Оптимальное расположение виртуальных объектов в системах компьютерного зрения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Алпатова Марианна Валерьевна

• Алпатова Марианна Валерьевна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Алпатова Марианна Валерьевна

Введение

Глава 1. Теоретические основы технологии дополненной реальности

1.1. Эволюция взглядов на место дополненной реальности в жизни человека современного и человека будущего

1.1.1. Составляющие возможностей дополненной реальности

1.1.2. Хронология развития представлений о виртуальностях

1.2. Методология определения места дополненной реальности в технологическом прогрессе

1.2.1. Развлечение или необратимый процесс и основа для глобального преобразования

1.2.2. Средства идентификации воздействия дополненной реальности на человека

1.3. Влияние дополненной реальности на человека, его деятельность, восприятие мира

1.3.1. Технические перспективы технологий дополненной реальности в ближайшем и далеком будущем

1.3.2. Трансформация восприятия действительности с применением технологий дополненной реальности

1.4. Выводы к 1-й главе

Глава 2. Оптимальное расположение объекта дополненной реальности в физическом пространстве

2.1 Определение оптимального расположения

2.2 Описание задачи

2.2.1. Реалистичность и погружение

2.2.2. Комфорт и безопасность пользователя

2.2.3. Взаимодействие

2.2.4. Проблемы производительности

2.3. Анализ контекстуального дополнения сцены

2.4. Практическое применение

2.5. Выводы ко 2-й главе

Глава 3. Математическая модель оптимального перцептивного расстояния

3.1. Параметры сцен дополненной реальности

3.1.1. Концепт виртуальной 3D карты

3.1.2. Облако характерных точек

3.1.3. Использование сенсоров мобильных устройств

3.1.4. Дополненная реальность в помещении и на улице

3.2. Сущность виртуального объекта и его свойства

3.2.1. Векторы объектов и их значение

3.2.2. Линейные размеры объектов

3.3. Концепт оптимального перцептивного расстояния

3.3.1. Виртуальная модель в контексте разрабатываемого концепта

3.3.2. Зона пространственной нейтральности в математической модели

3.3.3. Критерий оптимальности

3.4. Определение расстояния между виртуальными объектами и границами плоскостей

3.4.1. Геометрия плоскости

3.4.2. Геометрия 3D объекта

3.4.3. Метод решения

3.5. Использование критериев оптимальности

3.6. Выводы к 3-й главе

Глава 4. Пользовательский опыт и алгоритмы в оптимальном расположении виртуальных объектов

4.1 Описание процесса ПК исследования

4.2 Результаты исследования пользовательского опыта

4.3 Подробный анализ результатов

4.5. Линейная расстановка нескольких объектов

4.6. Оптимальное распределение по площади

4.6.1. Принцип работы

4.6.2. Практический пример

4.7. Выводы к 4-й главе

Заключение

Список литературы

Приложение А. Рекомендательный алгоритм

Приложение Б. Линейная расстановка

Приложение В. Расстановка нескольких объектов

Приложение Г. Грамоты

Введение

Актуальность темы исследования. В мире наблюдается значительный рост объёма информации, которая генерируется и потребляется каждый день. В результате растёт потребность в более эффективных способах обработки и визуализации этой информации. Дополненная реальность (AR) - перспективная технология, которая может помочь решить эту проблему, обеспечивая более интуитивный и удобный способ визуализации данных. Разрабатывая подходы, методы и алгоритмы оптимального размещения виртуальных объектов в АЯ, проводимые исследования способствуют более быстрой и эффективной обработке и визуализации поступающей информации. Это может иметь широкое применение в таких областях, как образование, здравоохранение, машиностроение и др.

Приложения дополненной реальности используют камеру мобильного устройства или другого устройства с поддержкой АЯ для наложения цифровых объектов на реальный мир. Чтобы установить виртуальные объекты в окружении пользователя, приложение АЯ должно распознавать и отслеживать физическую среду в режиме реального времени. Для этого используются алгоритмы компьютерного зрения для обнаружения особенностей реального мира и выравнивания виртуальных объектов по этим особенностям. После распознавания и отслеживания среды приложение может размещать виртуальные объекты и манипулировать ими таким образом, что создаётся впечатление привязки к реальному миру.

Однако процесс размещения виртуальных объектов в окружении пользователя с помощью АЯ-приложений может быть сопряжён с некоторыми трудностями. Одна из проблем, с которой сталкиваются пользователи, связана с размещением виртуальных объектов в своём окружении. Важным моментом является необходимость обеспечить пользователям безопасный и естественно-интуитивный опыт взаимодействия с виртуальными объектами. Это достигается за счёт достаточного пространства вокруг виртуальных объектов, чтобы пользователи

могли приближаться к ним и взаимодействовать с ними со всех сторон без риска столкновения с реальными объектами или другими пользователями.

Для решения этих задач в данной диссертационной работе были разработаны подходы, методы и алгоритмы оптимального размещения, которые учитывают размер, масштаб и ориентацию виртуальных объектов, а также физические ограничения реальной среды. Таким образом, виртуальные объекты могут быть органично интегрированы в реальный мир, а пользователи смогут взаимодействовать с ними безопасно и естественно. Это приводит к более качественному пользовательскому опыту, что оказывает положительное влияние на принятие и удобство использования AR-приложений.

Степень разработанности темы. В последние годы исследования в области дополненной реальности (AR) затронули разнообразные аспекты пользовательского опыта. В работе "A Systematic Review of 10 Years of Augmented Reality Usability Studies: 2005 to 2014" (2018) группа авторов, включая Ариндама Дея, Марка Биллингхерста, Роберта В. Линдемана и Дж. Эдварда Свана II, проанализировала тенденции в развитии AR-технологий. Следом за ними, исследовательская группа из Central Connecticut State University под руководством Kurkovsky и его коллег в 2012 году изучила ключевые проблемы портативной дополненной реальности. Европейская группа учёных из Лиссабона в 2015 году представила исследование NARI, подчёркивая значение интуитивных методов в AR. Важный вклад внесли также Шафак Иршад и его коллеги, исследуя пользовательский опыт в мобильной дополненной реальности с 2014 по 2017 год. Эти работы отражают международный интерес к AR, но часто ограничиваются общими концепциями без предложения конкретных методологий для решения специфических проблем.

Вопросы, связанные с оптимальной расстановкой виртуальных объектов в пространстве пользователя, остаются недостаточно освещёнными. Например, в "3D User Interfaces: Theory and Practice" обсуждаются общие принципы дизайна и пользовательского опыта с акцентом на человеческие факторы, но отсутствуют детальные рекомендации по пространственной организации AR-сред. Это

заставляет разработчиков и дизайнеров дополненной реальности полагаться на субъективные методы и обратную связь от пользователей, что формирует необходимость дальнейших исследований и разработки новых подходов.

Диссертация направлена на формирование теоретической основы и предоставление практических рекомендаций для оптимизации взаимодействия в АЯ, заполняя существующие пробелы в литературе и внося вклад в академическую науку в этой области.

Объектом исследования является ограниченное в размерах физическое пространство, в котором пользователем осуществляется расстановка виртуальных объектов.

Предметом исследования являются разработанные модели и алгоритмы оптимального расположения объектов дополненной реальности в физическом пространстве конечных размеров.

Цель и задачи работы. Цель диссертационного исследования заключается в анализе условий оптимального позиционирования объектов дополненной реальности в физическом пространстве, а также в разработке и эмпирической проверке комплекса математических моделей и алгоритмов для решения этой задачи.

