【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就随后随后刚开始对AR(Augmented Reality)技术比较关注,或者 去年AR行业一个劲 存在偶尔发声的情形,丝毫这麼 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。或者 今年AR行业出了件大事,没错,别左右想看 ,说的就这麼 你 —— Pokemon GO。這個不讨论这款游戏是完全有的是AR游戏,毕竟争议挺大,或者 这款游戏其实是让AR火了一把。AR应用开发貌似完全有的是了燎原之势。

0x01 - AR技术定义


目前对AR技术的常见理解或者我CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的法律法律依据很多,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),繁杂些或者我SLAM(Magic Leap)。CG就没這個好说的,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。从這個点上来说Pokemon GO其实只能算作AR游戏,毕竟人家或者我基于LBS的。

知乎上有另另另还还有一个 话题 - 我想给朋友儿说下AR的昨天今天明天可不可以吗?欢迎一块儿讨论 关于未来的AR特征?中间提到了AR這個被广泛接受的定义:

1. 這個是Paul Milgram和Fumio Kishino于1994年定义的“现实-虚拟连续体”。朋友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),而存在中间的每项叫做混合实境。

2. 另外這個定义是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/560 58935

来源:知乎

著作权归作者所有,转载请联系作者获得授权。

将会从这另另另还还有一个 定义来说,Pokemon GO也是可不可以算這個简单形式的AR游戏,共要给人在感官上的体验是符合AR的。其其实我知道很多人认为下面原本才叫AR……或者 朋友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在技术上的目标其实或者我建立另另另还还有一个 和现实场景1:1的虚拟世界。从CG的宽度,AR最关键的技术点是建立另另另还还有一个 相机坐标系,能够获取到现实场景中相应的模型信息(网格、位姿、材质等等)。这麼 vision based的法律法律依据目前可不可以做到对于将会注册过的识别对象,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建立另另另还还有一个 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),原本你就可不可以将這個物体转化到相机坐标系中,思路差很多是原本,或者我精度上存在一定疑问。目前给AR下另另另还还有一个 精准的定义还太早,我认为用户感官上其实是虚实融合就可不可以否是AR。

0x02 - AR技术现状


其实中间提到了很多次Pokemon GO,或者 LBS的AR系统并完全有的是我想研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。或者 局限于我此人 的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。朋友儿有兴趣的话,可不可以看一下知乎上的讨论 - 有這個比较优秀的AR开源项目,将会SDK?

Vuforia没哟说,商业SDK,支持的特征也比较多,好像可不可以支持3D Object Tracking,具体支持到這個程度,还这麼 尝试,朋友儿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另还还有一个 ,朋友儿可不可以去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap随后那个鲸鱼的视频),此人 还是很看好的,比起Vuforia最大优势是免费使用时需要水印(^_^;)。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完全有的是很突出,或者 ARToolKit胜在开源,将会你需要做一些AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR只能满足你,ARToolKit是另另另还还有一个 很好的取舍 。或者 AR其中另另另还还有一个 趋势或者我集成到现有App中,这麼 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就再共要不过了。

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系统核心思路是原本的:

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),获取到将会相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也或者我相机内参(intrinsic matrix),来复原相机模型的3D空间到2D空间的一一对应关系。这对中间的特征提取步骤有很大作用。

2. 根据相机這個的硬件参数,朋友儿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(也或者我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,也或者我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支持特征


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

  • 自然图片处置

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

  • Marker/MultiMarker

这是這個经过特殊处置的图像,需要在边缘快递快递邮邮寄包裹两层,最外侧是快递快递邮邮寄包裹了白色/浅色边缘,内侧是快递快递邮邮寄包裹了黑色边缘,朋友儿猜能够猜出来原本做主或者我提高识别度,一块儿也方便计算Pose(将会可不可以直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

這個没這個好说的,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。毕竟朋友儿只需要获取到了MVP矩阵,理论上绘制每项是可不可以完全分开的。

0x05 - 参考资料


  • 我想给朋友儿说下AR的昨天今天明天可不可以吗?欢迎一块儿讨论 关于未来的AR特征?
  • 有這個比较优秀的AR开源项目,将会SDK?