【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就刚开始了了对AR(Augmented Reality)技术比较关注,全都去年AR行业时不时 趋于稳定偶尔发声的清况 ,丝毫没有其"异姓同名"的兄弟VR(Virtual Reality)火爆。至于MR(Mixed Reality)更像是Google Glass事情时候对AR的洗白。全都今年AR行业出了件大事,没错,别左右看过,说的删改都是你在 —— Pokemon GO。何必 不讨论这款游戏是删改都是AR游戏,毕竟争议挺大,全都这款游戏其实是让AR火了一把。AR应用开发貌似删改都是了燎原之势。

0x01 - AR技术定义


目前对AR技术的常见理解全都CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的法子全都,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),复杂化些全都SLAM(Magic Leap)。CG就没你这一 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。从你这一 点上来说Pokemon GO其实非要算作AR游戏,毕竟人家全都基于LBS的。

知乎上有有一一1个话题 - 帮我给朋友说下AR的昨天今天明天还不必 吗?欢迎一起讨论 关于未来的AR价值形式?顶端提到了AR你这一被广泛接受的定义:

1. 你这一是Paul Milgram和Fumio Kishino于1994年定义的“现实-虚拟连续体”。朋友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),而趋于稳定顶端的偏离 叫做混合实境。

2. 另外你这一定义是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有一一1个具体价值形式: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/530058935

来源:知乎

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全都从这有一一1个定义来说,Pokemon GO也是还不必 算你这一简单形式的AR游戏,至少给人在感官上的体验是符合AR的。其其实我知道全都人认为下面时候才叫AR……全都朋友还是要有信心的嘛!

这里我表达一下我当事人对AR的看法:

不管是vision based还是LBS,AR在技术上的目标其实全都建立有一一1个和现实场景1:1的虚拟世界。从CG的厚度,AR最关键的技术点是建立有一一1个相机坐标系,不必 获取到现实场景中相应的模型信息(网格、位姿、材质等等)。没有vision based的法子目前还不必 做到对于全都注册过的识别对象,是还不必 获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的法子更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立有一一1个世界坐标系,就还不必 获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),时候你就还不必 将你这一 物体转化到相机坐标系中,思路差太大是时候,全都精度上趋于稳定一定间题报告 。目前给AR下有一一1个精准的定义还太早,我认为用户感官上其实是虚实融合就还不必 算不算AR。

0x02 - AR技术现状


其实顶端提到了全都次Pokemon GO,全都LBS的AR系统并删改都是帮我研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。全都局限于我当事人的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。朋友有兴趣语句,还不必 看一下知乎上的讨论 - 有你这一 比较优秀的AR开源项目,全都SDK?

Vuforia都没有说,商业SDK,支持的价值形式也比较多,好像还不必 支持3D Object Tracking,具体支持到你这一 程度,还没有尝试,朋友感兴趣还不必 登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞有一一1个,朋友还不必 去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap时候那个鲸鱼的视频),当事人还是很看好的,比起Vuforia最大优势是免费使用时不须要水印(^_^;)。而ARToolKit相对上述有一一1个SDK在识别性能和价值形式上表现的删改都是很突出,全都ARToolKit胜在开源,全都你须要做其他AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR非要满足你,ARToolKit是有一一1个很好的选则。全都AR其中有一一1个趋势全都集成到现有App中,没有使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为有一一1个学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再至少不过了。

所时候期我还是专注于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系统核心思路是时候的:

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),获取到全都相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也全都相机内参(intrinsic matrix),来复原相机模型的3D空间到2D空间的一一对应关系。这对顶端的价值形式提取步骤有很大作用。

2. 根据相机你这一的硬件参数,朋友还不必 计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也全都任意的一张二维图片)进行价值形式提取,获取到一组价值形式点{P1}。

4. 实时对相机获取到的图像进行价值形式提取,也是一组价值形式点{P2}。

5. 使用ICP(Iterative Closest Point)算法来迭代求解这两组价值形式点的RT矩阵(Rotation&Translation),即Pose矩阵,也全都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),就还不必 进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持价值形式


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

  • 自然图片处理

你这一 应用比较广泛,对用户的限制也会小全都。不过最好使用其他价值形式比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是你这一经过特殊处理的图像,须要在边缘包裹邮寄邮寄 邮寄两层,最外侧是包裹邮寄邮寄 邮寄了白色/浅色边缘,内侧是包裹邮寄邮寄 邮寄了黑色边缘,朋友猜不必 猜出来时候做主全都提高识别度,一起也方便计算Pose(全都还不必 直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

你这一 没你这一 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,你也还不必 使用OpenGL ES进行绘制。毕竟朋友只须要获取到了MVP矩阵,理论上绘制偏离 是还不必 删改分开的。

0x05 - 参考资料


  • 帮我给朋友说下AR的昨天今天明天还不必 吗?欢迎一起讨论 关于未来的AR价值形式?
  • 有你这一 比较优秀的AR开源项目,全都SDK?