Для достижения поставленной цели требуется решить следующие основные задачи:

1. Определить критерий оптимального перцептивного расстояния для размещения объекта, на основе которых формируется целевая функция и разрабатывается алгоритм для её оптимизации.

2. Предложить математическую модель оптимального расположения физических и виртуальных объектов в окружающем пространстве.

3. Разработать алгоритмы расстановки объектов в соответствии с параметрами математической модели, в том числе сформулировать подходы к классификации целевых поверхностей и оценки их геометрических свойств для последующего размещения объектов

4. Провести эксперименты с предложенным подходом, изучить фактические условия применения приложений дополненной реальности

5. Проанализировать результаты и обсудить последствия предложенного подхода с точки зрения его применения в AR и системах компьютерного зрения и навигации.

Методы исследования. Теоретические исследования в настоящей работе выполнены на основе методов математического моделирования, теории вероятности и статистики, а также фундаментальных основах компьютерного зрения и 3Э-моделирования. Экспериментальные исследования предлагаемых методов и алгоритмов выполнялись на основании собранных аналитических данных из разработанного и опубликованного ЛЯ приложения с внедрёнными в него подходами, описываемыми в данной исследовательской работе.

Научная новизна.

1. Разработан подход к количественному определению оптимального перцептивного расстояния для расположения виртуальных объектов, обеспечивающего пространственную согласованность восприятия пользователя. Такой подход позволил сформулировать и решить задачу оптимизации позиционирования этих объектов;

2. Разработана математическая модель для оценки оптимального перцептивного расстояния, пригодная для интеграции с системами компьютерного зрения различного назначения, от AR-приложений до беспилотных автомобилей, основываясь на принципе пространственной согласованности как фундаментальной концепции всего исследования;

3. Разработан алгоритм расчёта расстояния между цифровым двойником целевого объекта и границами виртуальных плоскостей, что позволило в реальном времени определять фактические значения параметров для разработанной математической модели;

4. Разработано алгоритмическое решение, позволяющее высокопроизводительно вычислять рекомендуемые координаты установки виртуальных объектов.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость исследования заключается в разработке эффективного метода для решения задачи позиционирования виртуальных объектов в среде АЯ-приложений. Внедряется концепция численного показателя оптимального перцептивного расстояния, что обеспечивает применение более детализированного подхода к оптимизации размещения виртуальных объектов. Данное исследование вносит вклад в развитие сферы АЯ Ш/ШХ, предлагая дизайнерам и разработчикам данных метод для улучшения эффективности и успеха АЯ-приложений.

Практическая значимость данного исследования также велика: разработка новых алгоритмов оптимизации размещения виртуальных объектов даёт ряд преимуществ при создании приложений дополненной реальности. Это оказывает помощь в проектировании и разработке подобных программных продуктов в различных отраслях, от игр и развлечений до образования и обучения. За счёт улучшения пользовательского восприятия дополненной реальности подобные исследования способствуют широкому распространению данной развивающейся технологии, открывая новые возможности для инноваций и роста.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертация соответствует области исследований специальности 2.3.8 -Информатика и информационные процессы по п. 1 «Разработка компьютерных методов и моделей описания, оценки и оптимизации информационных процессов и ресурсов, а также средств анализа и выявления закономерностей на основе обмена информацией пользователями и возможностей используемого программно-аппаратного обеспечения»; п. 4 «Разработка методов и технологий цифровой обработки аудиовизуальной информации с целью обнаружения закономерностей в данных, включая обработку текстовых и иных изображений, видео контента. Разработка методов и моделей распознавания, понимания и синтеза речи, принципов и методов извлечения требуемой информации из текстов»; п. 6 «Обеспечение информационных систем и процессов, применения информационных технологий и систем в принятии решений на различных уровнях

управления. Общие принципы и основы организации информационных служб и электронных библиотек».

Положения, выносимые на защиту

1. Понятие пространственной согласованности размещения виртуального объекта, представленной через функцию перцептивного расстояния. Модель описания оптимального перцептивного расстояния (ОПР) встраиваемых объектов. Целевая функция для определения оптимального размещения объектов. Проведён эмпирический анализ, показавший, что медианное время оптимальной установки 1-2 виртуальных объектов человеком составляет около 14 секунд.

2. Модели и алгоритмы оптимального Ш и 2D размещения набора виртуальных объектов. Независимость оптимального размещения от конкретного вида функции перцептивного расстояния.

3. Программные модули оптимального размещения виртуальных объектов, обеспечивающие принятие решений размещения виртуальных объектов в приложениях дополненной реальности, что значительно упрощает работу пользователей с этими приложениями. Время работы модулей составляет приблизительно 0,1 мс, что более чем приемлемо для приложений дополненной реальности.

4. Статистический анализ результатов большого количества проведённых испытаний. Выборка составила 2000 записанных сеансов пользовательского опыта по ручной расстановке объектов и 77000 событий с метриками производительности разработанных алгоритмов. Выявлена существенная роль используемой модели в разработке приложений с дополненной реальностью.

Апробация работы и публикации. Результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах:

- Всероссийская школа-семинар «Системный анализ и обработка данных в

психологии и образовании», Психологический институт РАО,

- IV Международный научный форум «Шаг в будущее: искусственный интеллект и цифровая экономика. Технологическое лидерство: взгляд за горизонт», Москва, 25-26 ноября

- Международная научно-практическая конференции «Smart Nations: глобальные тенденции цифровой экономики», Москва,

- VIII Международная научно-практическая конференция «Информационные технологии и машиностроение» (ITE 2022), Москва,

- XXXI Международная инновационная конференция молодых учёных и студентов по проблемам машиноведения (МИКМУС - 2019), Москва, 04-06 декабря 2019 года

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 7 работах, из них: 2 в изданиях, включённых в перечень рецензируемых журналов ВАК по специальности 2.3.8 категории К2; 2 - в изданиях, индексируемых в Web of Science и Scopus.

Участие в грантах и научных проектах

№21-510-07004. Эмпирическая верификация теоретических разработок в области управления IT-проектами при цифровизации аграрно-промышленного комплекса (АПК) Республики Южная Осетия (РЮО).

Степень достоверности. Достоверность результатов и выводов диссертации подтверждается корректным использованием математического аппарата, общепринятыми методами исследования, такими как эмпирическое тестирование и статистический анализ, возможностью воспроизведения результатов проводимого исследования, которое опирается на устоявшиеся теории и рамки своей предметной области. Также полнотой учёта условий и факторов, определяющих оптимальность расположения виртуальных объектов в ограниченном физическом пространстве, даже при их противоречиях.

Личный вклад соискателя. Автор диссертации сформулировал основные идеи разработанных подходов и алгоритмов, разработал математическую модель оптимального расположения встраиваемого виртуального объекта, полностью разработал и внедрил соответствующее программное обеспечение, провёл

экспериментальные исследования и обработал их результаты. Кроме того, автор внёс основной вклад в написание научных статей и представление докладов по теме диссертации на конференциях. Положения, выносимые на защиту и составляющие научную новизну исследования, получены автором лично.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и 4 приложений. Полный объем диссертации составляет 119 страниц, включая 33 рисунка и 5 таблиц. Список литературы содержит 75 наименований.

Содержание работы. Во введении обосновывается актуальность исследований, проводимых в рамках данной диссертационной работы, формулируется цель, ставятся задачи работы, излагается научная новизна и практическая значимость представляемой работы.

