты.

3. Поиск совпадения по свойствам. В базе данных сервераищется похожий виртуальный объект.

4. Верификация объекта. Проверка его подлинности и совпа-дения, например, с помощью геометрической верификации.

5. Предоставление полученной информации пользователю иеё отображение в системе визуализации.В дальнейшем после получения ответа пользователь может

запросить дополнительную информацию о данном объектеили продолжить сканирование в рамках другого реальногоокружения.

ВОЕННЫЕ СИСТЕМЫ ДОПОЛНЕННОЙ

РЕАЛЬНОСТИ

Сейчас в России работы над системами дополненной ре-альности под эгидой Российского фонда перспективных ис-следований (аналог DARPA – управления перспективных ис-следовательских программ Пентагона) ведут сразу несколькоотечественных IT-компаний, специализирующихся на разра-ботке интерактивных технологий двойного назначения.

На прошедшем в 2015 году Международном авиационно-космическом салоне (МАКС-2015) был продемонстрированмодифицированный авиационный шлем нового поколенияЗШ-10. Главное его преимущество – новый шлем синхрони-зирован с рядом приборов в кабине истребителя, что значи-тельно облегчает пилоту выполнение боевых задач [7].

Модульная конструкция позволяет в зависимости от решае-мой задачи размещать на ЗШ-10 легкосъёмное оборудование,например нашлемное визирное устройство. По сути, это сово-купность размещаемых на шлеме лётчика-оператора и в каби-не самолёта оптико-электронных устройств, обеспечивающихсопровождение цели и определение её координат по положе-нию головы лётчика-оператора. На шлеме устанавливаютсяколлиматорный оптический визир с полупрозрачным отража-тельным стеклом (он размещается в поле зрения одного из глазлётчика) и фотоприёмники системы съёма координат, воспри-нимающие излучение специальных оптических облучателей.Координаты цели, полученные с помощью визира, исполь-зуются для выдачи целеуказания головкам самонаведенияуправляемых ракет, а также бортовым радиолокационным стан-циям и оптико-электронным станциям для прицеливания пристрельбе и бомбометании и коррекции навигационных системпо ориентирам с известными географическими координатами.

При этом оптический визир может быть заменён малогаба-ритным нашлемным индикатором телевизионного типа. Этодаёт возможность выводить непосредственно перед глазомлётчика пилотажную и обзорную информацию, полученнуюот бортовой радиолокационной станции, оптико-телеви-зионного визира, тепловизора и пилотажных датчиков, чтообеспечивает одновременное сопровождение цели и контрольрежимов полёта без обращения к индикаторам на приборной


Распознавание

Отслеживание Рендеринг

Взаимодействие

Визуальная информация

Запросинформации

Контент

Пользователь

Рис. 7. Монохромный

маркер в виде

QR-кода Рис. 8. Схема последовательности работы дополненной реальности

Сген

ерир

ован

ная

ссы

лка

на w

ww

.cta

.ru


Консультирование при разработке спецификации требований пользователя (user requirement specification, URS)

Разработка функциональной спецификации (functional specification, FS)

Разработка технического проекта (hardware design specification, software design specification, HDS, SDS)

Создание компьютеризированной системы управления

Заводские приёмочные испытания на месте изготовления (factory acceptance test, FAT) Заводские приёмочные испытания на месте эксплуатации (site acceptance test, SAT)

Разработка системы и валидация

Аттестация работы системы (perfomance qualification, PQ)

Аттестация технического проекта (design qualification, DQ)

Аттестация качества монтажа (installation qualification, IQ)

Аттестация функционирования (operational qualification, OQ)

1010110101010101010101010101010101010101010101010101101010101010101010101010101010101010101010101001010101011011010 0101001010110101001000000 000101 11010010100101010110110110110010101010100000 10110101010101011011 010100101000000 1 001011011010101 1001011010101010101010101010110101010101010101010101010101010101010101101010101010101010101010101010101010101001010101010101010101010101010100101010010101 010100101000 001010101010110101010101010101011011010101010101010101010101010101010101

10101101010101010101010101010101010101010101010 10101101010101010101010101010101010101010101010

Подготовка компьютеризированных систем к проведению валидационных испытаний

Реклама


100


доске. Фактически новый шлем пилота – это устройство, по-строенное с учётом самых последних AR-технологий.

