增强现实技术：潜艇“利眼”
虚拟现实技术人们都比较熟悉，现在已经广泛应用于军事教育训练、作战模拟、作战分析研究、作战任务保障与评估、武器装备研制等方面，成为军事高科技发展的重要领域。而对增强现实技术可能比较陌生，目前，利用计算机图形技术与计算机视觉技术，以照相机或摄像机获取的像素图像为基础，将虚景与实景相结合来构造用户所需的虚拟环境，已成为虚拟现实技术的发展趋势之一。增强现实技术简称AR技术，是虚拟现实在虚实结合方面得到应用的一项技术，是虚拟现实的一个重要分支。增强现实系统借助于计算机图形学、可视化等多种技术，将计算机生成的虚拟环境与用户周围的真实环境融为一体，使用户从感官效果上确信虚拟环境是其周围真实环境的组成部分。该技术能生成现实环境中不存在的虚拟环境，通过传感技术将虚拟对象准确“放置”在真实环境中，借助显示设备将虚拟对象与真实环境融为一体，然后呈现给用户一个感官效果真实的新环境。
增强现实系统有真实与虚拟环境的组合、实时交互、精确的三维定位三大特性。将计算机产生的虚拟物体与用户周围的真实环境进行全方位对准的三维定位技术，是衡量增强现实系统性能、影响其实用性的关键指标。三维定位显示系统并不一定要立体显示器，基于监视器的显示接口、单目系统、通透式头盔显示器等都可以使用。一个典型的增强现实系统通常由虚拟场景发生器、透视式头盔显示器、跟踪用户观察视线的头部方位跟踪设备、实现虚实场景对准的定位设备及交互设备组成。
增强现实技术最早在医学可视化中得到应用，现在已广泛用于复杂机器的制造与维修、军用飞机的导航与攻击瞄准。例如，军用飞机飞行员使用平视显示器和头盔瞄准具，把向量图形叠加在实际世界的飞行图上（即飞行员的视野中），提供基本的导航与飞行信息。这些图形可以对环境中的目标进行定位，或者与武器系统接口来进行瞄准、攻击。现在美国海军正在研究把增强现实技术应用在潜艇成像系统中，构成新一代的潜艇成像系统。
传统上，“潜艇眼睛”主要是指光机和光电潜望镜，而随着增强现实技术的发展，“潜艇眼睛”将逐步被配备光电桅杆的潜艇成像系统所取代。这一技术已经在美国海军的“弗吉尼亚”级攻击型核潜艇上获得了应用，这是世界上第一艘用光电桅杆取代传统潜望镜的潜艇。其成像系统由两根非穿透壳体升降桅杆、多种先进的光电传感器和电子设备、显控台及先进的图像处理软件组成。它利用软件算法提高图像质量，利用信息融合技术进行多光谱图像融合，以获得超高分辨率的图像。整个系统具有自动弦角生成、360°视场、图形显示、遥控操作、自动测距、全数字成像、自动目标识别等功能。此外，还可与作战控制系统集成在一起，进行目标管理、辅助导航、获取非战术信息资源、把视频分配到潜艇的视频网络等工作。
“弗吉尼亚”级潜艇的成像系统配备了新型的AN/BVS-1光电桅杆。它采用先进的图像处理硬件和结构，可生成360°实时全景扫描图像，对数字图像进行处理、存储、回放，并能利用图像拼接技术提供虚拟的大视场图像。操作人员可以通过手柄转动传感器头部、选择可见光摄像机，进行目标管理或拍摄静止图像。其头部传感器有：红外摄像机、彩色与黑白电视摄像机、红外脉冲激光测距仪、电子视频六分仪、雷达预警/定向天线、全球定位系统和一个单独装在耐压防震盒中的“任务紧急控制”摄像机等。这些头部传感器采集到图像，通过光缆传送到潜艇控制舱里的光电桅杆工作台和指挥工作台。光电桅杆工作台上的显示器可以显示全屏或分屏的视频图像，图像既可以是生动的实时图像，也可以是预先记录的图像或静止的一帧图像。这些传感器能大大提高潜艇针对水面舰艇、飞机和陆上目标的作战效能。
成像系统是一种基于视频的增强现实应用原型，主要用于潜艇远距离观测。为显示大视场的视频场景，系统采用两种不同类型的显示装置：第一种是可供艇长使用的手持式虚拟双筒目镜，它用于标注出感兴趣目标的位置，然后供成像系统操作员分析。艇长不在光电桅杆显控台的显示器前时，还可以用这个双筒目镜来快速评估态势。第二种显示装置是头盔式显示装置，成像系统操作员戴在头上以减少周围物体对注意力的分散，系统采用多模交互技术，支持转向和视频数据流分析。
成像系统通过跟踪操作人员的头部运动来控制电机驱动的视频摄像机。视频摄像机的图像利用PC机逐帧抓取，这台PC机可以把半透明的叠加图形加入到图像中，叠加图像以图形方式标示出了操作人员和摄像机的方位、艇的航向、标记目标的位置和当前的视频来源，然后这种经过“增强”的图像将传送到显示器，它可以把语音控制作为最常用的操作方式。而且，为了对现在的跟踪和显示技术进行评估，运行时可以在惯性跟踪方式和磁跟踪方式间转换，也可以在不同的显示分辨率间转换。
成像系统作为一种样机应用于潜艇成像系统，它所提供的基于增强现实技术的大视场视频显示目镜，在大大扩展潜艇成像系统操作员的视野同时，可以使操作员产生一种“沉浸”到当前场景中的感觉，从而能够全神贯注地投入作战场景，减少注意力的分散。此外，它还可以使艇长在艇内来回移动的过程中也能随时观察到潜艇成像操作员所看到的场景，给艇长在艇内的活动提供了极大的灵活性和方便性。
另外，增强现实技术还广泛应用于民用领域，如在医疗领域，医生可以利用增强现实技术，轻易地进行手术部位的精确定位；在古迹复原和数字化文化遗产保护中，文化古迹的信息以增强现实的方式提供给参观者，用户不仅可以看到古迹的文字解说，还能看到遗址上残缺部分的虚拟重构；在工业维修领域，通过头盔式显示器将多种辅助信息显示给用户，包括虚拟仪表的面板、被维修设备的内部结构、被维修设备零件图等，在网络视频通信领域，该系统使用增强现实和人脸跟踪技术，在通话的同时在通话者的面部实时叠加一些如帽子、眼镜等虚拟物体，在很大程度上提高了视频对话的趣味性；在电视转播领域，通过增强现实技术可以在转播体育比赛的时候实时地将辅助信息叠加到画面中，使得观众可以得到更多的信息，等等。