В первой главе обсуждается феминология дополненной реальности как предметной области исследования. Приводится обзор существующих подходов к реализации ЛЯ приложений. Обосновывается необходимость их исследований.

Во второй главе вводится понятие оптимального расположения виртуальных объектов. Описывается постановка задачи. Рассматривается родственный подход контекстуального дополнения.

В третьей главе представлена математическая модель для оценки оптимального перцептивного расстояния. Вводится понятие зоны пространственной нейтральности. Определяется критерий оптимальности.

В четвертой главе производится анализ статистических данных пользователей и их опыта расстановки объектов, сопровождаемым алгоритмом на базе представленной математической модели. Описываются выводы из полученных результатов. Представляются алгоритмы расстановки объектов, а также реализация алгоритмов автоматической оптимальной расстановки с учётом пространственно-нейтральных зон объектов. Демонстрируется решение как и линейной расстановки, так и оптимального размещения объектов по всей плоскости.

В заключении сделаны выводы, подведены итоги проведённого исследования, а также изложены рекомендации и перспективы дальнейшей разработки темы.

В приложениях приведены блок-схемы алгоритмов, примеры программной реализации и визуализации схем расстановок.

Глава 1. Теоретические основы технологии дополненной

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимальное расположение виртуальных объектов в системах компьютерного зрения»

реальности

1.1. Эволюция взглядов на место дополненной реальности в жизни человека современного и человека будущего

1.1.1. Составляющие возможностей дополненной реальности Актуальная цифровая культура обуславливается крайне быстрым технико-технологическим ростом всех окружающих нас областей, ростом, воздействующим на идентификацию себя человека и окружающей действительности. Процесс виртуализации реальности ведёт к существенному расширению предметных и непредметных границ культуры, возбуждающих новые смыслообразующие средоточия бытия, трансформирующие образ жизни и шкалу приоритетов в жизни.

Существование концепции дополненной реальности зависит от человеческого воображения и присущего нашему разуму любопытства — качеств, которые возвысили нас как разумных существ. Это наше врождённое желание материализовать невообразимое или даже недостижимое в нашей собственной реальности, что обеспечивает нам связь с осязаемыми аспектами мира. Как отмечает Александрова, в современной культуре понятие дополненной реальности можно понимать как последнюю онтологическую стадию когнитивного развития. Это развитие позволяет отдельным людям или группам людей расширить поле своего восприятия, включив модальную визуализацию с помощью кибернетических систем и цифровых коммуникаций, тем самым улучшая восприятие реальности. [52]

В своей основе эти процессы моделирования реальности занимают центральное место в творческой силе современной культуры. Технология оказывает влияние на эти процессы и одновременно демонстрирует, что её собственное развитие является проявлением культурно обусловленного мышления, охватывающего потребности и стремления как отдельных людей, так и обществ.

Кроме того, технологии дополненной реальности привлекают сегодня интерес из многих областей науки (образование, медицина, промышленность и пр.), это объясняется высокой динамикой развития интернет-технологий и мобильной, доступной электроники.

Проблемой использования данной технологии занимались многие учёные, такие как Д.Вагнер, П.Милграм, Ф.Касима, Р. Азума, которые внесли немаловажный вклад в развитие вопросов человеко-компьютерного взаимодействия и дополненной реальности. В то же время отмечается дефицит исследований в современное время, когда дополненная реальность перестала быть лишь умозрительным конструктом, а уже применяется на практике в разных сферах.

Виртуальная реальность (УЯ) — это технологически смоделированная и интерактивная среда, созданная для того, чтобы пользователи могли полностью вовлечься и участвовать в искусственном мире с помощью специализированных устройств. Этот иммерсивный опыт заменяет визуальные, слуховые, тактильные и другие сенсорные входы и реакции людей тщательно разработанными симуляциями. По Ю.Черному: "Для виртуальной реальности присущи такие признаки, как моделирование в подлинном масштабе времени, имитация окружающей обстановки с большой долей реализма и возможность обратной связи". [73]

В некоторых аспектах виртуальная реальность может восприниматься как продолжение эволюции визуального искусства как медиума. Однако она выходит за рамки традиционных форм искусства, выступая в качестве мощного инструмента для моделирования и погружения в реальный мир. Дополненная реальность (АЯ), с другой стороны, относится к технологиям, которые бесшовно включают цифровой контент в физическую среду в режиме реального времени. Потенциал дополненной реальности ограничивается техническими сложностями используемых устройств и программного обеспечения. Интегрируя виртуальный контент в реальный мир, она закладывает основу для его будущей виртуализации.

Мир дополненной реальности располагает такими свойствами:

- сочетает виртуальное и реальное;

- взаимодействует в реальном времени;

- работает в 3D.

По словам С. Прокопова: "это технология, разрешающая в реальном времени наложить на изображение виртуальные, сравнительно сложные и детализированные объекты, которые ощущаются как настоящие". Первая система дополненной реальности была разработана военными США в 1992 году, но история уходит ещё дальше. [69]

Главными методами реализации дополненной реальности представляются распознавание образов и координат местоположения пользователя и идентификация маркеров. Данные пространственного позиционирования маркера используются для точного проецирования виртуального объекта, создавая убедительную иллюзию физического присутствия в окружающем пространстве.

[31]

Согласно определению Т. Шеметовой: "дополненная реальность - это компьютерная технология наложения информации в виде текста, графики, видео и прочих искусственно смоделированных объектов при помощи некоторых виртуальных слоёв на настоящие объекты окружающего мира в порядке реального времени (оп-Нпе)". Таким образом, на сегодня можно работать с тремя видами реальностей: реальность материального мира, виртуальность, между которыми расположена дополненная реальность. Причём в отличие от виртуальности, которая подразумевает целиком искусственный синтезированный мир (видеоряд), «дополненная реальность предполагает внедрение синтезированных объектов в естественные видеосцены». [74]

Для работы с дополненной реальностью необходимо несколько компонентов: физическая среда, содержащая материальные объекты, программа дополненной реальности и материальный носитель, на котором размещена программа, обычно сопровождаемая веб-камерой. Камера снимает часть среды, а видеосигнал обрабатывается программным обеспечением, в результате чего на экране устройства отображается контент смешанной или дополненной реальности.

Основная траектория развития технологий виртуальной и дополненной реальности вращается вокруг их все большей близости к миру природы. Эти технологии находят применение в различных областях, включая военное дело и инженерное дело, промышленность, образование и науку, медицину, дизайн, коммерцию, маркетинг и развлечения.

В то же время и стандартное видение человеком мира нельзя назвать объективным, не дополненным другими факторами, проецируемыми мозгом, отчего можно говорить, что технологии дополненной реальности могут быть органично включены в постижение действительности.

Видеосфера служит визуальным компонентом человеческого восприятия и понимания мира, придерживаясь определённых стандартизированных конвенций. Однако интригует тот факт, что мир, который человек переживает и с которым взаимодействует в этой сфере, лишь частично, в разной степени, связан с реальностью. На этот мир накладываются дополнительные слои информации, состоящие из воображаемых объектов или фантомов, которые отсутствуют в физической сфере. Более того, этот фантомный мир, наблюдаемый человеком, остаётся невидимым для других. Например, при просмотре конкретного изображения разные люди могут по-разному интерпретировать его реальное содержание, поскольку мозг способен затемнять или уменьшать определённые аспекты "картинки". Восприятие этого мира в видеосфере столь своеобразно, как и галлюцинации, что делает материальный носитель (например, очки или линзы, в которых находится программа) своеобразным объектом, способным вызывать подобные галлюцинаторные переживания.

