واقعیت افزوده، فناوري است که در آن اشیاء مجازي در يک محیط واقعي و در کنار ساير اشیاء واقعي قرار ميگیرند .اين فناوري به ما کمک ميکند با تلفیق رايانش، فناوري نمايش با محیط واقعي، درک بهتري از پديده ها داشته باشیم.

واقعیت افزوده يکي از فناوريهاي جالب در دهه اخیر است که به ويژه در دستگاههاي سیار نمود پیداکرده است.با توسعه فناوري، استفاده از آن در حوزههاي مختلف فراگیر شده است و از طرفي طبق پیش بیني ها در سال ۲۰۱۸ بیش از ۲۰۰ میلیون نفر از برنامه هاي واقعیت افزوده استفاده خواهند کرد.يک سامانه بايد ويژگيهايي نظیر زير داشته باشد که بتوان به آن واقعیت افزوده گفت:

ترکیب يا تلفیق: بايد ترکیب محیط واقعي و شئ مجازي تولیدشده به وسیله رايانه را به صورت آمیخته در کنار هم داشته باشیم، براي اين کار بايد از نمايشگرهاي خاصي استفاده نمود که قادر به اين کار باشند، زيرا نمايشگرهاي معمولي تنها قادر به نمايش تصاوير مجازي به وسیله رايانه هستند.

تثبیت تطبیق در سه بعد:در واقعیت افزوده يک همبستگي منطقي بین اشیاء واقعي و مجازي بر اساس رابطه ي هندسي آنها مطرح است که امکان قرار گرفتن اشیاء مجازي در مکان مناسب نسبت به اشیاء واقعي به صورت سه بعدي را فراهم ميکند.

تعامل بلادرنگ: کاربر بايد بتواند با اشیاء سه بعدي تولیدشده ارتباط بلادرنگ برقرار کند و شئ مجازي نیز در اثر حرکات کاربر بهصورت بلادرنگ تغییر وضعیت دهد. براي مثال کاربر بتواند درب خودروي مجازي را باز کند و درب نیز بايد حالت باز شدن را به خود بگیرد.

بر طبق تحقیقات تعاريف ابتدايي و واضحي از واقعیت افزوده را ارائه ميدهند . بر طبق اين تحقیقات واقعیت افزوده را ميتوان به اين صورت تعريف کرد: “واقعیت افزوده ترکیبي از يک ديد از واقعیت با محتواي مجازي است که در زمان آني تعامالت و مشاهدات با دنیاي واقعي را بهبود بخشد”. در اين تعريف منظور از محتواي مجازي،مطالعاتی است که به صورت مجازي نمايش داده ميشود. در رابطه با کارايي صحیح سیستمهاي واقعیت افزوده دو مسئله ي مهم را بايد در نظر گرفت:گرفتن موقعیت و سو – تطبیق کردن واقعیت با محتواي مجازي. اين دو مسئله را به ترتیب به عنوان رديابي و ثبت در نظر ميگیريم.

• ردیابی

در رديابي هدف اندازه گیري موقعیت و سو دستگاه و يا کاربر است. به منظور اينکه برنامه هاي واقعیت افزوده به درستي کار کنند، اين فرآيند نیاز است با دقت و تا جايي که ممکن است در زمان آني انجام شود.

• تثبیت

در اين مرحله، نگهداري واقعیت و تطبیق محتواي مجازي به آن است. دقت فرآيند ثبت وابسته به دقت فرآيند رديابي است.

انواع سیستمهای واقعیت افزوده

در اين تحقیق سیستمهاي واقعیت افزوده را صرفنظر از سخت افزار مورداستفاده، از جهت نوع پیادهسازي سیستم و روش رديابي به صورت زير دسته بندي ميکنیم.

نوع پیاده سازی

برنامه هاي واقعیت افزوده ازلحاظ پیاده سازي به سه دسته ي نشانه دار، بدون نشانه و مبتني بر مدل دسته بندي شده که در ادامه به تشريح هر يک از آنها پرداخته ميشود.

• نشانه دار

اولین برنامه هاي واقعیت افزوده مانند دو برنامه ي ARTOOLKITوstudier stube از نشانه های خاص هستند که در میدان دید برنامه بعنوان نقاط منبع شناخته میشوند

• بدون نشانه

رديابي بدون نشانه به صورت دو تکنیک بر اساس حسگرها و تطبیق الگو توسعه داده شده است. در روش مبتني بر حسگر وقتيکه دوربین و صفحه ي نمايش در دستگاه تلفن در حال تغییر و دستگاه در حال حرکت است استفاده ميشود و محیط را به صورت ثابت مشاهده ميکند درحاليکه در تطبیق الگو، از الگوهايي در يک تصوير منظم براي تشخیص موقعیت و سو دربرگیرنده ي تصوير استفاده ميشود.

