这款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，可能是在盒子里或一堆东西下面，然后引导用户找回它。

该系统利用射频(RF)信号，这种信号可以穿过纸箱、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，RFID标签会反射射频天线发出的信号。

当佩戴者穿过房间走向物品的位置时，耳机会引导他们，物品会在增强现实(AR)界面上显示为一个透明的球体。一旦物品到达用户手中，这个名为X-AR的耳机就会验证用户是否拿到了正确的物品。

当研究人员在类似仓库的环境中测试X-AR时，头显可以将隐藏物品定位在平均9.8厘米以内。它验证了用户选择正确物品的准确率为96%。

X-AR可以帮助电子商务仓库的工作人员快速找到杂乱的货架上或埋在盒子里的物品，或者当许多类似的物品在同一个箱子里时，通过识别订单的确切物品。它还可以用于制造工厂，帮助技术人员找到组装产品的正确部件。

“我们这个项目的全部目标是建立一个增强现实系统，让你看到那些看不见的东西——那些在盒子里或角落里的东西——这样做，它可以引导你走向它们，真正让你以以前不可能的方式看到物理世界。”Fadel Adib说，他是电子工程和计算机科学系的副教授，媒体实验室信号动力学小组的主任，也是一篇关于X-AR的论文的资深作者。

Adib的共同作者是研究助理Tara Boroushaki，她是论文的主要作者;玫思林;劳拉·多兹;以及前博士后、现为密歇根大学助理教授的艾琳·艾德。这项研究将在USENIX网络系统设计与实现研讨会上发表。

增强AR耳机

为了制造一款具有x射线视觉的增强现实耳机，研究人员首先必须在现有的耳机上安装一个天线，该天线可以与带有rfid标签的物品进行通信。大多数RFID定位系统使用相距几米的多个天线，但研究人员需要一个轻量级的天线，它可以获得足够高的带宽来与标签通信。

“一个巨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。

该团队采用了一种简单的轻型环形天线，并通过逐渐缩小天线(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。由于天线通常在户外工作，研究人员对其进行了优化，以便在连接到耳机面罩时发送和接收信号。

一旦团队建造了一个有效的天线，他们就专注于使用它来定位带有rfid标签的物品。

他们利用了一种被称为合成孔径雷达(SAR)的技术，这种技术类似于飞机对地面物体的成像。当用户在房间内移动时，X-AR会利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，将来自多个天线的测量结果组合在一起以定位设备。

X-AR利用头戴式耳机的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标签在每个位置出现的概率。在标签的确切位置，概率是最高的，所以它使用这个信息来锁定隐藏的物体。

“虽然我们在设计这个系统时遇到了挑战，但我们在实验中发现，它实际上能很好地处理人类的自然运动。因为人类经常走动，所以我们可以从许多不同的位置进行测量，并准确地定位一件物品，”多德斯说。

一旦X-AR定位了物品，用户拿起它，头戴式设备就需要验证用户是否抓取了正确的物品。但是现在用户站着不动，耳机天线也不动，所以它不能使用SAR来定位标签。

然而，当用户拿起物品时，RFID标签也随之移动。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了正确的射频信号，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，以一种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。在物体定位后，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物品上，并随着用户的行走动态更新。

Lam说:“我们抽象了所有的技术方面，这样我们就可以为用户提供无缝、清晰的体验，如果有人在仓库环境或智能家居中戴上它，这一点尤为重要。”

测试耳机

为了测试X-AR，研究人员创建了一个模拟仓库，在货架上装满了纸箱和塑料箱，并在里面放置了带有rfid标签的物品。

他们发现，X-AR可以引导用户找到目标物品，误差小于10厘米——这意味着，平均而言，物品位于X-AR引导用户的位置不到10厘米。研究人员测试的基线方法的中值误差为25到35厘米。

他们还发现，在98.9%的时间里，它正确地验证了用户拿起了正确的物品。这意味着X-AR能够将拾取错误减少98.9%。当物品还在盒子里时，它的准确率甚至达到了91.9%。

“系统不需要直观地看到物品来验证你是否拿对了物品。如果你有10个包装相似的不同手机，你可能无法分辨它们之间的区别，但它可以指导你选择正确的那一个，”Boroushaki说。

现在他们已经展示了X-AR的成功，研究人员计划探索如何使用不同的传感模式，如WiFi、毫米波技术或太赫兹波，来增强其可视化和交互能力。他们还可以增强天线，使其范围超过3米，并扩展系统，供多个协调的耳机使用。

“因为今天没有这样的东西，我们必须从头到尾弄清楚如何建立一个全新的系统，”Adib说。“实际上，我们提出的是一个框架。虽然有很多技术上的贡献，但它也是未来如何设计具有x射线视觉的AR头显的蓝图。”

视频:https://youtu.be/bdUN21ft7G0