Все это вместе формирует "комбинированную реальность" как это показано на рис. 1.1.1.

Ком (ниш ровными реальность (\li\etJ КсаШу)

констйвтнйя рЁМЬВОСТЬ

КЕ

Л1ЛН1. питан реальность ЛИ

;|оп(1лмс:мшя внртуЦдиОсгь ' АУ

ВНр11У.1ЫМН

ДОкдьайСть

\Е

Рисунок 1.1.1. Континуум «реальность - виртуальность» (по П. Милграму)

С этой точки зрения, поведение людей, взаимодействующих с дополненной реальностью, и тех, кто наблюдает за этим взаимодействием извне зоны дополненной реальности, становится интригующим.

По мнению некоторых авторов, дополненная реальность — это не революционный сдвиг в нашем восприятии действительности, а скорее продолжение давнего процесса. Бодрийяр утверждает, что царства настоящего и виртуального настолько тесно переплелись, что становится все труднее отличить одно от другого. Это взаимодействие привело к возникновению сложнейшего состояния гиперреальности, в котором мы все существуем. [57]

В традиционном понимании "знак" обычно обозначает нечто, обладающее существованием, хотя и не в физической форме. Однако симуляции, создаваемые средствами массовой коммуникации и компьютерными технологиями, способствовали постепенному стиранию демаркации между знаками и реальностью, к которой привыкли люди. Бодрийяр называет эту искусственную, виртуальную реальность, которая нарушает и стремится вытеснить подлинную реальность, гиперреальностью — целью, которую, вероятно, стремится достичь дополненная реальность.

[34]

1.1.2. Хронология развития представлений о виртуально стях В 1838-м году физик из Великобритании Ч.Уитстон создал приспособление, которое функционирует по правилу стереоскопа - мозг «совмещает» двумерную

картинку с обоих глаз в одну объёмную. Так он придумал стереоскоп, при помощи которого пользователи «помещались» в фотографию. [64]

В 1938-м году французский писатель Антонен Арто в первый раз применил термин «виртуальная реальность».

В 1957-м году изобретена сенсорама (устройство запатентовали только в 1962 году) - это подобие симулятора. Оно являло собой кабину, которая задействует все чувства, а не только зрение и слух.

В 1965 году Иван Сазерленд, профессор Гарвардского университета, предложил концепцию "конечного дисплея", представляя себе систему, которая могла бы точно воспроизводить реальность. Эта концепция включала в себя несколько ключевых элементов: дисплей, расположенный перед глазами пользователя, обеспечивающий визуально реалистичный виртуальный мир; объёмный звук и тактильная обратная связь для усиления эффекта погружения; обработка виртуальных взаимодействий в реальном времени с помощью компьютера; возможность взаимодействия пользователей с виртуальными объектами в физическом пространстве. В статье Сазерленда была представлена основополагающая концепция, которая оказала значительное влияние на развитие устройств виртуальной реальности и продолжает формировать нашу современную эпоху.

В 1980 году произведено первое носимое АЯ-устройство "ЕуеТар". Оно накладывало изображение с текстом сверху настоящей картины действительности. Комплекс заключался из компьютера, размещённого в рюкзаке и подсоединённого к камере на очках.

1990 год. Учёный Том Кодел предложил термин «дополненная реальность». Он указал, что виртуальная реальность в данном случае делается дополнением к физической.

В 1997 году Рональд Азума опубликовал обширный обзор дополненной реальности, признав быстрый прогресс в компьютерном зрении, который потребует последующего обзора в ближайшие годы. Он классифицирует дополненную реальность по трём определяющим признакам: интеграция реального и

искусственного миров, связь внутри реального мира и существование в трёхмерном пространстве.

P. Милгром и Р. Азума создали таксономию для дополнения реальности или виртуальности путём добавления контента. Однако система также способна преобразовывать окружающую среду другими способами, например, изменять цифровой контент или удалять/прятать объекты.

В 2002 году С. Манн расширил ось "виртуальность-реальность" П. Милгрома, введя вторую ось, чтобы охватить дополнительные формы изменений. Этот двухмерный континуум "виртуальность-реальность" охватывает опосредованную виртуальность и реальность, в которой человеческое восприятие и понимание окружающей среды формируется под воздействием различных форм опосредования. Эта система позволяет вносить различные изменения в реальность. Впоследствии эти концепции были реализованы крупными компаниями в практических приложениях. [67]

2013 год: Google обнародовала открытое бета-тестирование очков Google Glass. Они подсоединяются к интернету на смартфоне через Bluetooth. 2016 год: Компания Niantic создала игру Pokémon Go, которая стала одним из самых известных приложений для смартфонов и зародила интерес к прочим играм с дополненной реальностью. 2018 год: Magic Leap огласила о начале продаж своих первых очков смешанной реальности Magic Leap One Creator Edition.

Как видим из слов Ситниковой: "хронологию можно условно разделить на два периода, дополненная реальность без использования компьютерных технологий и с применением таковых". Первые предпосылки нового этапа были заложены в 60-годах в теоретических описаниях принципов и в 80-х в первых практических образцах. [70]

В настоящее время значительная часть исследований в области дополненной реальности связана с использованием видеоизображений в реальном времени, где цифровые элементы накладываются на компьютерную графику. По сути, речь идёт о системе, которая улучшает изображения с помощью цифровых компонентов. С 2013 года дополненная реальность стала более доступной и совершенной, что

привело к ее использованию в различных практических приложениях. Volkswagen выделяется как один из первых последователей этой технологии, используя ее при создании моделей автомобилей через учебные пособия для своего нового поколения транспортных средств. Мобильная система технической помощи с дополненной реальностью MARTA (Mobile Augmented Reality Technical Assistance) компании Volkswagen предоставляла виртуальное пошаговое руководство по ремонту, позволяя сотрудникам предвидеть влияние процесса восстановления на механизмы автомобиля. Это внедрение продемонстрировало потенциал дополненной реальности для повышения эффективности работы и обучения в автомобильной промышленности.

Помимо основных приложений, в области дополненной реальности появляются интригующие и нетрадиционные тенденции. Одним из ярких примеров является Coalescence компании Rockwell Collins, решение для смешанной реальности (MR), которое демонстрирует многообещающий потенциал для реалистичного тактильного восприятия в брифингах виртуальной реальности. Это достижение открывает новые возможности для усиления эффекта погружения в виртуальную среду. Кроме того, на одном из нефтеперерабатывающих заводов в Москве была внедрена система дополненной реальности для мониторинга и отслеживания дефектов в сети газовых счётчиков и датчиков, разбросанных по большой территории, включая труднодоступные места. Этот инновационный подход облегчил систематический осмотр и проверку, что привело к значительной экономии времени и позволило в дальнейшем автоматизировать процесс. Более того, компания Simtars в Австралии разработала вводный учебный курс по безопасности в шахтах с использованием виртуального моделирования. Обучающиеся могут виртуально испытать опасные сценарии, что позволяет им оценить уровень угрозы и приобрести навыки контроля и снижения рисков, не выходя из аудитории. Такое применение дополненной реальности улучшает обучение технике безопасности и позволяет людям эффективно справляться с потенциальными опасностями в реальных условиях горнодобывающей промышленности. [71 ]

На сегодня очки смешанной реальности являются наиболее прогрессивным AR-устройством и, они, позволяют разрабатывать и использовать программы визуализации для решений более сложных задач, например, в проектировании и даже в медицине, тогда как раньше это было невозможно в силу высокой неточности. Это связано с тем, что зрительный анализатор наиболее важен для нас и его прорабатывают в AR в первую очередь, тем не менее, вскоре ожидается более глубокое погружение в AR.

