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【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就开始对AR(Augmented Reality)技术比较关注,而且去年AR行业一直发生偶尔发声的情况报告,丝毫那么其"异姓同名"的兄弟VR(Virtual Reality)火爆。至于MR(Mixed Reality)更像是Google Glass事情本来对AR的洗白。而且今年AR行业出了件大事,没错,别左右看后,说的不是你在身边 —— Pokemon GO。从太久讨论这款游戏不是 AR游戏,毕竟争议挺大,而且这款游戏觉得是让AR火了一把。AR应用开发貌似不是 了燎原之势。

0x01 - AR技术定义


目前对AR技术的常见理解一点一点CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的最好的最好的方式一点一点,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),复杂些一点一点SLAM(Magic Leap)。CG就没哪几个好说的,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。从你这种 点上来说Pokemon GO觉得能否 算作AR游戏,毕竟人家一点一点基于LBS的。

知乎上有有俩个 话题 - 我想 给当让他们 说下AR的昨天今天明天能否吗?欢迎同時 讨论 关于未来的AR底部形态?里边提到了AR这种被广泛接受的定义:

1. 这种是Paul Milgram和Fumio Kishino于1994年定义的“现实-虚拟连续体”。当让他们 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),而发生里边的主次叫做混合实境。

2. 另外这种定义是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有俩个 具体底部形态: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/510058935

来源:知乎

著作权归作者所有,转载请联系作者获得授权。

不可能 从这有俩个 定义来说,Pokemon GO也是能否算这种简单形式的AR游戏,大概给人在感官上的体验是符合AR的。其觉得我知道一点一点人认为下面本来才叫AR……而且当让他们 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在技术上的目标觉得一点一点建立有俩个 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有俩个 相机坐标系,能否获取到现实场景中相应的模型信息(网格、位姿、材质等等)。那么vision based的最好的最好的方式目前能否做到对于不可能 注册过的识别对象,是能否获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的最好的最好的方式更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立有俩个 世界坐标系,就能否获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),本来你就能否将哪几个物体转化到相机坐标系中,思路差太久是本来,一点一点精度上发生一定间题报告 。目前给AR下有俩个 精准的定义还太早,我认为用户感官上觉得是虚实融合就能否不是AR。

0x02 - AR技术现状


觉得里边提到了一点一点次Pokemon GO,而且LBS的AR系统并不是 我想 研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。而且局限于我当事人的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。当让他们 有兴趣搞笑的话,能否看一下知乎上的讨论 - 有哪几个比较优秀的AR开源项目,不可能 SDK?

Vuforia没了说,商业SDK,支持的底部形态也比较多,好像能否支持3D Object Tracking,具体支持到哪几个程度,还那么尝试,当让他们 感兴趣能否登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞有俩个 ,当让他们 能否去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap本来那个鲸鱼的视频),当事人还是很看好的,比起Vuforia最大优势是免费使用时不都要水印(^_^;)。而ARToolKit相对上述有俩个 SDK在识别性能和底部形态上表现的不是 很突出,而且ARToolKit胜在开源,不可能 你都要做一点AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR能否 满足你,ARToolKit是有俩个 很好的选用。而且AR其中有俩个 趋势一点一点集成到现有App中,那么使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为有俩个 学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再大概不过了。

一点一点后期我还是专注于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系统核心思路是本来的:

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),获取到不可能 相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也一点一点相机内参(intrinsic matrix),来复原相机模型的3D空间到2D空间的一一对应关系。这对里边的底部形态提取步骤有很大作用。

2. 根据相机这种的硬件参数,当让他们 能否计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也一点一点任意的一张二维图片)进行底部形态提取,获取到一组底部形态点{P1}。

4. 实时对相机获取到的图像进行底部形态提取,也是一组底部形态点{P2}。

5. 使用ICP(Iterative Closest Point)算法来迭代求解这两组底部形态点的RT矩阵(Rotation&Translation),即Pose矩阵,也一点一点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),就能否进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持底部形态


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

  • 自然图片处里

你这种 应用比较广泛,对用户的限制也会小一点一点。不过最好使用一点底部形态比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是这种经过特殊处里的图像,都要在边缘快递快递包裹两层,最外侧是快递快递包裹了白色/浅色边缘,内侧是快递快递包裹了黑色边缘,当让他们 猜能否猜出来本来做主一点一点提高识别度,同時 也方便计算Pose(不可能 能否直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

你这种 没哪几个好说的,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,你也能否使用OpenGL ES进行绘制。毕竟当让他们 只都要获取到了MVP矩阵,理论上绘制主次是能否完全分开的。

0x05 - 参考资料


  • 我想 给当让他们 说下AR的昨天今天明天能否吗?欢迎同時 讨论 关于未来的AR底部形态?
  • 有哪几个比较优秀的AR开源项目,不可能 SDK?