Что может быть отображено на экране шлема в рамках до-полненной реальности? Например, картинка с задней полу-сферы самолёта, которую пилот сегодня вынужден восприни-мать преимущественно по зеркалам заднего вида, установлен-ным в кабине. Сюда же могут выводиться параметры работыдвигателя, а также физические данные о местоположении са-молета или схематичное отображение макета местности.

Запад в плане оснащения пилотов боевой авиации пошёл вряде вопросов дальше отечественных разработчиков. Так, шлемпилота истребителя пятого поколения F-35 по своим возмож-ностям под стать самому самолёту. Вся информация, необходи-мая лётчику: скорость, высота, данные о целях, предупрежде-ния – проецируется на забрало шлема, причем шлем автомати-чески настраивается на любое расстояние между зрачками пи-лота. Шлем Helmet Mounted Display System (HMDS) под завяз-ку набит современными технологиями, благодаря которым пи-лот может даже видеть сквозь непрозрачный корпус самолёта.

Благодаря закреплённым на корпусе шести инфракраснымкамерам окружающая действительность транслируется вшлем в реальном времени. Среди технологий, используемыхв HMDS, встроенный цифровой бинокль, системы точногонаведения на цель и её удержания, активная система подав-ления шума, возможность записывать видео, технология«картинка в картинке». Это самый дорогой шлем в мире – егостоимость превышает 400 тысяч долларов.

А британские инженеры разработали для военных пилотовшлем уже со встроенной системой ночного видения. ШлемStriker II, представленный недавно компанией BAE Systems, –

самый продвинутый шлем для лётчиков в мире, пишет сайтGizmodo. Новая система отслеживания движений головы поз-воляет максимально точно синхронизировать нашлемныйдисплей и бортовые системы, но ключевое отличие Striker II –во встроенной системе ночного видения.

ГРАЖДАНСКИЕ СИСТЕМЫ

ДОПОЛНЕННОЙ РЕАЛЬНОСТИ

Существует множество программных продуктов для мо-бильных устройств, которые позволяют при помощи допол-ненной реальности получить необходимые сведения об окру-жении: браузеры дополненной реальности и специализиро-ванные программы для отдельных сервисов, компаний илидаже единственных моделей [1]. Само распространение до-полненной реальности и нарастающая известность техноло-


Рис. 9. Очки Smart Glasses M100

Илл

юст

раци

я с

сайт

а ht

tp:/

/ww

w.v

uzix

.com

ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР ПРОДУКЦИИ SWISSBIT

• 4–32 Гбайт (MLC NAND Flash)• SD 3.0 (2.0), SDHC, Class 6• Передача данных до 24 Мбайт/с• Автономная система управления данными• Защита от пропадания напряжения• Долгое время хранения данных

при экстремальных температурах• Резервирование встроенного программного

обеспечения• Сложный механизм распределения нагрузки

и управления сбойными блоками• Обновление параметров и встроенного

программного обеспечения• Контроль изменений в комплектации• Инструменты для диагностики

Серия S-40: карты памяти SD и MicroSD для эффективных промышленных применений

Надежные, прочные, экономичные

INDUSTRIAL MEMORY SOLUTIONS


гии среди потребителей связаны с тем, что вычислительнаямощность и набор датчиков в аппаратных платформах длясмартфонов и планшетов позволяют производить наложениелюбых цифровых данных на получаемое в реальном времениизображение со встроенных в устройства камер. Часть реше-ний в этой области воплощается в виде нательных компьюте-ров (в том числе в качестве элементов умной одежды) для по-стоянного контакта со средой дополненной реальности.

Одним из массовых видов таких носимых компьютеров ста-ли смарт-очки. Среди них известны Google Glass от корпора-ции Google, а также Smart Glasses M100 (рис. 9) от компанииVuzix. Аналогичные разработки ведут и другие крупные ком-пании (включая Canon с AR-очками для профессиональныхдизайнеров MREAL), а также многие начинающие компании.

