Формирование изображений дополненной реальности в автомобильных транспортных системах.

ВВЕДЕНИЕ

Во многих отраслях промышленности внедрение современных технологий приносит успех на сложном мировом рынке.

Это продвигает инновационность компании вперед и может даже снизить производственные затраты и максимизировать прибыль. Производители автомобильных транспортных систем всегда оставались на переднем крае, используя преимущества новейших технологических достижений. Таким образом, автомобильная промышленность пережила значительное развитие, главным образом благодаря внедрению новых передовых технологических усовершенствований, таких как виртуальный макет и прототипирование, передовые технологии производства, основанные на сложных роботизированных системах, автоматизированной безопасности транспортных средств и удобных интерфейсах для улучшения опыта вождения.

В последние годы многие производители автомобильных транспортных систем проявили большой интерес к дополненной реальности (AR), главным образом из-за ее доступности и потенциала для создания инновационных решений. AR - это форма взаимодействия человека и машины (HMI), в которой виртуальные компоненты вставляются и накладываются на реальный мир, создавая иллюзию ‘обогащенной’ реальности. Это позволяет пользователям получать определенную необходимую им информацию о некоторых аспектах или процедурах непосредственно в рабочей среде и потенциально может обогатить сенсорное восприятие человека. Основываясь на определении Милграма континуума реальности и виртуальности, AR представляет собой составную часть смешанной реальности (MR), которая представляет собой слияние реального и виртуального миров. Концепция Милграма о континууме реальности и виртуальности является примером для автомобильной промышленности. Области применения AR варьируются от промышленности до повседневной деятельности в различных областях, таких как производство, робототехника, здравоохранение, образование, военные, развлечения и так далее. Существует несколько обширных исследований, в которых рассматриваются последствия и влияние AR на промышленность, а также проблемы и направления развития в этой области.

AR предоставляет новые многообещающие возможности практически во всех областях автомобильной промышленности благодаря своему потенциалу интерактивного и интуитивно понятного интерфейса. Использование AR в автомобильной промышленности было изучено с помощью различных платформ. Например, AR может существенно улучшить пользовательский интерфейс с помощью головных дисплеев (Head-Up Display, HUD). HUD - это системы отображения, адаптированные для военной авиации для передачи визуальной информации в поле зрения водителя. Они представляют собой прозрачные устройства, предназначенные для представления различной важной информации в режиме реального времени в целях повышения безопасности. С помощью HUD можно воспользоваться двумя способами: добавить информацию в среду или выделить некоторые элементы, уже присутствующие в среде. Одним из таких интересных решений является наложение видеопотока на автомобиль перед водителем, где вы можете видеть, что находится перед ним.

AR вносит свой вклад во многие другие аспекты автомобильной промышленности, такие как техническое обслуживание, ремонт, диагностика, проверка или обучение. Технология AR также начала использоваться в качестве маркетингового инструмента, чтобы клиенты могли интерактивно настраивать свой автомобиль перед заказом. Проверка точечной сварки с помощью пространственной AR на основе проектора, отслеживание некоторых частей транспортного средства с помощью портативных устройств или выполнение процедур технического обслуживания с использованием дисплеев, установленных на голове (HMDS), являются некоторыми примерами использования AR различными способами и на различных платформах. Эта технология, управляемая человеком, оказалась полезной для операторов и работников в области производства автомобилей, а также для водителей, чтобы улучшить определенные характеристики, связанные с вождением.

Цель. Разработка методов оценки формирования изображения дополненной реальности в автомобильной транспортной системе в различных областях транспорта.

Объект исследования. В данной работе используются автомобильные транспортные системы.

Предмет исследования. Формирование изображений дополненной реальности в автомобильных транспортных системах.

Цели исследования:

1. Анализ формирования изображений дополненной реальности в автомобильных транспортных системах;

2. Идентификация параметров, характеризующих формирование изображений дополненной реальности в автомобильных транспортных системах;

3. Оценка формирования изображений дополненной реальности в автомобильных транспортных системах; в зависимости от функционального назначения и применения.

Научная гипотеза. Изображения дополненной реальности зависят от функционального назначения и сферы применения автомобильных транспортных систем.

Методологическая основа исследования:

1. Общенаучные методы (анализ, индукция, абстрагирование, сравнение, обобщение).

