近日，麻省理工学院媒体实验室开发的一种新颖的增强现实耳机，该设计使用户能够观察“隐藏的物体”。它的开发者表示，该设备可以帮助工人定位物品以完成电子商务订单或识别零件以组装产品。
该耳机结合了计算机视觉和无线感知，可以自动定位隐藏在视线之外的特定物品，可能在盒子里或一堆下面，然后引导用户取回它。该系统利用射频信号，可以穿过纸板箱、塑料容器或木制隔板等常见材料，找到贴有 RFID 标签的隐藏物品，这些标签反映了 RF 天线发送的信号。
当佩戴者穿过房间时，耳机会引导佩戴者走向物品所在的位置，该物品在增强现实 (AR) 界面中显示为透明球体。一旦物品到达用户手中，名为 X-AR 的耳机就会验证他们是否拾取了正确的物品。当研究人员在类似仓库的环境中测试 X-AR 时，耳机平均可以将隐藏物品定位到 98 毫米以内。它验证了用户以 96% 的准确率选择了正确的项目。
X-AR 可以帮助电子商务仓库工作人员快速找到凌乱的货架上或埋在盒子里的物品，或者当许多相似的物品在同一个箱子中时，通过识别订单的确切物品。它还可以用于制造工厂，帮助技术人员找到正确的零件来组装产品。
电气工程和计算机科学系的副教授，麻省理工学院媒体实验室信号动力学小组的主任，也是这篇论文的资深作者Fadel Adib 说：“我们这个项目的目标是建立一个增强现实系统，让你看到看不见的东西——盒子里或角落里的东西——在这样做的过程中，它可以引导你走向它们，真正让你看到物理世界以以前不可能的方式，”
为了创建具有 X 射线视觉的增强现实耳机，研究人员首先必须为现有耳机配备天线，以便与 RFID 标签的物品进行通信。大多数 RFID 定位系统使用多根相距数米的天线，但研究人员需要一种轻型天线，它可以实现足够高的带宽来与标签进行通信。
“一个很大的挑战是设计一种可以安装在耳机上的天线，而不会覆盖任何摄像头或妨碍其操作。这很重要，因为我们需要使用遮阳板上的所有规格，”Eid 说。
该团队采用了一个简单、轻便的环形天线，并通过使天线逐渐变细（逐渐改变其宽度）和增加间隙来进行实验，这两种技术都可以提高带宽。由于天线通常在露天工作，研究人员优化了它，以便在连接到耳机遮阳板时发送和接收信号。一旦团队构建了一个有效的天线，他们就专注于使用它来定位带有 RFID 标签的物品。
他们利用了一种称为合成孔径雷达 (SAR) 的技术——类似于飞机对地面物体成像的方式。当用户在房间内走动时，X-AR 会使用天线从不同的有利位置进行测量，然后将这些测量结果结合起来。通过这种方式，它就像一个天线阵列，其中来自多个天线的测量结果被组合起来以定位设备。
X-AR 利用来自头显自跟踪功能的视觉数据来构建环境地图并确定其在该环境中的位置。当用户行走时，它会计算 RFID 标签在每个位置的概率。概率在标签的确切位置最高，因此它使用此信息对隐藏对象进行归零。
一旦 X-AR 定位了物品并且用户拿起它，耳机就需要验证用户是否抓住了正确的物品。但是现在用户是站着不动的，耳机天线是不动的，所以不能用SAR来定位标签。
然而，当用户拿起物品时，RFID 标签会随之移动。X-AR 可以测量 RFID 标签的运动，并利用耳机的手部跟踪功能来定位用户手中的物品。然后它检查标签是否发送正确的 RF 信号以验证它是正确的对象。
研究人员利用耳机的全息可视化功能，以简单的方式为用户显示这些信息。一旦用户戴上耳机，他们就可以使用菜单从标记项目的数据库中选择一个对象。物体被定位后，它被一个透明的球体包围，这样用户就可以看到它在房间里的位置。然后设备以地板上的脚步声的形式将轨迹投射到该项目，该轨迹可以随着用户行走而动态更新。
“我们抽象出所有技术方面，以便为用户提供无缝、清晰的体验，如果有人将其放在仓库环境或智能家居中，这一点尤为重要，”Lam 说。
X-AR利用来自头显自我追踪能力的视觉数据来建立一个环境地图，并确定其在该环境中的位置。当用户行走时，它会计算出每个位置的RFID标签识别概率。这个概率在标签的准确位置上是最高的的时候，设备会使用这个信息来锁定隐藏的物体。
一旦X-AR定位了物品，用户拿起了它，头显就需要验证用户是否抓到了正确的物品。但由于用户站在原地，头显的天线没有移动，它就不能使用SAR来定位标签。
然而，当用户拿起物品时，RFID标签也会随之移动。X-AR可以测量RFID标签的运动，并利用头显的手部追踪能力来定位用户手中的物品。然后该设备会检查标签是否发出正确的射频信号，以验证用户是否拿起了正确的物品。
研究人员利用头显的全息可视化功能，以一种简单的方式为用户显示这些信息。一旦用户戴上头显，他们就会使用菜单从标签物品的数据库中选择一个物品。物品被定位后，会被一个透明的球体所包围，因此用户可以看到它在房间里的位置。然后设备以在地板上显示足迹的形式投射出该物品的轨迹，该轨迹可以随着用户行走而动态更新。
研究人员表示：“我们抽象化了所有的技术层面，因此我们可以为用户提供无缝、清晰的体验，如果有人在仓库或智能家居环境中戴上这款设备，将拥有更好的体验。”
参考链接：https://optics.org/news/14/3/11
—煤油灯科技victorlamp.com编译整理—
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