По мнению директора по исследованиям Gartner АнджелыМакинтайр, смарт-очки с дополненной реальностью и каме-рами могут повысить эффективность деятельности техников,инженеров и других сотрудников в полевой работе, техниче-ском обслуживании, здравоохранении и производстве. В бли-жайшие три–пять лет промышленность, которая, вероятно,получит наибольшую выгоду от использования смарт-очковв полевом обслуживании, будет потенциально увеличиватьприбыль на миллиард долларов в год [8]. Максимальная эко-номия в сервисе будет произрастать из более быстрой диаг-ностики и устранения проблем без необходимости доставлятьэкспертов к удалённым объектам.

Как отмечалось ранее, AR-технологии не могли не пере-кочевать в автоиндустрию. Недавно Garmin выпустила свойHUD для навигаторов, который по принципу работы оченьнапоминает коллиматорные прицелы.

Если говорить об отечественном вкладе в оборудование до-полненной реальности, то можно упомянуть о работе отече-ственных инженеров-физиков из Воронежского государст-венного университета (ВГУ) [7]. Они разработали технологиюуправления предметами, использующую только движениеглаз. Такая технология не нова, но принципиальные отличияот аналогов заключаются в немаловажных деталях, в том чис-ле уникальных алгоритмах.

Взгляд человека как команду воспринимает специальнаяWeb-камера. Вся система работает за счёт довольно простогомеханизма распознавания положения зрачка, а также про-граммного обеспечения, которое преобразует информацию всигнал к действию техники. После получения изображениязрачка программа определяет его координаты и интерпрети-рует их в команду или группу команд для внешнего устройства.

Для определения направления взгляда используется камера,закреплённая на держателе сверху, которая не мешает обзорупользователя. При этом нейрокомпьютерный интерфейспредлагает подтвердить команду или отказаться от её выпол-нения, что исключает возможность ошибки. Кстати, как за-веряют разработчики из ВГУ, такое устройство можно ис-пользовать ещё и людям с ограниченными возможностями,например, для управления умным домом.

ПРИМЕНЕНИЕ AR-ТЕХНОЛОГИЙ

AR-технологии в проектированиии на производстве

Использование технологии дополненной реальности повы-шает эффективность разработки нового продукта [9]. Вместотого чтобы вновь и вновь создавать физические прототипы,

101



ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР ПРОДУКЦИИ MEN MIKRO ELEKTRONIK


102


AR позволяет компаниям использовать виртуальные моделисистем автоматизированного проектирования, совмещённыес реальными устройствами. Это экономит время и помогаетобнаружить ошибки на ранних этапах проектирования, даётпонять, как будет работать очередное усовершенствованиепродукта.

AR на производстве помогает визуализировать сложные итребующие особой точности операции, чтобы заранее учестьвсе нюансы, сэкономить время и уменьшить риски, связанныес переработками. Можно привести пример из автомобильнойпромышленности: перед запуском в производство необходимопроверить, как новая модель автомобиля будет проходить поразным участкам конвейера. Для этого маркер помещается нато место конвейера, где должен находиться автомобиль. Ин-женеры могут посмотреть визуализацию транспортного сред-ства с разных углов, а также перемещать машину вдоль зоныработы конвейера для обнаружения возможных столкновений.

Похожая концепция используется для планировки объектовнедвижимости – целые офисы или дома могут быть презенто-ваны в дополненной реальности, чтобы без лишних затратучесть все требования и пожелания клиентов и лишь потомприступить к монтажу.

AR-технологии для обслуживания и ремонта Автомобильная промышленность была пионером в исполь-

зовании AR-решений для обслуживания и ремонта [9]. Сейчасуже реализованы такие сценарии, что технику достаточно лишьвзглянуть через смарт-очки или через планшет (рис. 10) под ка-пот авто, и он уже знает, что в данный момент нужно сделать.Сервисному персоналу шаг за шагом показываются этапы ра-бочего процесса, и он может уверенней выполнять свою рабо-ту. Благодаря AR сервисная компания может значительно по-высить качество обслуживания клиентов. В частности, в от-раслях, где задачи обслуживания становятся всё более слож-ными, способность дополненной реальности интуитивным об-разом представлять последовательность выполнения рабочихпроцессов является огромным преимуществом, с точки зрениязатрат, своевременности и безопасности деятельности.

