【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,我希望去年AR行业老是 占据 偶尔发声的具体情况,丝毫这样 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。我希望今年AR行业出了件大事,没错,别左右看后,说的都有你在 —— Pokemon GO。从不需要讨论这款游戏是都有AR游戏,毕竟争议挺大,我希望这款游戏确实 是让AR火了一把。AR应用开发貌似都有了燎原之势。

0x01 - AR技术定义


目前对AR技术的常见理解本来CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的法子 好多好多 ,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),复杂化些本来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。从你这个 点上来说Pokemon GO确实 只能算作AR游戏,毕竟人家本来基于LBS的。

知乎上有兩个话题 - 我须要 给亲戚亲戚亲们 说下AR的昨天今天明天须要吗?欢迎同时讨论 关于未来的AR形状?底下提到了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”。亲戚亲们 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),而占据 底下的每种叫做混合实境。

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兩个具体形状: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。

我希望从你这个 个定义来说,Pokemon GO也是须要算一种简单形式的AR游戏,离米 给人在感官上的体验是符合AR的。其确实 我知道好多好多 人认为下面本来才叫AR……我希望亲戚亲戚亲们 还是要有信心的嘛!

这里我表达一下我另一方对AR的看法:

不管是vision based还是LBS,AR在技术上的目标确实 本来建立兩个和现实场景1:1的虚拟世界。从CG的厚度,AR最关键的技术点是建立兩个相机坐标系,才能获取到现实场景中相应的模型信息(网格、位姿、材质等等)。这样 vision based的法子 目前须要做到对于我希望注册过的识别对象,是须要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建立兩个世界坐标系,就须要获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),本来你就须要将那些物体转化到相机坐标系中,思路差越多是本来,本来精度上占据 一定疑问。目前给AR下兩个精准的定义还太早,我认为用户感官上确实 是虚实融合就须要否有AR。

0x02 - AR技术现状


确实 底下提到了好多好多 次Pokemon GO,我希望LBS的AR系统并都有我须要 研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。我希望局限于我另一方的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。亲戚亲戚亲们 有兴趣说说,须要看一下知乎上的讨论 - 有那些比较优秀的AR开源项目,我希望SDK?

Vuforia找不到说,商业SDK,支持的形状也比较多,好像须要支持3D Object Tracking,具体支持到那些程度,还这样 尝试,亲戚亲戚亲们 感兴趣须要登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞兩个,亲戚亲戚亲们 须要去看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),另一方还是很看好的,比起Vuforia最大优势是免费使用时不须要水印(^_^;)。而ARToolKit相对上述兩个SDK在识别性能和形状上表现的都有很突出,我希望ARToolKit胜在开源,我希望你须要做许多AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR只能满足你,ARToolKit是兩个很好的选则。我希望AR其中兩个趋势本来集成到现有App中,这样 使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为兩个学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再离米 不过了。

所本来期我还是专注于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),获取到我希望相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也本来相机内参(intrinsic matrix),来复原相机模型的3D空间到2D空间的一一对应关系。这对底下的形状提取步骤有很大作用。

2. 根据相机一种的硬件参数,亲戚亲戚亲们 须要计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也本来任意的一张二维图片)进行形状提取,获取到一组形状点{P1}。

4. 实时对相机获取到的图像进行形状提取,也是一组形状点{P2}。

5. 使用ICP(Iterative Closest Point)算法来迭代求解这两组形状点的RT矩阵(Rotation&Translation),即Pose矩阵,也本来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),就须要进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持形状


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

  • 自然图片除理

你这个 应用比较广泛,对用户的限制也会小好多好多 。不过最好使用许多形状比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是一种经过特殊除理的图像,须要在边缘邮包两层,最外侧是邮包了白色/浅色边缘,内侧是邮包了黑色边缘,亲戚亲戚亲们 猜才能猜出来本来做主本来提高识别度,同时也方便计算Pose(我希望须要直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

你这个 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,你也须要使用OpenGL ES进行绘制。毕竟亲戚亲戚亲们 只须要获取到了MVP矩阵,理论上绘制每种是须要完全分开的。

0x05 - 参考资料


  • 我须要 给亲戚亲戚亲们 说下AR的昨天今天明天须要吗?欢迎同时讨论 关于未来的AR形状?
  • 有那些比较优秀的AR开源项目,我希望SDK?

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