1.2. Методология определения места дополненной реальности в технологическом прогрессе

1.2.1. Развлечение или необратимый процесс и основа для глобального преобразования

На фоне всеобщей шумихи вокруг искусственного интеллекта растёт интерес к другим сопоставимым технологиям, которые способны оказать действительно преобразующее воздействие как на бизнес, так и на повседневную жизнь. Наряду с искусственным интеллектом Благовещенский выделяет несколько других технологий, которые заставляют нас задуматься о том, являются ли они просто "шумихой" или указывают на наше будущее направление. [3]

Необратимый характер эволюции виртуальной и дополненной реальности становится очевидным при изучении реальных приложений, а не только на основе абстрактных теорий. Эти технологии постепенно пробивают себе дорогу в различные профессиональные области. Например, виртуальная реальность активно используется в области журналистики, особенно в зарубежной журналистике, позволяя создавать захватывающие сюжеты. Дизайнеры и архитекторы используют виртуальную реальность для демонстрации своих проектов, примером чему может служить реализация проекта IKEA. В медицинской сфере виртуальная реальность служит образовательным инструментом для студентов-медиков, позволяя им моделировать и практиковать процедуры. Она также помогает врачам консультировать пациентов перед операцией, обеспечивая визуальное

представление предполагаемых процедур. Эти практические приложения подчёркивают непреходящее влияние виртуальной и дополненной реальности в различных областях, укрепляя их необратимую интеграцию в профессиональную практику. [56]

Медицинские стартапы, использующие виртуальную реальность, вносят значительный вклад в помощь пациентам с такими заболеваниями, как болезнь Альцгеймера, рак и потеря зрения. VR также широко используется для обучения представителей различных профессий, включая солдат, пилотов, продавцов, инженеров и энергетиков. Например, нефтяная корпорация Schlumberger использует VR-симуляторы для обучения новичков управлению буровыми установками. Многие компании активно разрабатывают собственные VR/AR-решения для образовательных приложений.

В сфере образования дополненная реальность оказывает неоценимую помощь в реконструкции исторических событий и создании 3D-проекций при чтении обычных книг. Дополненная реальность улучшает преподавание в классах и презентации, позволяя студентам более полно усваивать предметы. Примером внедрения технологии является японское приложение New Horizon, которое использует камеры смартфонов для отображения анимированных персонажей прямо на определённых страницах учебников.

Различные приложения уже оказали своё влияние, например приложение ARnatomy помогает будущим врачам понять реалистичные модели скелета, а визуальное пособие VA-ST помогает людям с нарушениями зрения, создавая контурные зарисовки лиц собеседников.

Военный сектор также проявляет большой интерес к этим технологиям. Американская компания BAE Systems разработала шлем Striker II, оснащённый визорным дисплеем вместо очков. Этот шлем использует изображения с камер ночного видения и может отслеживать движения головы оператора, обеспечивая соответствие отображаемых данных линии зрения пользователя.

Другая американская компания, Matterport, использует дополненную реальность для создания виртуального рынка недвижимости, революционизируя способ демонстрации и продажи недвижимости.

Но, естественно, основные драйверы AR, как и многих прочих технологий, -великаны Apple, Google и Microsoft. Они инициативно вкладывают средства в AR, чтобы сделать технологию более результативной и доступной для миллиардов пользователей смартфонов.

Если верить прогнозам, то технология VR будет внедрена приблизительно через 2-5 лет, AR - только через 5-10 лет.

Для того, чтобы понимать какие сферы будут замещаться средствами дополненной реальности, приведём схему на рис.1.2.1.

Промышленные предприятия вынуждены изучать технологии виртуальной реальности, если хотят войти в историю «Индустрии 4.0.», стать на стезю цифровизации и глубокой автоматизации производственных процессов. «Интернет вещей», VR и AR - значимые компоненты новой организации бизнес-моделей. [75]

Рисунок 1.2.1. Типы приложений с дополненной реальностью, расположенные по популярности, восприятию частоты использования и типу

Если рассмотреть цикл зрелости прочих технологий (например, смартфоны, голосовое и биометрическое распознавание, магазины приложений и т. п.), то можно сделать вывод, что прогноз довольно точен. Поэтому данные исследования вполне можно рассматривать как вектор технологий.

1.2.2. Средства идентификации воздействия дополненной реальности на человека

Сегменты мозга, активированные в дополненной реальности, откликаются за долговременную кодировку памяти, внимательность, вовлеченность, эмоциональную напряжённость и приближение/отдаление (фактический наклон или отдаление от анализируемого объекта). Согласно исследованию Поповой: "при замере когнитивной функции дополненная реальность показывала почитай вдвое (в 1,9 раза) более высокие уровни вовлеченности в сравнении с эквивалентами, не связанными с ДР". Это очевидный признак её возможности генерировать более сильную отдачу, чем аналоги (рис.1.2.2)[68].

Рисунок 1.2.2. Средние уровни реакции мозга во время выполнения задач.

Откликается ли мозг человека в AR и какая разница между реальностями, и как мозг идентифицирует каждую?

Когда животное анализирует окружающую среду, формируются установленные нервные системы, заключающиеся из клеток, которые шифруют

пространственную информацию. Каждый подобный нейрон активируется только тогда, когда организм возвращается к месту, данные о котором в нем зашифрованы. Отсюда такие нервные структуры могут формироваться даже во время нахождения в виртуальной реальности. То есть наш мозг может шифровать нейроны для мест, которые не представляются настоящими, или испытывать имитированный опыт как подлинный. Это открытие обозначает, что VR/AR изменяют наш мозг, по крайней мере отчасти.

1.3. Влияние дополненной реальности на человека, его деятельность, восприятие мира

1.3.1. Технические перспективы технологий дополненной реальности в ближайшем и далеком будущем

Многие специалисты, в частности Н. Исаченко полагают, что технологии VR и AR совместно с BigData, облачными разработками, искусственным интеллектом и отдельными прочими разработками будут "стержневыми компонентами четверной промышленной революции". [62]

Считается, что сейчас про AR мало говорят, потому что в ближайшем будущем они будут в своём развитии проходить этап "пропасти разочарования" в цикле зрелости технологий К. Панетта (рис.1.3.1)

Рисунок 1.3.1. Цикл зрелости технологий по К. Панетта [42]

Как можно увидеть, технология AR сейчас пребывает практически в самом низу «пропасти разочарования». А. Иванова комментирует ситуацию следующим образом: "это можно пояснить несоответствием ожиданий по итогам тестирования поступивших в массовую продажу устройств и программных продуктов для дополненной реальности". На текущей стадии обычно обнаруживаются изъяны любых сложных технологий [61].

Виртуальная реальность успешно преодолела сложную "пропасть разочарования" и теперь вступила в фазу "просветления". Она завоевала растущую и преданную аудиторию, а её создатели все больше сосредотачиваются на коммерциализации и активно ищут решения присущих ей проблем.

