【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就结束了对AR(Augmented Reality)技术比较关注,有之前 去年AR行业无缘无故指在偶尔发声的清况 ,丝毫没法其"异姓同名"的兄弟VR(Virtual Reality)火爆。至于MR(Mixed Reality)更像是Google Glass事情完后 对AR的洗白。有之前 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。何必 不讨论这款游戏是完全有的是AR游戏,毕竟争议挺大,有之前 这款游戏嘴笨 是让AR火了一把。AR应用开发貌似完全有的是了燎原之势。

0x01 - AR技术定义


目前对AR技术的常见理解有之前 CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的土办法 可是,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),多样化些有之前 SLAM(Magic Leap)。CG就没哪此好说的,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。从许多点上来说Pokemon GO嘴笨 能否 了算作AR游戏,毕竟人家有之前 基于LBS的。

知乎上兩个多多话题 - 让你给亲戚朋友说下AR的昨天今天明天都需要吗?欢迎同时讨论 关于未来的AR特征?后边提到了AR四种 被广泛接受的定义:

1. 四种 是Paul Milgram和Fumio Kishino于1994年定义的“现实-虚拟连续体”。亲戚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),而指在后边的部分叫做混合实境。

2. 另外四种 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兩个多多具体特征: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/5100058935

来源:知乎

著作权归作者所有,转载请联系作者获得授权。

机会从许多个多定义来说,Pokemon GO也是都需要算四种 简单形式的AR游戏,相当于给人在感官上的体验是符合AR的。其嘴笨 我知道可是人认为下面曾经才叫AR……有之前 亲戚朋友还是要有信心的嘛!

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 有之前 建立一个多多和现实场景1:1的虚拟世界。从CG的高度,AR最关键的技术点是建立一个多多相机坐标系,能够获取到现实场景中相应的模型信息(网格、位姿、材质等等)。没法vision based的土办法 目前都需要做到对于机会注册过的识别对象,是都需要获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的土办法 更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立一个多多世界坐标系,就都需要获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),曾经你就都需要将哪此物体转化到相机坐标系中,思路差不多是曾经,有之前 精度上指在一定哪此的问提。目前给AR下一个多多精准的定义还太早,我认为用户感官上嘴笨 是虚实融合就都需要是是否是AR。

0x02 - AR技术现状


嘴笨 后边提到了可是次Pokemon GO,有之前 LBS的AR系统并完全有的是让你研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。有之前 局限于我自己的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。亲戚朋友有兴趣的话,都需要看一下知乎上的讨论 - 有哪此比较优秀的AR开源项目,机会SDK?

Vuforia不出说,商业SDK,支持的特征也比较多,好像都需要支持3D Object Tracking,具体支持到哪此程度,还没法尝试,亲戚朋友感兴趣都需要登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞一个多多,亲戚朋友都需要去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap完后 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时需要水印(^_^;)。而ARToolKit相对上述一个多多SDK在识别性能和特征上表现的完全有的是很突出,有之前 ARToolKit胜在开源,机会你需要做许多AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR能否 了满足你,ARToolKit是一个多多很好的选择。有之前 AR其中一个多多趋势有之前 集成到现有App中,没法使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为一个多多学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再相当于不过了。

所完后 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系统核心思路是曾经的:

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),获取到机会相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也有之前 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。这对后边的特征提取步骤有很大作用。

2. 根据相机四种 的硬件参数,亲戚朋友都需要计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也有之前 任意的一张二维图片)进行特征提取,获取到一组特征点{P1}。

4. 实时对相机获取到的图像进行特征提取,也是一组特征点{P2}。

5. 使用ICP(Iterative Closest Point)算法来迭代求解这两组特征点的RT矩阵(Rotation&Translation),即Pose矩阵,也有之前 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),就都需要进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持特征


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

  • 自然图片防止

许多应用比较广泛,对用户的限制也会小可是。不过最好使用许多特征比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是四种 经过特殊防止的图像,需要在边缘邮包裹两层,最外侧是邮包裹了白色/浅色边缘,内侧是邮包裹了黑色边缘,亲戚朋友猜能够猜出来曾经做主有之前 提高识别度,同时也方便计算Pose(机会都需要直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

许多没哪此好说的,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,你也都需要使用OpenGL ES进行绘制。毕竟亲戚朋友只需要获取到了MVP矩阵,理论上绘制部分是都需要完全分开的。

0x05 - 参考资料


  • 让你给亲戚朋友说下AR的昨天今天明天都需要吗?欢迎同时讨论 关于未来的AR特征?
  • 有哪此比较优秀的AR开源项目,机会SDK?