2. Методы обработки и интерпретации данных

Новизна работы. она заключается в использовании таких параметров, характеризующих функциональность, конструктивные особенности, эффективность АТС, как: автоматизация, скорость, навигация, стоимость, безопасность, автономность, доступность сенсорных систем, систем связи, баз знаний, систем обучения, систем принятия решений, планирования для оценки формирования аргументированных изображений реальности в автомобильной транспортной системе, выявления различий в аргументированных изображениях реальности в зависимости от функционального назначения и сферы применения автомобильных транспортных систем.

Область применения: изображения дополненной реальности

Дополненная реальность широко используется в различных отраслях промышленности для различных приложений, причем львиная доля их использования приходится на образование и игры. Ниже обсуждаются некоторые из применений дополненной реальности:

Видеоигры. PlayStation и Xbox являются основными игровыми консолями, где возможности дополненной реальности были включены в их последние версии в виде Kinetic и PlayStation Eye для Xbox и PlayStation соответственно. Поскольку во время игры геймеры смотрят как на камеру, так и на экран, игроки могут видеть себя в игре, где у них есть возможность взаимодействовать с игровыми персонажами так же, как если бы они находились в одной комнате.

Образование. Потенциал дополненной реальности в образовании огромен. В настоящее время технология широко применяется в таких областях, как медицина, при моделировании 3D-моделей, используемых для обучения студентов. Также возможно использовать существующие учебные материалы, такие как страницы учебника в дополненной реальности. Например, ориентируясь на изображение двигателя в учебнике по инженерии, дополненная реальность может быть использована для анимации изображения двигателя или даже рабочей 3D-модели сердца для лучшего понимания Учащимися.

Препарат. В медицине дополненная реальность используется для проецирования информации на тело пациента. Например, система просмотра вен в настоящее время используется для проецирования изображений сканирования вен непосредственно на кожу человека, чтобы медикам было легче определить, где находятся различные вены. При таком применении кожа кажется “прозрачной”, и врачи могут легко видеть вены непосредственно.

Безопасность и спасательные операции. Во время чрезвычайных ситуаций службы экстренного реагирования, такие как полиция и пожарные, обычно прибывают на хаотичные места происшествия, и это иногда затрудняет их спасательные операции. Благодаря дополненной реальности у респондентов могут быть рентгеновские снимки или виртуальные карты, которые дадут им лучшее представление о том, чего ожидать на местах, чтобы операции SAR могли быть более эффективными.

Дополненная реальность в путешествиях. Что касается путешествий, дополненную реальность можно использовать для предоставления бюджетных вариантов “путешествий” или быстрого “бегства” в места и места, которые вы всегда хотели посетить. Например, вы можете легко открыть Пизанскую башню или Эйфелеву башню прямо у себя на заднем дворе и исследовать все памятники в виртуальном отпуске

Область применения: Автомобильные транспортные системы

Технология автомобильного оптического анализа состояния дорог для автомобильных транспортных систем автоматизированных наземных транспортных средств должна включать следующие отличия:

1. Автоматическое обнаружение реконструкции дорожного покрытия и других ключевых элементов трехмерной сцены наблюдения в режиме реального времени;

2. Саморегулирование и самоцентрирование автомобиля относительно дороги;

3. Автоматический выбор препятствий в зоне движения транспортного средства;

4. Автоматическое отслеживание поведения других участников дорожного движения;

5. Формирование сообщений "изображения дополненной реальности" водителю в случае неблагоприятных или неоднородных сценариев развития событий в зоне видеонаблюдения;

6. Программное и аппаратное обеспечение для реализации методов и алгоритмов сбора и обработки видеоинформации автомобильного транспорта.

Целевые области применения этой технологии:

1. Создание автоматизированных транспортных средств с более высоким уровнем безопасности;

2. Создание автономных боевых машин двойного назначения;

3. Создание автономных транспортных средств для работы в агрессивных и других опасных для жизни условиях.

Ведущие мировые компании и транспортные департаменты технологически развитых стран активно работают над развитием формирования изображений дополненной реальности в автомобильной транспортной системе как в гражданских, так и в целях безопасности.

Проблемы создания автомобильных транспортных систем

Изобретение автомобиля принесло больше положительных и отрицательных последствий, чем любое другое изобретение за всю историю транспорта. Будучи наиболее распространенным видом транспорта, автомобили изменили образ жизни людей во всем мире. Они повлияли на все аспекты жизни общества, такие как семейная жизнь, экономика и даже окружающая среда. Трудно найти фильм, книгу или телешоу, в которых не было бы какого-то автомобиля. Развитие автомобилей с течением времени напрямую повлияло на развитие общества в целом. На протяжении многих поколений автомобили во многом влияли на все аспекты жизни общества и менялись, чтобы идти в ногу со временем.