Хотя полная революция VR/AR может и не произойти в ближайшем будущем, стоит отметить значительный интерес различных компаний к выводу подобных продуктов на рынок. Ярким примером является Британская вещательная корпорация (BBC), которая транслировала Чемпионат мира по футболу 2018 года в виртуальной реальности.

Хотя в настоящее время, возможно, не хватает действительно качественных примеров использования технологии виртуальной реальности, это не умаляет перспектив данной сферы. До 2015-2016 годов VR и AR были в основном сферой разработчиков и мечтателей, но в последние годы эти технологии набрали значительную популярность и стали заметным компонентом продвижения индустрии. С позиции В. Маслова: "Пока VR/AR удивляет не столько инновационностью продукта, сколько верой прямых разработчиков, владельцев бизнесов, стартапов в данную технологию в долгосрочной перспективе". [66]

В коротком будущем причины торможения развития в недостаточно высоком разрешении картинки, малой мощности и скорости устройств. Кроме того, цена качественных устройств по-прежнему сравнительно велика, а приложения по степени сложности выглядят скорее презентацией технологии, а не масштабным коммерческим продуктом.

В ближайшем будущем технологии виртуальной и дополненной реальности найдут применение не только в видеоиграх, но и в таких областях, как реальные

события, VR-парки, медицина, недвижимость, образование и военное дело. Эти технологии будут развиваться в более комплексные, увлекательные и практичные решения. По мере развития технологий устройства, способные поддерживать дополненную и виртуальную реальность, будут становиться все более мощными, обеспечивая улучшенные визуальные впечатления. В промышленном секторе VR и AR будут играть все более важную роль в проверке качества технологических процессов и инспекции готовой продукции. В розничной торговле эти технологии привлекут покупателей новыми функциональными возможностями и захватывающими впечатлениями. Кроме того, технология АК найдёт своё применение в автомобилях, оказывая ценную помощь водителям. По мере развития проектов VR/AR они будут становиться все более универсальными и ценными во многих отраслях, революционизируя способы взаимодействия с технологиями и изменяя различные аспекты нашей повседневной жизни. [65]

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Алпатова Марианна Валерьевна, 2024 год

Список литературы

1. Alpatova M. V., Glazkov A. V., Rudyak Y V. Mathematical Model of Rational Location of Augmented Reality Objects in User's Environment // Proceedings of the International Scientific Conference "Smart Nations: Global Trends In The Digital. 2022. 1. № 1. С. 1-7.

2. T. Alsop. XR market size 2021-2026 [Электронный ресурс]. URL: https://www.statista.com/statistics/591181/global-augmented-virtual-reality-market-size/ (дата обращения: 27.04.2023).

3. Blagoveshchenskiy I. A., Demyankov N. A. Technologies and Algorithms for Building the Augmented Reality // Modeling and Analysis of Information Systems. 2015. 20. № 2. С. 129-138.

4. blippAR. Welcome to ar city: beta of augmented reality maps and navigation [Электронный ресурс]. URL: https://www.blippar.com/blog/2017/11/06/welcome-ar-city-future-maps-and-navigation (дата обращения: 17.05.2023).

5. Botsch M., Pauly M., Kobbelt L., Alliez P., Levy B., Bischoff S., Rossl C. Geometric modeling based on polygonal meshes. // ACM SIGGRAPH 2007 courses. / Под ред. Sara McMains, Peter-Pike Sloan. - San Diego, California: ACM Press, 05.08.2007 - 09.08.2007. С. 1.

6. Brito P. Q., Stoyanova J. Marker versus Markerless Augmented Reality. Which Has More Impact on Users? // International Journal of Human-Computer Interaction. 2018. 34. № 9. С. 819-833.

7. Budiman E., Firdaus M. B., Hairah U. Augmented Reality Peripheral Performance: Light Intensity, Distance, Occlusion and Marker Testing // Journal of Physics: Conference Series. 2021. 1898. № 1. С. 12013.

8. Debbie Lopez. Mondly Review [Электронный ресурс]. URL: https://testprepinsight.com/reviews/mondly-review/ (дата обращения: 17.05.2023).

9. DiVerdi S., Wither J., Hollerer T. Envisor: Online Environment Map Construction for Mixed Reality. // IEEE Virtual Reality 2008. - Reno, NV, USA: IEEE, 08.03.2008 -12.03.2008. С. 19-26.

10. Dubois E., Nigay L., Troccaz J. Consistency in Augmented Reality Systems. // Engineering for Human-Computer Interaction / G. Goos [h gp.]. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2001. C. 111-122.

11. El Barhoumi N., Hajji R., Bouali Z., Ben Brahim Y., Kharroubi A. Assessment of 3D Models Placement Methods in Augmented Reality // Applied Sciences. 2022. 12. № 20. C. 10620.

12. Feature Point Detection. // Theory and Applications of Image Registration / A. A. Goshtasby. Hoboken, NJ, USA: John Wiley & Sons, Inc, 2017. C. 43-74.

13. Fischer J., Bartz D., Strasser W. Stylized Augmented Reality for Improved Immersion. // IEEE Virtual Reality Conference 2005 (VR'05). - Bonn, Germany: IEEE, 12-16 March 2005. C. 195-202.

14. Hammady R., Ma M., Powell A. User Experience of Markerless Augmented Reality Applications in Cultural Heritage Museums: 'MuseumEye' as a Case Study. // Augmented Reality, Virtual Reality, and Computer Graphics / L. T. de Paolis [h gp.]. Cham: Springer International Publishing, 2018. C. 349-369.

15. Irshad S., Rambli D. R. A. Advances in Mobile Augmented Reality from User Experience Perspective: A Review of Studies. // Advances in Visual Informatics / H. Badioze Zaman [h gp.]. Cham: Springer International Publishing, 2017. C. 466-477.

16. Irshad S., Rohaya Bt Awang Rambli D. User experience of mobile augmented reality: A review of studies. // 2014 3rd International Conference on User Science and Engineering (i-USEr). - Shah Alam, Malaysia: IEEE, 02.09.2014 - 05.09.2014. C. 125-130.

17. Jiang J., Wang J., Wang P., Bao P., Chen Z. LiPMatch: LiDAR Point Cloud Plane Based Loop-Closure // IEEE Robotics and Automation Letters. 2020. 5. № 4. C. 6861-6868.

18. Keil J., Korte A., Ratmer A., Edler D., Dickmann F. Augmented Reality (AR) and Spatial Cognition: Effects of Holographic Grids on Distance Estimation and Location Memory in a 3D Indoor Scenario // PFG - Journal of Photogrammetry, Remote Sensing and Geoinformation Science. 2020. 88. № 2. C. 165-172.

19. Kermani Z. S., Liao Z., Tan P., Zhang H. Learning 3D Scene Synthesis from Annotated RGB-D Images // Computer Graphics Forum. 2016. 35. № 5. С. 197-206.

20. Keshavarzi M., Yang A. Y., Ko W., Caldas L. Optimization and Manipulation of Contextual Mutual Spaces for Multi-User Virtual and Augmented Reality Interaction. // 2020 IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Interfaces (VR). - Atlanta, GA, USA: IEEE, 22.03.2020 - 26.03.2020. С. 353-362.

21. Khor W. S., Baker B., Amin K., Chan A., Patel K., Wong J. Augmented and virtual reality in surgery-the digital surgical environment: applications, limitations and legal pitfalls // Annals of translational medicine. 2016. 4. № 23. С. 454.