مبتنی بر حسگر

با به دست آوردن موقعیت و جهت کاربر يا دستگاه از طريق اندازه گیريها، سیستم ميتواند میدان ديد را تعیین کند.

پارامترهاي مورداستفاده در مبتني بر حسگر

به منظور استفاده از تکنیک مبتني بر حسگر، چهار پارامتر موردنیاز است: موقعیت -سو دستگاه- تیلت -چرخش.

اين پارامترها ميتوانند به ترتیب با استفاده از يک تکنیک موقعیت يابي، يک قطب نماي ديجیتال، و يک حسگر چرخشي محاسبه شوند. مزيت اين روش در اين است که محیط با نشانه ها و الگوها تلفیق نميشود و همچنین مستقل از محیط است و دستگاه بايد  قادر به جمع آوري داده ي حسگرها از هر يک از حسگرهاي داخلي و خارجي باشد.

تطبیق الگو

رويکرد تطبیق الگو مشابه با رويکرد رديابي نشانه دار است، اما نشانه ها با الگوهاي منظم در تصاوير جايگزين ميشود. از اين روش بیشتر در برنامه هاي تجاري براي اضافه کردن رسانه هاي سنتي، مانند مجله، آگهي و غیره به محیط استفاده ميشود.

• مبتنی بر مدل

اين نوع از واقعیت افزوده بر اساس تشخیص اشیا سه بعدي که از قبل شناخته شده است، کار ميکند. به اين صورت که از قبل يک مدل سه بعدي از يک شئ خاص ساخته شده و به سیستم معرفي ميشود و سیستم تنها زماني قادر به تشخیص وضعیت دوربین و عمق تصوير خواهد بود که آن مدل از قبل شناخته شده را مشاهده کند. در برخي تحقیقات  واقعیت افزوده مبتني بر مدل را جز سیستمهاي بدون نشانگر طبقه بندي ميکنند. اين نوع از واقعیت افزوده جديدتر و ناشناخته تر از انواع قبلي است به همین دلیل در بسیاري از تحقیقات انواع واقعیت افزوده را تنها در دودسته ي بدون نشانگر و با نشانگر تقسیم ميکنند.

• مبتنی بر مکان

در اين روش مکان کاربر با بهکارگیري يکي از شیوههاي رديابي وضعیت به دست ميآيد. بسته به مکان استفاده که در داخل و يا خارج از ساختمان باشد، روش انتخابي براي رديابي متفاوت ميشود. در فضاي باز ميتوان از GPS جهت رديابي استفاده کرد و در فضاي بسته به دلیل ضعیف شدن سیگنالهاي GPS از روشهاي ديگري براي رديابي استفاده ميشود.[۲۲] برخي از محققان روش رديابي مبتني بر مکان را در دستهي رديابي با استفاده از حسگرها قرار ميدهند.

مبتنی بر بینایی

بر طبق گفته ي zhou و همکارانش، تحقیقات حوزه ي رديابي به طور عمده بر روي روشهاي مبتني بر بینايي قرار دارند. در اين روش تصاوير و يا ويديو به صورت متوالي در دوربین تلفن همراه ساخته ميشود و با استفاده از الگوريتمهاي پردازش تصوير براي رديابي استفاده ميگردد.

چندين برنامه ي واقعیت افزوده با استفاده از اين روش رديابي پیاده سازي شده اند اما هرکدام از آنها محدوديتهايي را در برنامه اعمال کرده اند تا سیستم بتواند به طور صحیح و سريع کار کند. ازجمله اينکه نرم افزار را به محیط داخلي ساختمان محدود کرده اند تا کنترل بیشتري بر روي آن باشد.

مبتنی برداده ی حسگرها

بسیاري از برنامه هاي واقعیت افزوده از حسگرهاي موجود بر روي دستگاههاي تلفن هوشمند براي رديابي استفاده ميکنند. حسگرهاي قطب نما، شتاب سنج، GPS و

… با توجه به راحتي در استفاده و در ادغام با يکديگر کمک بسیار زيادي به رديابي صحیح در سیستمهاي واقعیت افزوده ميکنند.اما در اکثر تحقیقات فقط به استفاده از داده هاي حسگرها اکتفا نشده و اغلب با روشهاي ديگر به کار گرفته میشود که در این صورت در دسته ی روش های ترکیبی قرار میگیرد.