最优化您的增强现实(AR)解决方案.docx

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如何最优化您的增强现实(AR)解决方案

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当提及AR及其应用时，首先想到的事情之一是抬头显示器(HUD)。它们被用于航空和汽车应用中，让用户无需低头看仪表盘就能看到相关的飞行器/汽车信息。

研究显示人类通过视觉与世界互动时，处理图像的速度比处理书面文本等其他不同形式的信息要快许多倍。增强现实(AR)类似于其近亲虚拟现实(VR)，能让用户增强对周边环境的洞察。它们之间的主要的区别是,AR借助文本或其他可视对象等虚拟对象可丰富或增强自然界。这样能让AR系统的用户安全、更高效地与他们的环境互动。这与用户沉浸在人工创建的环境中的虚拟现实不同。增强现实和虚拟的结合常被描述为为用户呈现混合现实(MR)。我们中的许多人在日常生活中已经不知不觉地用上了AR，例如我们的移动设备在进行道路导航时，或是玩精灵宝可梦GO等虚拟游戏时。

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虚拟现实、增强现实和混合现实

当提及AR及其应用时，首先想到的事情之一是抬头显示器(HUD)。它们被用于航空和汽车应用中，让用户无需低头看仪表盘就能看到相关的飞行器/汽车信息。抬头显示器是较简单的可用AR应用之一。拥有可穿戴技术等更高级功能的先进AR应用往往被称为智能增强现实，据TracTIca预测，其市场规模到2020年将达到23亿美元。

增强现实应用和用例

AR正在进军众多应用领域，覆盖工业、军事、制造、医疗、社交和商业等不同行业，其大量的用例推动其被广泛采用。在商业领域，AR主要侧重于社交媒体提供应用，例如能够识别您交谈的对象并添加履历信息。AR还能让消费者看到有时难以参观到的产品，例如汽车、游艇、建筑物等。

许多AR应用都离不开使用侦探佩戴的智能眼镜。这些智能眼镜能提高制造环境内的效率，例如便于替换操作手册，向用户展示如何组装零部件。在医疗领域，智能眼镜便于分享医疗记录以及创伤和损伤的详细状况，能为现场急救人员和后续急诊室人员提供治疗信息。

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*智能眼镜在工业环境中的使用实例*

一个典型的例子是一家大型包裹物流公司。这家公司目前正在使用AR智能眼镜阅读发运标签上的条形码。在条形码扫描完毕后，智能眼镜能使用WiFi基础设施与公司服务器通信，判定包裹的最终目的地。在已知目的地后，智能眼镜能向用户提示包裹的堆放处，以便继续发运。

就算不考虑应用和用例，设计一款AR系统也会面临多重相互矛盾的要求，包括性能、安全、功耗和未来兼容性。如果设计人员要为AR系统提供理想的解决方案，这些都必须考虑到。

实现AR系统

这些复杂的AR系统要求能够连接多个摄像机传感器并处理来自这些传感器的数据，从而让系统了解周围环境。这些摄像头传感器还可能会工作在电磁频谱的不同频段上，例如红外或近红外。此外，这些传感器可能提供来自电磁频谱之外的信息，从而为检测移动和转动提供输入，例如MEMS加速计和陀螺仪，以及全球导航卫星系统（GNSS）提供的位置信息。融合来自多种不同类型传感器的信息的嵌入式视觉系统一般也称为异构传感器融合系统。AR系统也要求高帧率，以及开展实时分析、逐帧提取和处理每帧所含信息的能力。提供满足这些要求的处理能力成为组件选择的决定性因素。

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AR系统剖析

AllProgrammableZynq-7000SoC或ZynqUltraScale+MPSoC用于实现AR系统的处理内核。这些器件本身属于异构处理系统，将ARM处理器和高性能可编程逻辑完美结合在一起。ZynqUltraScale+MPSoC属于新一代Zynq-7000SoC，额外提供了一个ARMMali-400GPU。该系列中的某些成员还包含支持H.265和HVEC标准的硬化视频编码器。

这些器件能让设计人员使用处理器理想地细分系统架构，实现实时分析功能并传递给生态系统中的传统处理器任务。该可编程逻辑可用于实现传感器接口和处理，从而带来多重好处，具体包括：

?根据应用要求，并行实现N个图像处理流水线。

?任意连接，能定义和连接任意传感器、通信协议或显示标准，提供灵活性和未来升级路径

要实现图像处理流水线和传感器融合算法，我们可充分运用VivadoHLS和SDSoC等工具中提供的高层次综合功能。这些工具拥有包括OpenCV支持在内的各种专家级库。为缩短AR系统的上市时间，还可以利用广泛的第三方IP。这些IP专为AR、嵌入式系统和专门的赛灵思技术开发。这些IP模块的供应商中包括Xylon。Xylon提供能在Vivado设计环境中迅速集成的LogiBRICKS系列IP核，同时提供便于系统快速启动和运行的拖放功能。