22. Kif Leswing. Augmented-reality pioneer Vuforia just released its first ARKit app [Электронный ресурс]. URL: https://www.businessinsider.nl/vuforia-chalk-augmented-reality-app-arkit-photos-2017-10 (дата обращения: 17.05.2023).

23. Koller D., Klinker G., Rose E., Breen D., Whitaker R., Tuceryan M. Real-time vision-based camera tracking for augmented reality applications. // VRST97: Virtual Reality Software and Technology. / Под ред. Daniel Thalmann, Steve Feiner, Gurminder Singh. - Lausanne Switzerland: ACM. С. 87-94.

24. Kurkovsky S., Koshy R., Novak V., Szul P. Current issues in handheld augmented reality. // 2012 International Conference on Communications and Information Technology (ICCIT). - Hammamet, Tunisia: IEEE, 26.06.2012 - 28.06.2012. С. 6872.

25. Lane N., Miluzzo E., Lu H., Peebles D., Choudhury T., Campbell A. A survey of mobile phone sensing // IEEE Communications Magazine. 2010. 48. № 9. С. 140150.

26. Lang P., Kusej A., Pinz A., Brasseur G. Inertial tracking for mobile augmented reality. // IMTC/2002. 19th IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference. - Anchorage, AK, USA: IEEE, 21-23 May 2002. С. 1583-1587.

27. Lim S., Shin M., Paik J. Point Cloud Generation Using Deep Adversarial Local Features for Augmented and Mixed Reality Contents // IEEE Transactions on Consumer Electronics. 2022. 68. № 1. С. 69-76.

28. Linde Raats. Ikea Place — App review [Электронный ресурс]. URL: https://medium.eom/@linderaats/ikea-place-app-review-2a5fbd223b8e (дата обращения: 17.05.2023).

29. Liu W., Sun J., Li W., Hu T., Wang P. Deep Learning on Point Clouds and Its Application: A Survey // Sensors (Basel, Switzerland). 2019. 19. № 19.

30. Lv Z., Lloret J., Song H. Real-time image processing for augmented reality on mobile devices // Journal of Real-Time Image Processing. 2021. 18. № 2. С. 245-248.

31. Maevv. AR — Дополненная Реальность [Электронный ресурс]. URL: https://habr.com/ru/articles/419437/ (дата обращения: 27.04.2023).

32. Marques B., Carvalho R., Dias P., Santos B. S. Pervasive augmented reality for indoor uninterrupted experiences. // UbiComp '19: The 2019 ACM International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing. / Под ред. Robert Harle, Katayoun Farrahi, Nicholas Lane. - London United Kingdom: ACM, 09 09 2019 13 09 2019. С. 141-144.

33. Mekni M., Lemieux A. Augmented Reality : Applications , Challenges and Future Trends. / Под ред. Azami Zaharim. - T. 20: Recent Advances in Computer Engineering Series, 1790-5109. WSEAS. С. 205-214.

34. Milgram P., Kishino F. A Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays // IEICE Trans. Information Systems. 1994. vol. E77-D, no. 12. С. 1321-1329.

35. Mohammad Keshavarzi, Aakash Parikh, Xiyu Zhai, Melody Mao, Luisa Caldas, Allen Yuqing Yang. SceneGen: Generative Contextual Scene Augmentation using Scene Graph Priors // ArXiv. 2020. abs/2009.12395.

36. Mohammad Keshavarzi, Flaviano Christian Reyes, Ritika Raj Shrivastava, Oladapo Afolabi, Luisa Caldas, Allen Yuqing Yang. Contextual Scene Augmentation and Synthesis via GSACNet // ArXiv. 2021. abs/2103.15369.

37. Müller J., Butscher S., Feyer S. P., Reiterer H. Studying collaborative object positioning in distributed augmented realities. // MUM 2017: The 16th International Conference on Mobile and Ubiquitous Multimedia. / Под ред. Niels Henze, Pawel Wozniak, Kaisa Väänänen, Julie Williamson, Stefan Schneegass. - Stuttgart Germany: ACM, 26 11 2017 29 11 2017. С. 123-132.

38. NARI: Natural Augmented Reality Interface - Interaction Challenges for AR Applications. // International Conference on Computer Graphics Theory and Applications. - Berlin, Germany: SCITEPRESS - Science and and Technology Publications, 11.03.2015 - 14.03.2015. С. 504-510.

39. Neshov N., Manolova A. Objects distance measurement in augmented reality for providing better user experience // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. 1032. № 1. С. 12020.

40. Nick Day. 5 Problems With Augmented Reality Training And Solutions To Tackle Them [Электронный ресурс]. URL: https://roundtablelearning.com/5-problems-with-augmented-reality-training-and-solutions/ (дата обращения: 17.05.2023).

41. Oufqir Z., El Abderrahmani A., Satori K. From Marker to Markerless in Augmented Reality. // Embedded Systems and Artificial Intelligence / V. Bhateja [и др.]. Singapore: Springer Singapore, 2020. С. 599-612.

42. K. Panetta. Top Trends in the Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies [Электронный ресурс]. URL: https://www.gartner.com/smarterwithgartner/top-trends-in-the-gartner-hype-cycle-for-emerging-technologies-2017 (дата обращения: 27.04.2023).

43. Papadopoulos T., Evangelidis K., Kaskalis T. H., Evangelidis G., Sylaiou S. Interactions in Augmented and Mixed Reality: An Overview // Applied Sciences. 2021. 11. № 18. С. 8752.

44. Rovira A., Fatah Gen Schieck A., Blume P., Julier S. Guidance and surroundings awareness in outdoor handheld augmented reality // PloS one. 2020. 15. № 3. e0230518.

45. Samini A., Palmerius K. L. A study on improving close and distant device movement pose manipulation for hand-held augmented reality. // VRST '16: 22th ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology. / Под ред. Dieter Kranzlmuller, Gudrun Klinker. - Munich Germany: ACM, 02 11 2016 04 11 2016. С. 121-128.

46. Suri S., Hubbard P. M., Hughes J. F. Analyzing bounding boxes for object intersection // ACM Transactions on Graphics. 1999. 18. № 3. С. 257-277.

47. Tahara T., Seno T., Narita G., Ishikawa T. Retargetable AR: Context-aware Augmented Reality in Indoor Scenes based on 3D Scene Graph. // 2020 IEEE International Symposium on Mixed and Augmented Reality Adjunct (ISMAR-Adjunct). - Recife, Brazil: IEEE, 09.11.2020 - 13.11.2020. С. 249-255.

48. Tan Z., Chu D., Zhong L. Vision. // the fifth international workshop. / Под ред. Yuvraj Agarwal, Lin Zhong. - Bretton Woods, New Hampshire, USA: ACM Press, 16.06.2014 - 16.06.2014. С. 23-27.

49. Turk M., Fragoso V. Computer Vision for Mobile Augmented Reality. // Mobile Cloud Visual Media Computing / G. Hua [и др.]. Cham: Springer International Publishing, 2015. С. 3-42.

50. van Krevelen D., Poelman R. A Survey of Augmented Reality Technologies, Applications and Limitations // International Journal of Virtual Reality. 2019. 9. №2 2. С. 1-20.

51. Wang J., Wang Q., Saeed U. A visual-GPS fusion based outdoor augmented reality method. // VRCAI '18: International Conference on Virtual Reality Continuum and its Applications in Industry. / Под ред. Koji Mikami, Zhigeng Pan, Matt Adcock, Daniel Thalmann, Xubo Yang, Tomoki Itamiya, Enhua Wu. - Tokyo Japan: ACM, 02 12 2018 03 12 2018. С. 1-4.

