麻省理工學(xué)院（MIT）的研究人員發(fā)明了一種增強現(xiàn)實頭顯，可以給人類提供X射線視覺。這項發(fā)明被稱為X-AR，它將無線傳感與計算機視覺相結(jié)合，使用戶能夠看到隱藏的物品。X-AR可以幫助用戶找到丟失的物品，并引導(dǎo)他們走向這些物品進行取回。這項新技術(shù)在零售、倉儲、制造、智能家居等領(lǐng)域有許多應(yīng)用。

增強現(xiàn)實頭顯結(jié)合了計算機視覺和無線感知，可以自動定位隱藏在視線之外的特定物品，也許是在一個盒子里或在一堆東西下面，然后引導(dǎo)用戶去取回它。

【資料圖】

該系統(tǒng)利用射頻（RF）信號，它可以穿過紙板箱、塑料容器或木質(zhì)隔板等普通材料，找到貼有RFID標簽的隱藏物品，這些標簽反映了射頻天線發(fā)送的信號。

當佩戴者穿過房間時，頭顯會引導(dǎo)他們走向物品的位置，物品會在增強現(xiàn)實（AR）界面上顯示為一個透明的球體。一旦物品被用戶拿在手中，被稱為X-AR的頭顯就會驗證他們是否拿起了正確的物品。

研究人員在一個類似倉庫的環(huán)境中測試X-AR時，該頭顯可以將隱藏的物品定位到平均9.8厘米以內(nèi)。它驗證了用戶拾取正確物品的準確率為96%。

X-AR可以幫助電子商務(wù)倉庫的工作人員快速找到雜亂的貨架上或埋在箱子里的物品，或者在同一倉庫內(nèi)有許多類似物品的情況下識別出訂單的確切物品。它也可用于制造設(shè)施，幫助技術(shù)人員找到正確的零件來組裝產(chǎn)品。

法德爾·阿迪布說：“我們這個項目的整個目標是建立一個增強現(xiàn)實系統(tǒng)，讓你看到隱藏在盒子里或角落里的東西。它可以引導(dǎo)你走向它們，真正讓你以從前不可能的方式看到物理世界?！卑⒌喜际请娮庸こ毯陀嬎銠C科學(xué)系的副教授，媒體實驗室的信號動力學(xué)小組主任，也是關(guān)于X-AR論文的資深作者。

為了創(chuàng)造具有X射線視覺的增強現(xiàn)實頭顯，研究人員首先必須為現(xiàn)有的頭顯配備一個可以與RFID標記的物品通信的天線。大多數(shù)RFID定位系統(tǒng)使用相隔數(shù)米的多個天線，但研究人員需要一個輕型天線，以達到足夠高的帶寬來與標簽進行通信。

該團隊采用了一個簡單、輕便的環(huán)形天線，并通過漸變天線（逐漸改變其寬度）和增加縫隙進行試驗，這兩種技術(shù)都能提高帶寬。由于天線通常在戶外工作，研究人員對它進行了優(yōu)化，以便在連接到頭顯遮陽板上時發(fā)送和接收信號。

建立了有效的天線裝置后，研究人員專注于用它來定位RFID標記的物品。

他們利用了一種被稱為合成孔徑雷達（SAR）的技術(shù)，它類似于飛機對地面物體的成像方式。當用戶在房間里移動時，X-AR用其天線從不同的有利位置進行測量，然后將這些測量結(jié)果結(jié)合起來。通過這種方式，它就像一個天線陣列，來自多個天線的測量結(jié)果被結(jié)合起來，以定位一個設(shè)備。

X-AR利用來自頭顯自我跟蹤能力的視覺數(shù)據(jù)來建立一個環(huán)境地圖，并確定其在該環(huán)境中的位置。當用戶行走時，它計算出每個位置的RFID標簽的概率。該概率在標簽的確切位置上將是最高的，因此它使用這一信息來鎖定隱藏的物體。

一旦X-AR定位了物品，用戶拿起了它，頭顯就需要驗證用戶是否抓住了正確的物品。但現(xiàn)在用戶站在原地不動，頭顯的天線也沒有移動，所以它不能使用合成孔徑雷達來定位標簽。

然而，當用戶拿起物品時，RFID標簽也隨之移動。X-AR可以測量RFID標簽的運動，并利用頭顯的手部追蹤能力來定位用戶手中的物品。然后它檢查標簽是否發(fā)出正確的射頻信號，以驗證它是正確的物品。

研究人員利用頭顯的全息可視化功能，以一種簡單的方式為用戶顯示

這些信息。一旦用戶戴上頭顯，他們就會使用菜單從標簽物品的數(shù)據(jù)庫中選擇一個物體。物體被定位后，它被一個透明的球體所包圍，因此用戶可以看到它在房間里的位置。然后設(shè)備以地板上的腳步聲的形式投射出該物品的軌跡，該軌跡可以隨著用戶的行走而動態(tài)更新。

為了測試X-AR，研究人員創(chuàng)建了一個模擬倉庫，在貨架上裝滿紙箱和塑料箱，并在里面放置有RFID標簽的物品。驗證發(fā)現(xiàn)，X-AR可以引導(dǎo)用戶走向目標物品，誤差小于10厘米——這意味著物品的位置與X-AR引導(dǎo)用戶的位置平均相差不到10厘米。研究人員測試的基線方法的誤差中值為25至35厘米。

他們還發(fā)現(xiàn)，在98.9%的情況下，它能正確驗證用戶撿到了正確的物品。現(xiàn)在他們已經(jīng)證明了X-AR的成功，研究人員計劃探索如何使用不同的傳感方式，如Wi-Fi、毫米波技術(shù)或太赫茲波，以增強其可視化和互動能力。他們還可以增強天線，使其射程超過3米，并將系統(tǒng)擴展到多個協(xié)調(diào)的頭顯上使用。

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