增强现实技术及其在电子商务中的应用

文／刘伟 刘宏韬 蒋志宏

摘要：近年来，增强现实技术发展迅速，以超越现实的视觉体验引起了各界的广泛关注。增强现实技术与电子商务领域的结合，将为用户带来新颖独特的产品呈现形式和互动性更强的营销体验，在增强真实性和趣味性的同时，为商家带来更大的收益。本文介绍增强现实技术，重点分析主流三维注册实现方案的特点及优缺点，并从多方面介绍增强现实技术在当前电子商务中的应用。

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关键词 ：增强现实；电子商务；三维注册

1、增强现实技术概述

增强现实(Augmented Reality, AR)是将虚拟的信息、图像与真实场景进行贴合的技术。1992年Caudell[1]等人首次提出AR概念，现被广泛用于为用户展示信息和提供视觉体验，以增强用户对现实环境的了解，扩展与真实环境的交互。增强现实具有三个重要特征[2]：使用户在真实的环境中看到虚拟与真实对象的结合；实时的展示与交互；将虚拟对象精确的定位到它在真实场景中应该出现的位置。

增强现实技术的核心思想是使用户看到虚拟对象与真实对象或场景的结合，而实现结合的设备往往是屏幕，例如计算机屏幕、移动设备屏幕、头戴式显示器、投影仪等，这意味着首先需要将现实的场景通过摄像头获取并展示到屏幕上，即将屏幕转变为“玻璃”或“镜子”，然后再将虚拟对象“画”在与真实场景对应的屏幕上的某一位置。增强现实技术将虚拟信息与真实世界相结合，充分利用屏幕的空间延展性，在有限的屏幕中显示更多、更为丰富的内容，已应用于建筑、医疗、教育、影视、娱乐及电子商务等众多领域。

2、三维注册实现方案

在增强现实技术中，最关键也最多样的步骤是三维注册，不同的三维注册实现方案将产生不同的增强现实技术的应用。三维注册指的是通过计算机图形学的分析过程，获得三维空间中具体物体准确的坐标，然后根据获得的坐标把计算机生成的虚拟物体拼接到实景空间中去，使得真实环境和虚拟物体能够准确地无缝融合。

2.1 基于图像识别的三维注册

通过摄像头读取、识别真实对象后，再显示相关的信息与图像，例如通过识别书的封面，结合互联网搜索技术，进而展示书的出版信息、作者信息和价格等；又例如Fitnect通过识别人体，实现虚拟服装的试穿。

该方案强调的是虚拟对象与真实对象的结合，弱化了与环境的关系，因此多用于展示与真实对象相关的信息。而难点在于该方案需要强大的图像识别技术，要求硬件拥有强硬的计算能力，因此目前大部分基于该方案的增强现实软件都仅针对一个类别的物品进行识别（例如图书、人体等）。

2.2 基于标识的三维注册

通过摄像头识别一个特定的标识，进而在标识上方显示与标识对应的信息与图像，例如Tissot提供的虚拟试戴手表体验，试用者需要先在手腕处佩戴印有特殊图案的纸质“手表”（如图1所示）。

该方案优点在于虚拟对象定位非常精确且稳定，特别是在展示三维图像时，虚拟对象可以随着标识的移动而改变、旋转图像，因此能够大幅度提高用户体验。而缺点在于该方案总需要用户预先准备好标识，且通常需要用户自行打印标识，这在一定程度上提高了用户的使用成本。

2.3 基于gps定位的三维注册

如今大多数移动设备都具备GPS（Global PositioningSystem）定位功能，因此当需要展示与地理位置相关的信息和图像时，可以获得设备当前所在位置和虚拟对象所在位置，计算出相对的距离、方位，进而在屏幕上进行展示。该方案多用于基于地理位置的服务(Location Based Service，LBS)，例如展示某景点的历史信息、商家的打折信息等。

该方案的缺点在于所展示的虚拟对象也需要具有地理位置信息，此信息需要发布人员提前准备，在用户需要显示虚拟对象时再即时获取，这也意味着在地点A展示的信息，用户在地点B是无法看到的。

2.4 基于相对位置的三维注册

该方案需要利用大多数移动设备具有的陀螺仪、重力感应等传感器设备，获取设备的旋转数据。相较于其他三种方案，该方案可以不需要得到用户、真实对象以及虚拟对象的位置，而直接在屏幕上展示虚拟对象，甚至可以由用户操作来移动虚拟对象、调整大小、旋转角度。

该方案多用于展示静态的、与环境关系较小的信息或图像，例如一款玩家需要击落在空中飞翔的敌方战机的增强现实游戏；雪佛兰(Chevrolet)公司2013年初推出一款名为“雪拼季”的APP，用户可以在APP中抓取虚拟的彩色雪花，当集满6款不同颜色的雪花后就有一次赢取雪佛兰科迈罗CAMARO（大黄蜂）的机会，此APP所使用的就是基于相对位置的三维注册方案。

总之，无论采用何种三维注册方案，共同的目标都是真实。为了更为真实的呈现效果，虚拟对象和真实场景需要完美的贴合，应当处理好虚拟对象的大小、相互重叠、景深等，考虑环境对虚拟对象的光照、阴影并且减少当真实对象或移动设备移动、抖动时造成的虚拟对象变化的延迟[3]。

3、增强现实在电子商务领域的应用

增强现实技术的最终目的是为了展示信息，因此可以广泛应用于旅游、教育、医疗、建筑、娱乐等多个领域。正因为它能实现虚拟与真实的结合，因此能够为用户提供实用的、独特的视觉感受和用户体验，这样的特性能够为传统电子商务锦上添花，提供更为真实的商品展示和购物体验。

