【AR实验室】ARToolKit之概述篇

  • 时间:
  • 浏览:2

0x00 - 前言


我从去年就现在开始对AR(Augmented Reality)技术比较关注,完会 去年AR行业一个劲所处偶尔发声的情况汇报,丝毫这么 其"异姓同名"的兄弟VR(Virtual Reality)火爆。至于MR(Mixed Reality)更像是Google Glass事情日后对AR的洗白。完会 今年AR行业出了件大事,没错,别左右看得人,说的就你不出 —— Pokemon GO。并太大讨论这款游戏是完全都是AR游戏,毕竟争议挺大,完会 这款游戏嘴笨 是让AR火了一把。AR应用开发貌似完全都是了燎原之势。

0x01 - AR技术定义


目前对AR技术的常见理解完会 CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的办法全都,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),复杂化些完会 SLAM(Magic Leap)。CG就没那些好说的,利用CV算法获取到的图形相关信息(比如CG中的模型矩阵、视图矩阵、投影矩阵)进行绘制。从这种点上来说Pokemon GO嘴笨 非要算作AR游戏,毕竟人家完会 基于LBS的。

知乎上一五个 多多话题 - 我应该 给全都人说下AR的昨天今天明天也能吗?欢迎一并讨论 关于未来的AR行态?中间提到了AR一种被广泛接受的定义:

1. 一种是Paul Milgram和Fumio Kishino于1994年定义的“现实-虚拟连续体”。全都人描述了从真实环境到虚拟环境的连续体。如图1-2所示,真实场景和虚拟场景分布在两端,在这两者之间接近真实环境的是增强现实,接近虚拟场景的是增强虚拟(扩增虚境),而所处中间的要素叫做混合实境。

2. 另外一种定义是1997年北卡大学的Ronald Azuma提出的增强现实的定义。他认为增强现实技术应具有一五个 多具体行态:三维注册、虚实融合以及实时交互。

作者:AR学院归海

链接:https://www.zhihu.com/question/33214635/answer/55058935

来源:知乎

著作权归作者所有,转载请联系作者获得授权。

日后从这种五个 多定义来说,Pokemon GO也是也能算一种简单形式的AR游戏,共要给人在感官上的体验是符合AR的。其嘴笨 我知道全都人认为下面从前 才叫AR……完会 全都人还是要有信心的嘛!

这里我表达一下我自己对AR的看法:

不管是vision based还是LBS,AR在技术上的目标嘴笨 完会 建立一五个 多和现实场景1:1的虚拟世界。从CG的宽度,AR最关键的技术点是建立一五个 多相机坐标系,也能获取到现实场景中相应的模型信息(网格、位姿、材质等等)。这么 vision based的办法目前也能做到对于日后注册过的识别对象,是也能获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的办法更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立一五个 多世界坐标系,就也能获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),从前 你就也能将那些物体转化到相机坐标系中,思路差太大是从前 ,完会 精度上所处一定问题图片。目前给AR下一五个 多精准的定义还太早,我认为用户感官上嘴笨 是虚实融合就也能是否AR。

0x02 - AR技术现状


嘴笨 中间提到了全都次Pokemon GO,完会 LBS的AR系统并都你不出要研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。完会 局限于我自己的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。全都人有兴趣一句话,也能看一下知乎上的讨论 - 有那些比较优秀的AR开源项目,日后SDK?

Vuforia不出说,商业SDK,支持的行态也比较多,好像也能支持3D Object Tracking,具体支持到那些程度,还这么 尝试,全都人感兴趣也能登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞一五个 多,全都人也能去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap日后那个鲸鱼的视频),自己还是很看好的,比起Vuforia最大优势是免费使用一个劲要水印(^_^;)。而ARToolKit相对上述一五个 多SDK在识别性能和行态上表现的完全都是很突出,完会 ARToolKit胜在开源,日后你时要做全都AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR非要满足你,ARToolKit是一五个 多很好的选用。完会 AR其中一五个 多趋势完会 集成到现有App中,这么 使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为一五个 多学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再共要不过了。

所日后期我还是专注于ARToolKit的研究上,听说今年秋天ARToolKit6将发布,还是很期待的,ARToolKit官网链接请戳。

0x03 - ARToolKit概述


ARToolKit系统核心思路是从前 的:

下面以NFT(自然图片追踪,Natural Feature Tracking)为例,简述AR实现流程

1. 通过相机校准(标定),获取到日后相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也完会 相机内参(intrinsic matrix),来复原相机模型的3D空间到2D空间的一一对应关系。这对中间的行态提取步骤有很大作用。

2. 根据相机一种的硬件参数,全都人也能计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也完会 任意的一张二维图片)进行行态提取,获取到一组行态点{P1}。

4. 实时对相机获取到的图像进行行态提取,也是一组行态点{P2}。

5. 使用ICP(Iterative Closest Point)算法来迭代求解这两组行态点的RT矩阵(Rotation&Translation),即Pose矩阵,也完会 图形学中常说的模型视图矩阵(Model View Matrix)。

6. 有了MVP矩阵(Model View Projection),就也能进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持行态


目前来说,ARToolKit支持自然图片/Marker/2D BarCode的识别。

  • 自然图片处理

这种应用比较广泛,对用户的限制也会小全都。不过最好使用全都行态比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是一种经过特殊处理的图像,时要在边缘快递快件两层,最外侧是快递快件了白色/浅色边缘,内侧是快递快件了黑色边缘,全都人猜也能猜出来从前 做主完会 提高识别度,一并也方便计算Pose(日后也能直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

这种没那些好说的,最常见的。

另外ARToolKit目前支持的渲染引擎是OSG(OpenSceneGraph),不过版本比较低。当然,你也也能使用OpenGL ES进行绘制。毕竟全都人只时要获取到了MVP矩阵,理论上绘制要素是也能完全分开的。

0x05 - 参考资料


  • 我应该 给全都人说下AR的昨天今天明天也能吗?欢迎一并讨论 关于未来的AR行态?
  • 有那些比较优秀的AR开源项目,日后SDK?