Первый серийный автомобиль стал общедоступным в 1920-х годах. “В мире, где поездка в продуктовый магазин находится в трех милях к востоку и в тридцати минутах езды, потребность в улучшенном транспорте была востребована” (Эллиот 1). С развитием пригородов автомобили облегчили людям путешествие в этом мире, который начал распространяться быстрыми темпами. Они быстро завоевали известность как новый и быстрый способ передвижения. Вначале автомобили считались роскошью, но по мере того, как они становились все более массовыми, все больше людей могли себе их позволить. Изменения, внесенные в производственный процесс, снизили стоимость до такой степени, что средний американец мог владеть автомобилем. Главная цель Форда с его сборочной линией состояла в том, чтобы убедиться, что модель T будет доступна большинству населения. Его низкая себестоимость производства также позволила снизить конечную стоимость автомобиля. “Между 1900 и 1920 годами американцы перешли от владения 8000 автомобилями к владению 8 000 000” (Гесс 4). В значительной степени это произошло отчасти из-за снижения производственных затрат.

Чем шире распространялись автомобили, тем больше они начинали влиять на повседневную жизнь американцев. В это время пригороды также становились популярными. Автомобиль сыграл важную роль в распространении этих пригородов. Это сильно повлияло на семейную жизнь и сделало общество более мобильным. Автомобиль также повлиял на роль женщин в обществе. “Городская домохозяйка 1925 года, которая прекрасно обходилась без машины, превратилась в пригородную домохозяйку 1960 года, которой требовалась машина, чтобы делать все покупки или забирать детей после школы” (Гесс 9). Женщинам, жившим в городе, не было необходимости владеть автомобилями, потому что они жили в нескольких минутах ходьбы от всего, что им было нужно. Растущие пригороды означали, что женщины нуждались в удобном и быстром способе передвижения. Женщины больше не ограничивались только домом. Они могли бы уйти от своей обычной домашней работы и выйти на “культурную сцену” (Гесс 9). Теперь женщины больше не ограничивались своими домашними обязанностями. Они добились большего гендерного равенства, конкурируя с мужчинами за те же виды работ. Автомобили помогли изменить роль женщин в обществе

В то время автомобили были самой классной новинкой. Однако внедрение автомобилей имело и негативные последствия. Старомодные представления о семье и единстве были забыты. Любой желающий мог вырваться из своего нынешнего окружения и заняться личными делами. Люди стали более независимыми, потому что “Отдельные члены семьи могли действовать по своим собственным желаниям, а не под диктовку семьи в целом” (Эллиот 2). Поскольку люди стали проводить больше времени в дороге, чем дома, деловые люди, такие как Рэй Крок, воспользовались ситуацией, открыв рестораны быстрого питания. Рэй Крок купил сеть из шести ресторанов McDonalds и открыл первый современный McDonalds в Де-Плейнс, штат Иллинойс, в 1954 году. Сегодня McDonalds все еще существует, и его можно найти во многих странах мира. Идея создания сквозного ресторана возникла из-за популярности автомобиля.

Другие виды транспорта пришлось отодвинуть в сторону, чтобы освободить место для более комфортабельного и удобного автомобиля. Велосипеды, железные дороги и лошади были одними из тех, кто больше всего пострадал от внезапной популярности автомобилей в 20-х годах. Велосипеды использовались с 1890-х годов как более эффективное средство передвижения, чем ходьба пешком. Использование велосипедов значительно сократилось с изобретением автомобиля. Однако наиболее широко используемым способом передвижения до нашествия автомобилей была лошадь и экипаж. К сожалению, с 1915-1930 годов поголовье лошадей в среднем на ферме сократилось на треть (4 молодняка). Преимуществом избавления от системы лошадей и экипажей было то, что города стали чище. Лошади обычно загромождали городские улицы своим грязным навозом. Теперь улицы были свободны от навоза, и люди думали, что автомобиль делает их города чище. Другим ценным видом транспорта в этот период времени была железная дорога. Поезда использовались для перевозки людей и грузов на большие расстояния по всей стране за короткий промежуток времени. Как только автомобили стали популярными, количество пассажиров в поездах сократилось. Из-за автомобилей количество пассажиров на железной дороге сократилось на 40% по сравнению с 1920-1929 годами (Гесс 4). Железнодорожные компании начали упускать из виду пассажирский аспект железной дороги и больше сосредоточились на грузоперевозках. Когда были изобретены самолеты, железная дорога оказалась зажатой посередине. Люди начали использовать самолеты для более длительных поездок и автомобили для более коротких поездок. Сегодня поезда по-прежнему в основном ориентированы на грузы. Современные пассажирские поезда эквивалентны скоростному автобусу без движения.

