【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就随后结束了了了了对AR(Augmented Reality)技术比较关注,有随后去年AR行业老是指在偶尔发声的具体情况,丝毫只有其"异姓同名"的兄弟VR(Virtual Reality)火爆。至于MR(Mixed Reality)更像是Google Glass事情随后对AR的洗白。有随后今年AR行业出了件大事,没错,别左右看一遍,说的就都有你 —— Pokemon GO。暂且不讨论这款游戏是都有AR游戏,毕竟争议挺大,有随后这款游戏真是是让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技术的常见理解要是 CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的法律最好的办法所以,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),复杂些要是 SLAM(Magic Leap)。CG就没哪些好说的,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。从你这种 点上来说Pokemon GO真是只有算作AR游戏,毕竟人家要是 基于LBS的。

知乎上一有有另另一一六个话题 - 我都只有给亲戚亲戚大伙说下AR的昨天今天明天都只有吗?欢迎同去讨论 关于未来的AR行态?后边提到了AR有两种被广泛接受的定义:

1. 有两种是Paul Milgram和Fumio Kishino于1994年定义的“现实-虚拟连续体”。亲戚大伙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),而指在后边的每项叫做混合实境。

2. 另外有两种定义是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一有有另一一六个具体行态: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/5100058935

来源:知乎

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可能性从你这种 有有另一一六个定义来说,Pokemon GO也是都只有算有两种简单形式的AR游戏,为宜 给人在感官上的体验是符合AR的。其真是我知道所以人认为下面要是 才叫AR……有随后亲戚亲戚大伙还是要有信心的嘛!

这里我表达一下我或多或少人对AR的看法:

不管是vision based还是LBS,AR在技术上的目标真是要是 建立一有有另一一六个和现实场景1:1的虚拟世界。从CG的角度,AR最关键的技术点是建立一有有另一一六个相机坐标系,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)。只有vision based的法律最好的办法目前都只有做到对于可能性注册过的识别对象,是都只有获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的法律最好的办法更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立一有有另一一六个世界坐标系,就都只有获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),要是 你就都只有将哪些物体转化到相机坐标系中,思路差很多是要是 ,要是 精度上指在一定大现象。目前给AR下一有有另一一六个精准的定义还太早,我认为用户感官上真是是虚实融合就都只有算不算AR。

0x02 - AR技术现状


真是后边提到了所以次Pokemon GO,有随后LBS的AR系统并都有我都只有研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。有随后局限于我或多或少人的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。亲戚亲戚大伙有兴趣搞笑的话,都只有看一下知乎上的讨论 - 哪些比较优秀的AR开源项目,可能性SDK?

Vuforia不在 说,商业SDK,支持的行态也比较多,好像都只有支持3D Object Tracking,具体支持到哪些程度,还只有尝试,亲戚亲戚大伙感兴趣都只有登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞一有有另一一六个,亲戚亲戚大伙都只有去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap随后那个鲸鱼的视频),或多或少人还是很看好的,比起Vuforia最大优势是免费使用时不只有水印(^_^;)。而ARToolKit相对上述一有有另一一六个SDK在识别性能和行态上表现的都有很突出,有随后ARToolKit胜在开源,可能性你只有做或多或少AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR只有满足你,ARToolKit是一有有另一一六个很好的选着。有随后AR其中一有有另一一六个趋势要是 集成到现有App中,只有使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为一有有另一一六个学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再为宜 不过了。

所随后期我还是专注于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系统核心思路是要是 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),获取到可能性相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也要是 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。这对后边的行态提取步骤有很大作用。

2. 根据相机有两种的硬件参数,亲戚亲戚大伙都只有计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也要是 任意的一张二维图片)进行行态提取,获取到一组行态点{P1}。

4. 实时对相机获取到的图像进行行态提取,也是一组行态点{P2}。

5. 使用ICP(Iterative Closest Point)算法来迭代求解这两组行态点的RT矩阵(Rotation&Translation),即Pose矩阵,也要是 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),就都只有进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持行态


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

  • 自然图片防止

你这种 应用比较广泛,对用户的限制也会小所以。不过最好使用或多或少行态比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是有两种经过特殊防止的图像,只有在边缘寄包囊 两层,最外侧是寄包囊 了白色/浅色边缘,内侧是寄包囊 了黑色边缘,亲戚亲戚大伙猜可不可以猜出来要是 做主要是 提高识别度,同去也方便计算Pose(可能性都只有直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

你这种 没哪些好说的,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,你也都只有使用OpenGL ES进行绘制。毕竟亲戚亲戚大伙只只有获取到了MVP矩阵,理论上绘制每项是都只有完整篇 分开的。

0x05 - 参考资料


  • 我都只有给亲戚亲戚大伙说下AR的昨天今天明天都只有吗?欢迎同去讨论 关于未来的AR行态?
  • 哪些比较优秀的AR开源项目,可能性SDK?