【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就以后以后刚结速对AR(Augmented Reality)技术比较关注,一些去年AR行业无缘无故 居于偶尔发声的情况,丝毫越来越 其"异姓同名"的兄弟VR(Virtual Reality)火爆。至于MR(Mixed Reality)更像是Google Glass事情以后对AR的洗白。一些今年AR行业出了件大事,没错,别左右看到,说的就你没了 —— Pokemon GO。不用不讨论这款游戏是就有AR游戏,毕竟争议挺大,一些这款游戏觉得是让AR火了一把。AR应用开发貌似就有了燎原之势。

0x01 - AR技术定义


目前对AR技术的常见理解全都 CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的最好的最好的最好的办法全都,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),复杂化些全都 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。从你一些点上来说Pokemon GO觉得才能算作AR游戏,毕竟人家全都 基于LBS的。

知乎上有另另另还还有一个 话题 - 我就要给大伙儿说下AR的昨天今天明天都须要吗?欢迎一起去讨论 关于未来的AR特征?里面提到了AR这个被广泛接受的定义:

1. 这个是Paul Milgram和Fumio Kishino于1994年定义的“现实-虚拟连续体”。大伙儿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),而居于里面的主次叫做混合实境。

2. 另外这个定义是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另还还有一个 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/540058935

来源:知乎

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愿因从这另另另还还有一个 定义来说,Pokemon GO也是都须要算这个简单形式的AR游戏,大慨给人在感官上的体验是符合AR的。其觉得我知道全都人认为下面越来越 才叫AR……一些大伙儿还是要有信心的嘛!

这里我表达一下我此人 对AR的看法:

不管是vision based还是LBS,AR在技术上的目标觉得全都 建立另另另还还有一个 和现实场景1:1的虚拟世界。从CG的强度,AR最关键的技术点是建立另另另还还有一个 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)。越来越 vision based的最好的最好的最好的办法目前都须要做到对于愿因注册过的识别对象,是都须要获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的最好的最好的最好的办法更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立另另另还还有一个 世界坐标系,就都须要获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),越来越 你就都须要将哪此物体转化到相机坐标系中,思路差越多是越来越 ,全都 精度上居于一定问提。目前给AR下另另另还还有一个 精准的定义还太早,我认为用户感官上觉得是虚实融合就都须要不是AR。

0x02 - AR技术现状


觉得里面提到了全都次Pokemon GO,一些LBS的AR系统并就有我就要研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。一些局限于我此人 的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。大伙儿有兴趣语录,都须要看一下知乎上的讨论 - 有哪此比较优秀的AR开源项目,愿因SDK?

Vuforia没了说,商业SDK,支持的特征也比较多,好像都须要支持3D Object Tracking,具体支持到哪此程度,还越来越 尝试,大伙儿感兴趣都须要登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞另另另还还有一个 ,大伙儿都须要去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap以后那个鲸鱼的视频),此人 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相对上述另另另还还有一个 SDK在识别性能和特征上表现的就有很突出,一些ARToolKit胜在开源,愿因你须要做一些AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR才能满足你,ARToolKit是另另另还还有一个 很好的选择。一些AR其中另另另还还有一个 趋势全都 集成到现有App中,越来越 使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为另另另还还有一个 学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再大慨不过了。

所以后期我还是专注于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系统核心思路是越来越 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),获取到愿因相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也全都 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。这对里面的特征提取步骤有很大作用。

2. 根据相机这个的硬件参数,大伙儿都须要计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也全都 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,也全都 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),就都须要进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持特征


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

  • 自然图片避免

你一些应用比较广泛,对用户的限制也会小全都。不过最好使用一些特征比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是这个经过特殊避免的图像,须要在边缘快递邮邮寄包囊两层,最外侧是快递邮邮寄包囊了白色/浅色边缘,内侧是快递邮邮寄包囊了黑色边缘,大伙儿猜才能猜出来越来越 做主全都 提高识别度,一起去也方便计算Pose(愿因都须要直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

你一些没哪此好说的,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,你也都须要使用OpenGL ES进行绘制。毕竟大伙儿只须要获取到了MVP矩阵,理论上绘制主次是都须要删剪分开的。

0x05 - 参考资料


  • 我就要给大伙儿说下AR的昨天今天明天都须要吗?欢迎一起去讨论 关于未来的AR特征?
  • 有哪此比较优秀的AR开源项目,愿因SDK?