小議計算機視覺的應用

　　Magic Leap年初獲阿里巴巴領投的7.9 億美元，一時風光無二 。那么小編帶領大家從Magic Leap談談計算機視覺的應用。

　　刷屏的視頻

　　Magic Leap的演示視頻里，帶上Magic Leap眼鏡，就能看到躍起的鯨魚或者看見天花板上漂浮的水母。

　　神秘的Magic Leap似乎遭遇了危機，產品也至今沒有發(fā)布，但是背后的技術其實并不神秘。

　　Magic Leap管自己的產品不叫“增強現實”，而是叫“混合現實”(Mixed Reality，簡稱MR)。這一下子就讓人頭疼了，虛擬現實(VR)和增強現實(AR)就已經夠亂的了，現在又搞出來了一個混合現實(MR)。這之間到底是什么關系?又有什么區(qū)別呢?

　　我們一個一個說

　　虛擬現實，雖然名字里有個“現實”，但跟現實沒啥關系。用戶帶上頭套，直接就進入了另一個世界，連自己的手都看不見。谷歌的Cardboard就是典型的虛擬現實。戴上以后，你看到的是埃菲爾鐵塔腳下，別人看到的是你戴了個硬紙殼兒四處轉腦袋。

　　虛擬現實有個缺點，就是用戶不能戴著它四處晃悠。畢竟用戶看不見周圍的真實環(huán)境，四處走的話，容易撞到墻。

　　增強現實，就跟現實有點關系了。用戶帶上眼鏡，原來能看見的現在還都能看見，只不過加了一層“平面投影”。比如你看見一個人，增強現實就能給這個人注上姓名、職位之類的信息�？匆娨粋�商店，增強現實可以給你注上商店名字、地址、是否正在營業(yè)。

　　最后就是這個Magic Leap提出的“混合現實”。混合現實直接把立體的虛擬物體投射到真實環(huán)境里。比如那個藏在桌子底下的機器人，它可以和真實的桌子互動。如果“混合現實”做到極致，虛擬物體會和真實物體看起來一模一樣，完全可以以假亂真。

        簡單來說，虛擬現實就是“看不見現實”，增強現實就是“加了標注的現實”，混合現實就是“根本分不清是虛擬還是現實”。

　　虛擬現實、增強現實、混合現實的區(qū)別

　　其實不少人認為“混合現實”純屬概念炒作，和增強現實沒什么本質的區(qū)別。盡管Magic Leap一再強調我們做的是“混合現實”，而大量媒體還是把它歸到了“增強現實”的范疇里。

　　Magic Leap目前并沒有透露任何技術細節(jié)，不過他們一直在招聘計算機視覺的相關人才。計算機視覺雖然近幾年才火起來，但它卻是個古老的科技。它講起來并不艱深，只不過有些瑣碎。

　　什么是計算機視覺

　　所謂“計算機視覺”，就是教計算機“看懂”圖像或者影像。給一只貓的圖片，電腦能判斷出它是一只貓。給一個天安門廣場的照片，電腦能數出來廣場上一共有多少人。

　　任何一個圖像，都是三個二維數列(或者叫二維矩陣)，比如下面這張圖，上邊是人看到的，下邊是計算機看到的。人很容易識別出來這是一只羊駝，但計算機看到的只有數字，根本沒什么規(guī)律。如何識別出它是不是羊駝，就需要計算機視覺來做了。

　　計算機視覺的一大困難，就是把平面圖像還原成立體物體。還是以上圖為例，人眼看起來，羊駝的頭比屁股離屏幕更近，但計算機看來，頭和屁股在同一層上。一個平面圖形，怎么區(qū)別遠近呢?

　　計算機視覺有幾種思路

　　第一種就是像人類一樣，長出兩只眼睛。人左眼和右眼看到的圖像是不一樣的，大腦根據左右眼的圖像，還原出一個立體的場景。計算機也一樣，它可以用多個攝像頭捕捉圖像，根據圖像差異計算出物體的遠近。Magic Leap就是用兩個裝有攝像頭的鏡片，通過數學方法還原3D環(huán)境。

　　不過體視的缺點是計算量太大，而且物體如果太遠，距離就量不準了。這就是為什么微軟的HoloLens干脆搞出了一個“距離傳感器”。攝像頭只管看圖像，距離傳感器負責探測每個像素點的距離。

　　第二種就是看陰影。計算機可以根據圖片的明暗分布，判斷光源位置，進而判斷誰在前誰在后。還是看那張羊駝的圖片，計算機可以很迅速地判斷光源在羊駝的正上方。既然光源在正上面，羊的后背亮，肚子暗，那么后背的這些像素和肚子的這些像素就不在同一層。

　　第三種就是靠攝像頭自己動。帶上AR眼鏡，人不可避免會亂動。人一動，攝像機就可以對單一物體進行“跟拍”。下圖中，一個攝像機在三個位置拍出三張照片，那么根據這三張照片就能還原出這個物體的立體形態(tài)。

　　這些東西，學名叫做“計算機視覺的三維重建”。三維重建的方法還有很多，這里就不一一贅述。為什么要講三維重建，因為這可能是Magic Leap最大的特長。

　　增強現實只需要識別一下圖片，在眼鏡的平面上做一個標注就可以了。而Magic Leap所謂的“混合現實”，需要把虛擬物體直接放到真實環(huán)境中。要想和真實環(huán)境接觸，必須把真實環(huán)境用計算機重建出來。這個過程，就需要上面講的各種“三維重建”方法了。

　　目前Magic Leap還并沒有把整個計算機整合到眼鏡上，他們的展示視頻是用一個裝了攝像頭的眼鏡，連接著電腦拍出來的。

　　Magic Leap的CEO羅尼·阿伯維茨(Rony Abovitz)并沒有透露具體何時把Magic Leap的眼鏡開發(fā)出來，不過阿伯維茨在接受WIRED采訪時說，發(fā)布之前，我們的產品必須做到完美無瑕。

　　這就不知道要等到哪天了。Facebook、谷歌、微軟等一系列公司都在AR領域進行“生死競速”，加班加點地研發(fā)新產品。

　　面對當前的這些不利因素，或許Magic Leap會像谷歌眼鏡一樣，經歷了長時間的開發(fā)，最后宣告失敗。也或許Magic Leap能像他們的名字一樣，一下子“神奇地躍過”了這些大公司，推出了一個“完美無瑕”的眼鏡，成為增強現實的霸主。

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