（重庆交通大学 重庆市，400074）
摘要：本文叙述了增强现实技术的在建筑领域的发展和关键技术，在此基础上探讨增强现实在建筑领域的应用前景，以其为建筑领域采用增强现实技术提供一定的参考借鉴。
关键词：增强现实；研究现状；建筑领域；应用前景
1 增强现实技术概述
1.1 增强现实技术的发展
增强现实技术（AR）的发展主要可分为三个时期，最早期是为了改善虚拟现实技术(VR)的使用而提出来的。第二个时期是在1970年到1980年间，这个时期最著名的研究是1980年由Steve Mann建立的第一套可穿戴头戴式显示器，它结合了图像文字，在拍摄的画面中呈现给使用者。第三个时期是在1990年初，波音公司的研究人员Tom Caudell首先提出了增强现实这个名词用来形容波音公司所开发出来的飞行训练系统即在现实的环境中以虚拟的飞机物件来模拟飞行控制器。近些年以来，科技的创新使得AR技术的应用门槛逐渐降低，使得AR技术在许多设备上的应用得以成为现实,增强现实技术的发展也有了更大的进步空间。
1.2 AR技术的概念
AR是在虚拟现实的基础上发展起来的新技术，也被称之为混合现实。是通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，将虚拟的信息应用到真实世界，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的增强。AR技术提供了一种半浸入式的环境并且强调真实场景和虚拟世界图像和时间之间的准确对应关系，通常是以透过式头盔显示系统和注册系统相结合的形式来实现的,在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。
1.3 AR技术的发展现状
经过20多年的发展，AR技术不断成长，逐渐进入了现代生活的多个领域。广告业，任务支持，导航，家居与工业应用，娱乐游戏，教育，翻译等领域，你都能看到AR技术的身影。
在建筑领域，随着建筑工程建设行业逐渐朝着基于BIM的数字化信息管理的方向发展，需要有更为直观的视觉化平台来有效地使用这些信息。AR技术，这种将相应的数字信息植入到现实场景的技术，将有很好的填补现阶段建筑信息可视化技术的缺陷。
随着三维协同设计的稳步发展，在可见的不远的将来将取代传统的二维设计。AR 技术在设计领域的应用，也为三维模型的应用提供了更好的展示手段，三维模型与二维的设计、施工图纸也能更加紧密的结合。AR技术在勘察设计领域中可以有效地应用于实时方案比较、设计元素编辑、三维空间综合信息整合、辅助决策和设计方案多方参与等方面。
2 AR技术文献分析
在中国知网CNKI中分别搜索“增强现实＋建筑”、“增强现实+BIM”、“增强现实+VR”、“增强现实+GIS”、“增强现实+应用”，共检索出1989到2017年间4000多篇文献，与建筑相关的不到5%。检索结果显示，AR与建筑结合的文献65篇，建筑相关的占46篇；与BIM的结合的26篇，建筑相关的占9篇；与VR结合的585篇，建筑相关的只有17篇；与GLS结合的15篇，建筑相关的占9篇；与应用结合的421篇，建筑相关的只有11篇。
我国学术领域在建筑行业的研究基本是从2007开始，经过10多年的研究与发展，到目前为止还没有将建筑领域的新信息技术方法融合运用，其中很大程度上受到现阶段技术发展、市场的限制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆AR技术的研究可以说是VR的一个分支，研究历史也要比AR早很多，由于现阶段的VR技术的发展还没有广泛的被运用到建筑领域，而是在日常生活中得到初步的推广运用，并未能实现正在意义上的VR,因此，作为分支的AR也必定受到很大的限制。
3 增强现实系统的支撑技术
应用AR系统涉及到到多种因素，因此研究对象的范围十分广阔,包括信号处理、人机界面和心理学、计算机图形和图像处理、计算机网络、移动计算、信息获取和信息可视化 ,以及新型显示器和传感器的设计等。AR系统虽不需要显示完整的场景，但是由于需要通过分析大量的定位数据和场景信息来保证由计算机生成的虚拟物体可以精确地定位在真实场景中，因此，AR系统中一般都包含以下4个基本步骤 :(1)获取真实场景信息；(2)对真实场景和相机位置信息进行分析 ；(3)生成虚拟景物；(4)合并视频或直接显示，即图形系统首先根据相机的位置信息和真实场景中的定位标记来计算虚拟物体坐标到相机视平面的仿射变换 , 然后按照仿射变换矩阵在视平面上绘制虚拟物体 ,最后直接通过S-HMD 显示或与真实场景的视频合并后，一起显示在普通显示器上。AR系统中，成像设备、跟踪与定位技术和交互技术是实现一个基本系统的支撑技术。
4 AR在建筑领域的应用
4.1 在建筑设计中的应用
传统的建筑设计通常采用从二维图形到三维思维转化的方法，由于二维图纸或三维模型仅体现建筑物的部分信息 ,而设计者对设计对象缺乏全方位的思考，眼界较窄、缺乏整合思维能力，因而一些设计缺陷常被掩盖。增强现实技术（AR）引入建筑设计中，可以使建筑师的创作过程中通过增强现实技术中的真实对象位置姿态跟踪技术及虚实融合技术，将建筑设计三维模型在真实世界中注册，并与真实的建筑周边环境融合，有效避免建筑设计过程中对周边环境的建模，同时保证在设计结果中周边环境的真实性，有利于设计师对建筑设计方案做出更合理的评估。
4.2 在现场施工管理中的应用
由于AR可在施工现场加载虚拟的施工内容，使现场人员从平面化的数据提取这种需要较高专业素养的活动中解脱出来，就可以在现场施工管理中减少由于施工组织和图纸的误解和信息传递的失真所造成的巨大损失，减少施工员反复读图识图的时间，辅助施工员的管理、加强现场施工人员的培训甚至通过加载明显的标记信息强调重要节点的施工从而有利于现场安全管理。Xiangyu Wang等人将AR应用于施工工地的布局规划上：通过在虚拟环境中预置施工材料和设备、规划设备和相应的进场路线，并加载到施工现场，使场地布局可以快速、准确地完成
4.3 在建筑学科教学活动中的应用
目前国内将增强现实技术应用于教学领域已有了初步的探索和实例研究。建设工程相关专业的学生在现有的教学条件下通常只依靠传统的教学手段，不能够对现实的工地有很好的参与和互动。若通过AR技术，将施工设备3D图像叠加到AR的二维标记物上，学生只需要使用电脑和特定设备扫描这些标记就可以从各个角度观察施工机械。通过将真实的动态施工过程的视频信号叠加到AR标记物上，可以使学生多视角地了解和学习施工工艺，方便学生间的交流和理解。
5 结语
建筑行业是一个信息密集型的行业，每一个工程项目都充斥着大量的图纸信息，而传统的“按图施工”在信息理解、交流、保存等方面都存在着明显的弊端。增强现实技术作为提升人认知能力的新兴技术，它在建筑领域中对大量数据的准确提取和可视化处理将发挥不可估量的作用。由于我国建筑从业人员习惯以经验为导向的操作，AR技术的应用还有待进一步的推广实验。但我相信随着 AR 技术应用环境的不断成熟，增强现实技术在建筑领域的应用和发展将会更加广泛和深入。
参考文献
[1]严玉若.增强现实中视觉反馈关键技术研究[D]. 上海大学,2015.
作者简介：卢文彬，男，汉族，湖北黄冈人，学历为在读硕士研究生，研究方向为工程项目管理。
论文作者:卢文彬
论文发表刊物:《知识-力量》3中
论文发表时间:2018/9/18