Использование данной технологии открывает большие воз-можности для специалистов при обслуживании сложных тех-нических объектов. Например, инженер, оснащённый план-шетом с технологией дополненной реальности, может получатьинформацию, находясь непосредственно перед оборудованиемна объекте. При наведении камеры планшета на конкретнуюустановку он может видеть состояние оборудования и подси-стем, прогнозировать их поведение, а также осуществлять уда-лённое управление, просматривать тренды и аварии (рис. 11).

В настоящее время многие производители SCADA-системреализовали или планируют реализовать поддержку техноло-

гии дополненной реальности. Компания ICONICS, произво-дящая программное обеспечение для визуализации промыш-ленных систем, в ближайшем будущем планирует внедрить вмобильную систему визуализации MobileHMI систему до-полненной реальности. Эта система будет поддерживать раз-личные возможности отслеживания и распознавания инфор-мации, включая маркерные и безмаркеные технологии: QR-коды, штрих-коды, данные с GPS-датчиков, OCR (OpticalCharacter Recognition) и NFC (Near Field Communication).

Использование той или иной технологии будет зависеть отпотребностей пользователей. Получить информацию о кон-кретном устройстве в системе можно будет с помощью ска-нирования QR-кода. С помощью чтения NFC-карты можнообновить пользовательскую базу данных.

При приближении к определённой GPS-координате можнонастроить автоматическую загрузку оператору необходимогоэкрана, соответствующего данной точке пространства илиобъекту. С помощью чтения карты безопасности можно войтив систему безопасности под определённой учётной записью.

Другим примером использования технологии дополненнойреальности в системах автоматизации является применение вдата-центрах. Оператор, имеющий с собой мобильное устрой-ство, сканирует QR-код соответствующей серверной стойки(рис. 12). После сканирования загружается нужный экран, со-держащий информацию о данной системе и предоставляющийвозможность управлять ею. Это позволяет уменьшить ошибкии упростить эксплуатацию системы, да и просто помочь спе-циалисту не запутаться в большом количестве серверных стоек.

Ещё одним интересным применением AR-решений могутстать инвентаризация и учёт компонентов, а в будущем, воз-можно, их станут применять и для неразрушающего контроля.Используя функцию геопозиционирования, специальное при-ложение при наведении смартфона на технологическое обору-дование позволит получить на экране историю его техобслу-живания и информацию о компонентах, требующих ремонта.

AR-технологии в медицине Представьте, что хирург сможет увидеть внутренние орга-

ны пациента не где-нибудь на мониторе, а непосредственно втеле человека во время операции. И это отнюдь не фантасти-ка, например, сенсорная программа Palpsim с использовани-ем технологии дополненной реальности позволяет обучатьсяпальпации бедренной артерии и введению иглы [10]. Даннаяразработка создаёт виртуальную среду, в которой обучаютсябудущие врачи. При помощи Palpsim можно продиагности-ровать виртуального пациента при помощи сложной сенсор-ной системы, сделанной на базе гидравлического механизма.На экран выводится изображение, но работа, тем не менее,ведётся с настоящими инструментами. Во время проведения


Рис. 10. Мобильное приложение I-Mechanic

для ремонта автомобилей

Рис. 11. Дополненная реальность в промышленном

применении

Рис. 12. Дополненная

реальность в дата-центрах

Илл

юст

раци

я с

сайт

а w

ww

.arm

edia

.it

Илл

юст

раци

я с

сайт

а w

ww

.aug

men

tedr

ealit

ytre

nds.

com

©ICO

NIC

S


различных манипуляций студент даже может ощущать пульспациента и видеть кровь, хоть и виртуальную.

Компания Epson уже внедряет в России на базе своихсмарт-очков AR-технологию, позволяющую вывести опера-тивное вмешательство на совершенно новый уровень [11]. Порезультатам исследований компьютерной томографиистроится индивидуальная анатомическая модель органов па-циента. Во время операции бинокулярные видеоочки допол-ненной реальности Epson Moverio BT-200 и специально раз-работанное ПО на базе Android накладывают созданную ана-томическую 3D-модель на реальный орган в операционномполе. Врач, использующий очки, может выборочно отключатьнекоторые слои, например, убрать модель органа, оставивтолько контур и сосуды. Система отслеживает не только по-ложение органа, но и положение самого хирурга, постоянноподстраивая картинку в соответствии с его положением в про-странстве и деформацией органа пациента. Кроме того, ре-шения с дополненной реальностью отлично показали себя ввизуализации в сфере челюстно-лицевой хирургии.

ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ

Введение в повсеместный обиход смартфонов позволиловсегда иметь под рукой устройство, вычислительная мощ-ность которого превосходит все системы НАСА 1960-х годов.А постоянное подключение к спутникам геолокации и Ин-тернету даёт возможность всегда быть на связи и быстро ори-ентироваться в пространстве. Всё это позволило создать ши-рокий ряд устройств и программ для дополненной реально-сти, с помощью которых легко ориентироваться в мегаполи-сах и путешествовать, определять неисправности в оборудо-вании, быстро проводить инвентаризацию и даже повыситькачество лечения.

Уже в 2013 году насчитывалось 60 миллионов пользовате-лей приложений дополненной реальности, а к 2018 году ожи-дается свыше 200 миллионов таких пользователей [12], и, ско-рее всего, данный прогноз оправдается. ●

ЛИТЕРАТУРА

1. Дополненная ре альность [Электронный ресурс] // Режим доступа :

https://ru.wikipedia.org/wiki/Дополненная_реальность.

2. Что такое дополненная реальность? [Электронный ресурс] // Ре-

жим доступа : http://arnext.ru/dopolnennaya-realnost.

3. Горбунов А.Л., Нечаев Е.Е., Теренци Г. Дополненная реальность в

авиации // Прикладная информатика. – 2012. – № 4 (40).

4. Авдошин А.С., Забержинский Б.Э., Головин К.Ю. Анализ возможно-

стей и перспектив использования дополненной реальности в теории

и на практике // Актуальные проблемы науки, экономики и образо-

вания XXI века : матер. II Международной научно-практ. конф., 5 мар-

та – 26 сент. 2012 г. – Самара : Самарский ин-т (фил.) РГТЭУ, 2012.

5. Дополненная реальность: военные оценили – теперь мы! [Электрон-

ный ресурс] // Режим доступа : http://myprojector.ru/blog/320.html.

6. Автомобили Lada могут оснастить навигатором с проекцией на ло-

бовое стекло [Электронный ресурс] // Режим доступа : http://

www.kolesa.ru/news/avtomobili-lada-mogut-osnastit-navigatorom-s-

proekciej-na-lobovoe-steklo-2015-06-10.

7. Дополненная реальность: новый шлем даст лётчикам возможность

управлять взглядом [Электронный ресурс] // Режим доступа :

http://tvzvezda.ru/news/forces/content/201508250744-nmu5.htm.

8. Gartner: использование смарт-очков может сэкономить бизнесу

миллиард долларов в год [Электронный ресурс] // Режим доступа :

http://arnext.ru/news/gartner-smartochki-8969.

9. Пути использования технологии дополненной реальности для биз-

неса [Электронный ресурс] // Режим доступа : http://www.mate-ex-

po.ru/ru/content/puti-ispolzovaniya-tehnologii-dopolnennoy-realnosti-

dlya-biznesa.

10. Возможности дополненной реальности в медицине [Электронный

ресурс] // Режим доступа : http://ar-conf.ru/ru/news/vozmognosti-

dopolnennoy-realnosti-v-meditsine.

11. Дополненная реальность в медицине – уже сейчас! [Электронный

ресурс] // Режим доступа : http://epson.ru/publication/healthcare/

1123696/.

12. Global mobile augmented reality (AR) market size in 2013 and 2018 (in

millions of users) [Электронный ресурс] // Режим доступа :

http://www.statista.com/statistics/282453/mobile-augmented-reality-

market-size/.

Авторы – сотрудникикомпании ЛАЙТОН и фирмы ПРОСОФТТелефон: (495) 234-0636E-mail: [email protected]

103



Тел.: (495) 234-0636 • Факс: (495) 234-0640 • [email protected] • www.prosoft.ru

ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР ПРОДУКЦИИ THERMOKON


Сергей Солдатов, Нина Кузьмина › cms › f › 466284.pdf · ту,...

Documents

Transcript of Сергей Солдатов, Нина Кузьмина › cms › f › 466284.pdf · ту,...