3.1 商品试穿、试戴和试用

在网络上够买衣服、鞋帽、首饰等商品，用户往往想了解这些商品的上身效果，并且通过效果来决定衣物的尺寸，而目前的电子商务很少有提供用户在家就能试穿、试用衣物的功能，增强现实技术为这一问题带来了解决方案。正如前文所提到的，Fitnect提供了虚拟衣物的试穿功能，国内的京东网也表示将于2014年在移动客户端实现基于增强现实的试穿功能。

在实际生活中，客户通过一些尺寸较大的等身高的镜子实现衣物的试穿，而客户家中通常不会备有等身高的屏幕，因此目前还无法达到最佳的衣物虚拟试穿的用户体验。而小物件、与用户人体无关的物件的试用，则可以通过增强现实技术轻松实现，例如前文所提到的Tissot手表的试戴，又如珠宝首饰、发型、纹身等。USPS的Priority Mail采用增强现实技术，让用户打印标识，进而可以方便地根据邮寄物品的大小选择所需要的盒子；IKEA的移动客户端IKEA Now实现了家具等装饰品和家居用品的预览（如图2所示）。

3.2 LBS电子商务

由于有着共同的地理位置信息特性，基于GPS三维注册实现的增强现实让LBS电子商务有了新的发展方向，该方向多为一些基于增强现实的移动客户端应用，为用户在导航、购物、点评、社交、旅游等方面提供服务。Yelp是美国最大的点评网站，在它的移动客户端中提供了基于增强现实的点评展示功能（如图3所示）。通过这款APP，用户可以直接看到某家商店所在的位置、食客对某家餐厅的评价。类似的APP还包括Layer、Nokia CityLens等等。同时LBS社交也可以基于增强现实技术而发展，甚至LBS社交信息和LBS电子商务信息可以同时展示，Wikitude便是这样一款APP，它提供了诸多的频道，通过增强现实技术展示来自各个平台的LBS信息。

3.3 商业营销

增强现实技术非常适合用来开发游戏，因此为商家们提供了一系列新的营销手段，在这一方面需要商家营销团队提供独特创意的支持。

2012年，别克品牌为了推广新车，推出了一款增强现实游戏APP。在游戏开始时，参与者将虚拟汽车藏匿在城市的一个角落，如果其他用户发现，则可以将汽车“据为己有”，并在180秒内重新藏匿汽车，单次成功藏车时间最长的参与者将获得一辆真正汽车。

在2013年雪佛兰推出的“雪拼季”APP中（如图4所示），除了可以用一套彩色雪花换取一次抽取大黄蜂的机会外，每抓1片彩色雪花，即可根据相关优惠政策抵扣1000元购车现金，并可用于雪佛兰的所有国产车型，不同车型享有不同抵扣额度，最高可抵扣10000元购车现金，这项活动在一定程度上增加了雪佛兰汽车在当时的销量。

日本电通集团(Dentsu Group)的iButterfly是一款纯营销应用，用户可以发现并捕捉各色“蝴蝶”，蝴蝶身上包含商家活动、优惠券、免费试用等营销信息（如图5所示），从而通过游戏成功地实现了商业营销。

4、增强现实技术前景

增强现实技术已经在信息展示、商品陈列、试穿试戴、购物导航、营销推广等诸多领域得以应用，但在用户体验、处理速度等方面还有待进一步加强。由于在增强现实技术中需要对图形图像进行处理，因此，要求移动设备拥有较高的运算性能[4]。同时，已有的增强现实技术均是将真实场景获取并呈现于屏幕上，以达到真实与虚拟的贴合，而当前大多数增强现实技术的应用都是移动应用，很多用户需要举着移动设备来感受和使用增强现实技术，这为增强现实技术的应用带来一定的局限。可以预见，随着技术的不断发展，硬件设备性能必将有极大的突破，移动设备处理图形的性能将大大优化，基于GPS的三维注册也将实现虚拟对象随着设备地理位置的变化而实时移动。

在未来，增强现实技术中的虚拟对象可以直接投影在玻璃等透明材质上，这样便减少了获取真实场景所需要的资源，例如谷歌公司开发的Google Glass智能眼镜为增强现实技术带来全新的应用和发展方向。另外，包括宝马、奔驰、丰田等多家汽车公司都已展示过他们在汽车中应用增强现实技术的雏形，未来的车窗玻璃也将作为显示屏让增强现实技术更贴近人们的生活。

伴随着增强现实技术的发展和成熟，它与电子商务的结合更为紧密，将成为电子商务领域一个新的关注点和发展方向。

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参考文献：

[1] Caudell T P, Mizell D W. Augmented reality: Anapplication of heads-up display technology to manualmanufacturing processes[C] // Proceedings of the Twenty-Fifth Hawaii International Conference on System sciences,Kauai,1992,2:659-669.

[2] Azuma R, Baillot Y, Behringer R, et al. Recent advancesin augmented reality[J]. IEEE Computer Graphics andApplications,2001,21(6):34-47.

[3] 朱杰. 增强现实技术简述[J]. 科技传播, 2014,2:149-152.

[4] 陈靖, 王涌天, 郭俊伟, 等. 增强现实技术在智能手机上的应用[J]. 电子科技大学学报, 2010,39(Suppl.):80-85.

作者简介：

刘伟，湖南中医药大学管理与信息工程学院，博士，高级工程师，主要研究方向：医学信息学、电子商务、数据挖掘；

刘宏韬，中南大学软件学院，硕士研究生，主要研究方向：软件工程、电子商务；

蒋志宏，中国电信长沙分公司，市场部副主任，工程师。