無需攝像頭，KAIST公佈基於RFID的近距離AR展覽方案-今日必看

無需攝像頭，KAIST公佈基於RFID的近距離AR展覽方案

來源：神劇解說釋出時間：2023-03-23 17:14

AR正在成為線下景點的重要工具，它可以將額外的資訊視覺化，從而晉升博物館等景點的參觀體驗。通常，線下展館採用移動AR應用來進行展示，這種方式基於手機攝像頭和視覺演算法，固然使用門檻低，但依然有一些侷限，好比：攝像頭很難在近距離對焦定位，遊客經常需要將手機放在與展品有一定間隔才能檢視AR，而且與AR的互動通常在手機螢幕上進行，這意味著遊客的注意力難以集中在展品本身，因此會影響實體展覽的體驗。

為了讓線下展覽與AR更好的互動，韓國KAIST大學的科研人員研發了一種合用於展覽的移動AR方案：WonderScope，這是一種最佳化的AR人機互動設計，其特點是利用RFID來定位，取代移動AR應用常見的視覺定位。據悉，這項研究由KAIST產業設計系教授Woohun Lee和計算學院教授Geehyuk Lee牽頭，該研究得到了韓國科學和資訊通訊技術部科學和文化展覽增強支援專案資助。

WonderScope原理

通常，AR定位方案主要基於視覺掃描，一些方案基於二維碼等視覺圖案，掃碼即可開啟AR，缺點是每個AR內容需要獨立的圖案標誌，而且也很難在展品上列印圖案。而WonderScope的不同之處，在於它使用RFID來檢測展品表面的位置和方向，並在展品表面四周進行AR互動。簡樸來講，你可以將它看作是手機等移動裝置的AR外設，其目的是讓參觀者靠近展品表面體驗AR，甚至還可以一邊檢視AR，一邊觸控展品，以得到觸覺反饋。

該方案的原理是，在展品表面貼上RFID標籤，然後在手機上夾一個RFID感測器外設，當感測器靠近RFID標籤時，便會在手機螢幕中觸發AR內容，AR影象固定併疊加在什物展品上，感覺就像是使用手機來檢視展品的數字分身。實際上，RFID是AR內容的中心點，當感測器在不同的方向闊別該標籤時，AR內容也在實時變化。

據瞭解，RFID是一種非接觸式電子標籤，原理是透過射頻訊號來識別目標並獲取資料，特點是在近距離感測，並可在複雜的環境中執行。另外，RFID標籤可以做到足夠小，安裝和拆卸很輕易，對展品影響較小。在WonderScope方案中，RFID定位答應使用者在靠近展品表面的位置檢視互動式AR影象，還可以同時戴手套觸控展品表面，實現體感反饋。

除了RFID外，還結合了兩種位移感測器、IMU，可在多種材質的表面上識別裝置與RFID標籤原始位置的相對位置和方向。詳細定位流程如下：讀取RFID標籤，然後根據光學位移感測器、加速度計資料來推算相對運動，以及WonderScope的實時位置。該方案還考慮了裝置高度、展品表面輪廓特徵，從而晉升裝置位置猜測的準確性。據悉，該方案定位效果不亂，可在紙張、石頭、木材、塑膠、亞克力、玻璃，以及具有物理圖案的不規則表面上使用。

細節方面，WonderScope主要由RFID標籤、圓柱形感測器模組組成，其中感測器模組尺寸大約45x50mm，可固定在手機等移動裝置上。其內建藍芽低功耗元件，以及RFID讀取器、兩種位移感測器，以及IMU。其底部的PCB包含間隔感測器，Wonderscope與展品間隔小於4-5釐米時，RFID閱讀器將被啟用。該閱讀器在102毫秒內可檢測到15毫米外的RFID標籤。

此外，位移感測器包含了卡爾曼濾波器，可用於結合位移資料和IMU資料。Wonderscope根據精準度去權衡並組合卡爾曼濾波器輸出的資訊，然後天生位移猜測，該猜測足夠可靠，在13毫米間隔內，可識別0.81米/秒位移，效果比普通滑鼠的感測器更好。

同時，科研人員還設計了一個配套的移動app，該app的程式透過識別到的資料來對準空間定位和AR內容，使AR與展品天然融合，彷彿就像展品的一層虛擬表面。WonderScope也可以結合智慧腕錶，在腕錶上的螢幕檢視AR內容。

三種形態

針對不同的應用場景，科研人員設計了三種不同形態的WonderScope：

1）手持式

WonderScope可以安裝在手機上，效果類似於數字放大鏡（將放大效果換成AR影象），使用時只需要將它靠近展品表面，並從各個方向移動。此外，也可以和智慧腕錶結合，視覺效果神奇，不外因為螢幕較小，互動會受限。

2）穿著式

藉助3D列印部件，可以將WonderScope、智慧手機固定在手套上，這種方案的好處是，使用者可以透過手套觸控展品，體驗觸覺感官。此外，智慧手機也可以產生振動（好比模擬心跳），進一步增強沉醉感。

3）結合其他裝置

還可以將WonderScope、智慧手機，透過3D列印部件固li定在玩具車上，人可以控制車在遊戲板上移動，模擬勘探地下礦物的效果。這可以做成不錯的AR桌遊。