【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就结束对AR(Augmented Reality)技术比较关注,有些去年AR行业老是发生偶尔发声的情形,丝毫没人其"异姓同名"的兄弟VR(Virtual Reality)火爆。至于MR(Mixed Reality)更像是Google Glass事情后该对AR的洗白。有些今年AR行业出了件大事,没错,别左右看过,说的就那个她 —— Pokemon GO。从无需讨论这款游戏是全是 AR游戏,毕竟争议挺大,有些这款游戏我我觉得是让AR火了一把。AR应用开发貌似全是 了燎原之势。

0x01 - AR技术定义


目前对AR技术的常见理解假使 CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的法律法律依据什么都,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),复杂性些假使 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。从这俩 点上来说Pokemon GO我我觉得可不可以 算作AR游戏,毕竟人家假使 基于LBS的。

知乎上有另另俩个话题 - 给你 给亲戚亲戚有些人说下AR的昨天今天明天可不可以吗?欢迎一起讨论 关于未来的AR形状?上面提到了AR并全是被广泛接受的定义:

1. 并全是是Paul Milgram和Fumio Kishino于1994年定义的“现实-虚拟连续体”。亲戚有些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),而发生上面的每项叫做混合实境。

2. 另外并全是定义是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另另俩个具体形状: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/515058935

来源:知乎

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由于从这俩 另另俩个定义来说,Pokemon GO也是可不可以算并全是简单形式的AR游戏,至少给人在感官上的体验是符合AR的。其我我觉得我知道什么都人认为下面那我才叫AR……有些亲戚亲戚有些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在技术上的目标我我觉得假使 建立另另俩个和现实场景1:1的虚拟世界。从CG的深度图,AR最关键的技术点是建立另另俩个相机坐标系,可不可以获取到现实场景中相应的模型信息(网格、位姿、材质等等)。没人vision based的法律法律依据目前可不可以做到对于由于注册过的识别对象,是可不可以获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的法律法律依据更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立另另俩个世界坐标系,就可不可以获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),那我你就可不可以将那些物体转化到相机坐标系中,思路差太少是那我,假使 精度上发生一定那些的问題。目前给AR下另另俩个精准的定义还太早,我认为用户感官上我我觉得是虚实融合就可不可以算不算AR。

0x02 - AR技术现状


我我觉得上面提到了什么都次Pokemon GO,有些LBS的AR系统并全是 给你 研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。有些局限于我自己的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。亲戚亲戚有些人有兴趣励志的话 ,可不可以看一下知乎上的讨论 - 有那些比较优秀的AR开源项目,由于SDK?

Vuforia没得说,商业SDK,支持的形状也比较多,好像可不可以支持3D Object Tracking,具体支持到那些程度,还没人尝试,亲戚亲戚有些人感兴趣可不可以登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞另另俩个,亲戚亲戚有些人可不可以去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap后该那个鲸鱼的视频),自己还是很看好的,比起Vuforia最大优势是免费使用时不前要水印(^_^;)。而ARToolKit相对上述另另俩个SDK在识别性能和形状上表现的全是 很突出,有些ARToolKit胜在开源,由于你前要做有些AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR可不可以 满足你,ARToolKit是另另俩个很好的取舍。有些AR其中另另俩个趋势假使 集成到现有App中,没人使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为另另俩个学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再至少不过了。

所后该期我还是专注于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系统核心思路是那我的:

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),获取到由于相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也假使 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。这对上面的形状提取步骤有很大作用。

2. 根据相机并全是的硬件参数,亲戚亲戚有些人可不可以计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也假使 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,也假使 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),就可不可以进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持形状


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

  • 自然图片正确处理

这俩 应用比较广泛,对用户的限制也会小什么都。不过最好使用有些形状比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是并全是经过特殊正确处理的图像,前要在边缘挂号印刷品邮寄两层,最外侧是挂号印刷品邮寄了白色/浅色边缘,内侧是挂号印刷品邮寄了黑色边缘,亲戚亲戚有些人猜可不可以猜出来那我做主假使 提高识别度,一起也方便计算Pose(由于可不可以直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

这俩 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,你也可不可以使用OpenGL ES进行绘制。毕竟亲戚亲戚有些人只前要获取到了MVP矩阵,理论上绘制每项是可不可以完整版分开的。

0x05 - 参考资料


  • 给你 给亲戚亲戚有些人说下AR的昨天今天明天可不可以吗?欢迎一起讨论 关于未来的AR形状?
  • 有那些比较优秀的AR开源项目,由于SDK?