Industry 4.0 元宇宙解锁：如何通过 AR/VR、AI 和 3D 技术推动下一代工业革命

沉浸式混合现实和扩展现实技术，包括虚拟现实（VR）和增强现实（AR），继续成为商业创新和扩张的关键驱动因素。通过改变公司的运营方式、与客户的互动方式以及实现目标的方式，这些技术已经对多个行业产生了重大影响。

尽管仍处于初期阶段，但预计到 2027 年，AR 和 VR 的用户将超过 1 亿¹。因此，采用 AR/VR 应用开发服务的组织将能够为用户创造沉浸式体验，并在当前和未来取得成功。

什么是 AR/VR

增强现实（AR）和虚拟现实（VR）是两种不同的但相关的技术，旨在提高用户对数字世界的感知和交互。AR 和 VR 之间的主要区别在于使用的设备和体验的性质：AR 发生在真实世界环境中，而 VR 完全是虚拟的。

AR 和 VR 都属于称为 XR（扩展现实）的沉浸式技术类别。还有混合现实（MR），它本质上是增强现实（AR）和虚拟现实（VR）的组合。它将物理世界和数字世界结合起来，创建一个空间，让它们共存并实时交互。

通过将数字数据（如图像、视频和 3D 模型）叠加到物理环境中，增强现实（AR）提高了用户对周围环境的感知和交互。数字内容通常使用智能手机、平板电脑或专用 AR 眼镜实时显示。

使用 AR 技术的用户可以查看和与虚拟对象交互，同时仍然意识到周围的环境。AR 应用可以在制造业、建筑业、零售业、医疗保健业等多个领域找到。

虚拟现实（VR）可以完全将用户沉浸在模拟的数字环境中，这个环境可能与真实世界完全不同。用户佩戴 VR 头显时进入的虚拟世界可以是交互式的，并对用户的动作做出响应。

该技术旨在通过让用户感觉自己真正处于虚拟环境中，提供存在感和沉浸感。AR 和 VR 都具有独特的特性，带来有趣的商业机会。

更有趣的是，这些沉浸式混合现实技术正在与 3D 人工智能（AI）、机器学习（ML）、云服务和物联网（IoT）相结合，推动从培训、设计、工程、生产、机器人和自动化到企业各个行业（尤其是在不断增长的电子商务环境中）的各个方面。因此，制造业、医疗保健、技术、建筑、能源、汽车、航空航天和金融服务等行业的企业变得更加具有竞争力，并为未来增长做好了准备。

最终，这些技术被用来帮助公司做出更明智的决定，并通过虚拟方式补充人力资源，以更好地服务客户。通过这样做，组织可以为客户创造更强大和个性化的体验，无论是最终消费者还是供应链上的合作伙伴。在每种情况下，聪明、精明和成功的组织都将其工作负载基础设施转移到云环境中，以启动和管理新的可扩展操作工具。

沉浸式混合现实将继续挑战企业的哪里

挑战在于，这些技术需要大量数据，需要以极高的速度处理大量数据，并需要在传统办公环境中不常见的计算环境中扩大项目规模。

希望通过元宇宙利用“工业 4.0”的企业需要精确而持续地融合物理世界和虚拟世界。这意味着以照片般的细节渲染复杂的模型和场景，并在物理位置（相对于物理世界和虚拟世界）正确渲染，并具有正确的比例和精确的姿势。可以想象一下，在利用 AR/VR 设计、制造或维修飞机引擎或用于医疗应用的先进外科手术设备的组件时所需的准确性和精确性。

今天，这是通过使用一个或多个服务器的独立 GPU 实现的，并将渲染帧无线或远程传递给头戴式显示设备（HMD），例如 Microsoft HoloLens 和 Oculus Quest。

沉浸式混合现实中 3D 和 AI 的重要性

混合现实应用程序的一个关键要求是精确地叠加物体的模型或数字孪生。这有助于提供组装和培训的工作指令，并检测制造中的错误或缺陷。用户还可以跟踪物体并根据工作进度调整渲染。

大多数设备上的对象跟踪系统使用 2D 图像和/或基于标记的跟踪。这严重限制了 3D 中的叠加精度，因为 2D 跟踪无法以高精度估计深度，因此无法估计比例和姿势。这意味着，即使用户从一个角度和/或位置看起来像是一个很好的匹配，但当用户在 6DOF 中移动时，叠加层会失去对齐。另外，对象检测、识别和其比例和方向估计（称为对象注册）通常是使用计算方法或使用标准训练库（例如 Google MediaPipe、VisionLib）实现的。这适用于规则和/或较小、较简单的对象，例如手、脸、杯子、桌子、椅子、轮子、规则几何结构等。但是，对于企业使用的大型、复杂的对象，标记的训练数据（尤其是 3D）并不容易获得。这使得使用 2D 图像跟踪来对齐、叠加和持续跟踪对象以及将渲染模型与其融合在 3D 中变得困难，如果不是不可能的话。

企业级用户正在通过将 3D 环境和 AI 技术融入其沉浸式混合现实设计/构建项目来克服这些挑战。

基于深度学习的 3D AI 允许用户在 3D 空间中以高精度识别任意形状和大小的 3D 对象。这种方法可以扩展到任意形状，并且适用于需要渲染复杂 3D 模型和数字孪生与其物理对应物的叠加的企业用例。这种方法还可以扩展到注册部分完成的结构与完成的 3D 模型，从而实现正在进行的施工和组装。用户可以实现毫米级的对象注册和渲染精度，使用这种平台方法可以克服当前设备仅方法的局限性。这种 3D 对象跟踪方法将使用户能够真正地融合物理世界和虚拟世界，开启许多用例，包括但不限于：具有精确上下文工作指令的培训、施工和组装中的缺陷和错误检测，以及具有真实大小 3D 渲染和叠加的 3D 设计和工程。

为什么在云环境中工作至关重要

企业和制造商在设计和部署这些技术时应谨慎，因为所使用的平台和最大化使用的平台之间存在巨大的差异。

尽管像 AR/VR 这样的技术已经使用了几年，但许多制造商已经在设备上部署了虚拟解决方案，其中所有技术数据都存储在本地，这严重限制了所需的性能和规模。它限制了组织之间知识共享的能力，这在设计新产品和了解虚拟构建的最佳方法时可能至关重要。

今天，制造商正在通过利用基于分布式云架构和 3D 视觉 AI 的云端（或远程服务器）AR/VR 平台来克服这些限制。这些云平台提供了推动行业创新所需的性能和可扩展性，并且可以快速扩大规模。因此，制造商今天正在通过利用云端 AR/VR 平台来克服这些限制。这些云平台提供了所需的性能和可扩展性，以推动行业创新，并且可以快速扩大规模。ildouts。制造商今天正在通过利用基于分布式云架构和 3D 视觉 AI 的云端（或远程服务器）AR/VR 平台来克服这些限制。这些云平台提供了推动行业创新所需的性能和可扩展性，并且可以快速扩大规模。