52. Александрова Л. Д. Опыт философского осмысления «Дополненной реальности». // Онтологический континуум «Виртуальность - реальность». С. 59-63.

53. Алпатова М. В. Анализ пользовательского взаимодействия с виртуальными объектами в приложениях дополненной реальности. 2022.

54. Алпатова, М. В., Глазков А.В., Жоломудь М.В., Рудяк Ю.В. Алгоритм расчета расстояния между виртуальными объектами и границами плоскостей в приложениях дополненной реальности // Актуальные проблемы управления -2021. 2022. С. 259-262.

55. Бажина П. С., Куприенко А. А. Опыт применения технологии дополненной реальности в образовании // МНКО. 2018. №3 (70). С. 244-247.

56. Баранов А. А. Архитектура универсальной интерактивной системы на базе современных устройств взаимодействия с пользователем // Современные научные исследования и инновации. 2015. 1.

57. Бодрийяр Ж. Симулякры и симуляции. М.: Издательский дом «ПОСТУМ», 2015.

58. Волков Е. А. Численные методы. Москва: Издательство «Лань», 2022.

59. Гредасова Н. В., Корешникова М. А., Желонкина Н. И., Корчемкина Л. В., Полищук Е. Г., Иванов В. М., Андреева И. Ю. Линейная алгебра. Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2019.

60. Зильберман Н. Н., Сербин В. А. Возможности использования приложений дополненной реальности в образовании // Открытое и дистанционное образование. 2014. №4 (56). С. 28-33.

61. Иванова А. В. Технологии виртуальной и дополненной реальности: возможности и препятствия применения // СРРМ. 2018. №3 (108).

62. Исаченко Н. Н., Хисматуллина И. З. Дополненная реальность как один из современных технологических трендов нефтяной промышленности // Научное обозрение. 2018. №1.

63. Калиткин Н. Н., Альшина Е. А. Численный анализ. Москва: Издательский центр «Академия», 2013.

64. К. Крецу. Хронология: как развивалась виртуальная, дополненная и смешанная реальности: От стереоскопа для просмотра «объёмных» фотографий до AR-очков Magic Leap. [Электронный ресурс]. URL: https://vc.ru/future/44433-hromlogiya-kak-razvivalas-virtualnaya-dopolnennaya-i-smeshannaya-realmsti (дата обращения: 27.04.2023).

65. Круглов Д. С. Анализ возможности применения технологии дополненной реальности при разработке системы моделирования сборки // Инженерный вестн. 2017. №8.

66. Маслов Е. А., Хаминова А. А. Внедрение современных технологий виртуальной и дополненной реальности в креативные индустрии: тенденции и проблемы // Гуманитарная информатика. 2016. №10.

67. Мытников А. Н., Мытникова Е. А. История развития дополненной реальности. // Технические науки.

68. Попова Е. Д. Сферы применения и перспективы AR/VR-технологий // Виртуальная и дополненная реальность - 2016: состояние и перспективы. 2016. С. 277-282.

69. Прокопов С. А., Соколовский Н. А. Основы и принципы работы технологии дополненной реальности. // Решетневские чтения. 2018. С. 201-203.

70. Ситникова Е. С. Виртуальная и дополненная реальность: соотношение понятий // Стратегии развития социальных общностей, институтов и территорий. 2018. 1. С. 298-302.

71. Степанов Ю., Stepanov Y, Бурмин Л., Burmin L. SECURITY OF MINING WORKERS WITH GOOGLE VR // Bulletin of Kemerovo State University. Series: Biological, Engineering and Earth Sciences. 2017. 2017. № 3. С. 60-64.

72. Цветков В. Я. Дополненная реальность // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017. 6-2. С. 211-212.

73. Черный Ю. Ю. Философские основания технологий виртуальной и дополненной реальности. №1. С. 219-229.

74. Шеметова Т. Н. Картина мира как видеосфера в современной реальности. // Наука телевидения. 2013. С. 56-65.

75. Яковлев Б. С., Пустов С. И. Классификация и перспективные направления использования технологии дополненной реальности // Известия ТулГУ Технические науки. 2013.

Приложение А. Рекомендательный алгоритм

Рисунок А.1 «Алгоритм расчёта рекомендаций по размещению АК объекта»

Приложение Б. Линейная расстановка

Листинг Б.1 «Программный метод линейной расстановки на языке С#»

public static List<Coond> GetLineanCoonds(double L, double[] li, double[]

dm, double[] dp) {

van n = li.Length;

van x = new double[n]; van dm1 = new double[n]; van dpi = new double[n]; van kii = new double[n];

van coonds = new List<Coond>();

dmi[0] = dm[0]; dpi[n - 1] = dp[n - 1];

fon (van i = 0; i < n - 1; i++) {

dpi[i] = dp[i] + dm[i + 1]; dmi[i + 1] = dp[i] + dm[i + 1];

}

ki1[0] = 1;

fon (van i = 0; i < n - 1; i++) {

ki1[i + 1] = ki1[i] * dp1[i] / dm1[i];

}

van A = ki1[n - 1] * dp1[n - 1]; van B = L;

fon (van i = 0; i < n; i++) {

A += ki1[i] * dm1[n - 1]; B -= li[i];

}

x[0] = B * dm1[n - 1] / A;

fon (van i = 1; i < n; i++) {

x[i] = x[0] * ki1[i];

}

van Ln = L;

fon (van i = 0; i < n; i++) {

Ln -= li[i] + x[i];

}

Продолжение листинга Б. 1

van kMinus = x[0] / dm1[0]; van kPlus = x.Length >

1 ? (x[1] / dp1[0]) : kMinus;

coonds.Add(new Coord(x[0], kMinus, kPlus));

for (var i = 1; i < n; i++) {

coords.Add(new Coord(x[i], x[i] / dm1[i], i < n - 1 ? x[i

+ 1] / dp1[i] : Ln / dp1[i])); }

return coords;

}

Приложение В. Расстановка нескольких объектов

Рисунок В.1 «Верхнеуровневый алгоритм установки»

Рисунок В.2 «Принцип расчёта координаты Ъ для объекта строки»

Рисунок В.3. Алгоритм формирования ряда из объектов

Рисунок В.4 «Визуализация расстановки из практического примера 4.6.2»

Приложение Г. Грамоты

"ар. UuK f г? ______

VIII МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МАШИНОСТРОЕНИЕ» °Ои»лом (ITE2022)

ДИПЛОМ

Алпатова Марианна Валерьевна

Тема: «Анализ пользовательского взаимодействия с виртуальными объектами в приложениях дополненной реальности».

Научный руководитель: Рудяк Юрий Владимирович

Международный конкурс научно-исследовательских и научно-практических проектов, проводимых в рамках VIII Международной конференции «ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И МАШИНОСТРОЕНИЕ»

Наливайко А.Ю.

к.т.н., и.о. проректора по исследованиям и разработкам Московского Политеха

СЕРТИФИКАТ УЧАСТНИКА ВСЕРОССИЙСКОЙ ШКОЛЫ-СЕМИНАРА Системный анализ и обработка данных в психологии и образовании

Hi

©

Психологический институт РАО, is февраля 1-ОТЛ

Председатель программного комитета

академик РАО, д-р психолог, наук, профессор С.Б. Малых

Председатель организационного комитета г

профессор РАО, д-р техн. наук, профессор Е.В. Никульчев

•и