Первая фаза роста автомобилестроения закончилась одним автомобилем на семью, но вторая фаза роста закончилась примерно одним автомобилем на человека. В течение 60-х годов количество зарегистрированных автомобилей увеличилось на 25 миллионов (Hess 10). Автомобильные инженеры теперь сосредоточились на том, чтобы сделать автомобиль более эффективным, потому что обычный автомобиль от А до В уже был изобретен. Важным обновлением, добавленным в опции автомобилей, стало кондиционирование воздуха. Теперь люди могли часами сидеть в своих автомобилях в жаркие дни и не беспокоиться о жаре. Температуру в автомобиле можно было изменять одним нажатием кнопки, и людям нравилось иметь возможность контролировать это.

Автомобильные новаторы искали мелкие детали автомобиля, которые могли бы помочь пассажирам чувствовать себя более комфортно. Чем более удобным и подходящим был автомобиль для ваших потребностей в путешествиях, тем более популярным он был.

В течение этого поколения люди стали больше гордиться своими транспортными средствами, чем когда-либо прежде. Некоторые люди хотели самую быструю машину, а некоторые хотели самую красивую, но у всех водителей была одна общая черта. Они использовали свои автомобили для развлечения, а не только как средство передвижения (Гесс 9). Люди садились в машины со всеми своими друзьями и ехали половину ночи, потому что бензин был таким дешевым. Автомобильный энтузиазм с каждым годом становился все популярнее. Водители гордились размерами своих двигателей, которые можно было настроить на большую мощность, чем у современного Ferrari.

Водители были не единственными людьми, получавшими выгоду от автомобилей. Компании-производители автомобилей нанимали рабочих для сборки автомобилей. Это создало множество рабочих мест в США “Занятость в фирмах, занимающихся производством автомобилей и оборудования, достигла пика в конце 1970—х годов и составила примерно миллион человек - вдвое больше, чем в 1929 году” (Гесс 9). Если бы автомобилей не существовало, тысячи американцев остались бы без работы.

На ландшафт Америки также повлиял автомобиль. Большие грузовики начали использоваться в 60-х годах для массовых перевозок грузов. Прокладывались автомагистрали и автомагистрали между штатами, чтобы позволить большому количеству водителей грузовиков и легковых автомобилей быстрее добираться до места назначения. Была сформирована Система автомагистралей между штатами. Без автомобиля этих дорог и быстрых способов передвижения даже не существовало бы. Холодная война в то время также была основным фактором, повлиявшим на президента Эйзенхауэра, чтобы он одобрил эту систему. Он хотел более быстрый и эффективный способ передвижения на автомобилях. Автомагистрали были его решением, и они помогли быстро организовать массовую переброску войск по стране. Эстакады имеют высоту 16 футов, потому что в то время именно такой размер был необходим для проезда военной техники. Однако это серьезное изменение в обществе произошло в значительной степени отчасти благодаря автомобилю.

Еще одним социальным изменением, связанным с появлением автомобилей в этот период времени, стало создание фильмов о вождении. Люди встречались в ближайшем кинотеатре, парковали свои машины перед огромным экраном и с комфортом смотрели фильм. Кинотеатры на колесах стали главной горячей точкой для подростков, которые водили своих кавалеров в кино. Семьи могли бы запаковать в машину свои закуски и смотреть фильмы до поздней ночи. Во время интервью об общественных изменениях, вызванных автомобилями в его поколении, Аноним 2 сказал: “Проходные театры были одним из лучших мест для посещения в пятницу вечером. Они обычно устанавливают маленькие звуковые коробки на каждую машину, чтобы все могли слышать фильм. Какая лучшая форма развлечения может быть для подростков с недавно полученными лицензиями? Эти театры просто добавили удовольствия от владения собственным автомобилем” (Анонимное интервью 2). Даже развлечения были выведены на новый уровень с помощью автомобиля.