【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就时候开始对AR(Augmented Reality)技术比较关注,而且去年AR行业经常趋于稳定偶尔发声的清况 ,丝毫没办法 其"异姓同名"的兄弟VR(Virtual Reality)火爆。至于MR(Mixed Reality)更像是Google Glass事情原先 对AR的洗白。而且今年AR行业出了件大事,没错,别左右看到,说的都在你 —— Pokemon GO。无须不讨论这款游戏是都在AR游戏,毕竟争议挺大,而且这款游戏随便说说是让AR火了一把。AR应用开发貌似都在了燎原之势。

0x01 - AR技术定义


目前对AR技术的常见理解没办法 来太满CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的法律辦法 没办法 来太满,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),简化些没办法 来太满SLAM(Magic Leap)。CG就没办法 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。从你这个点上来说Pokemon GO随便说说没办法 算作AR游戏,毕竟人家没办法 来太满基于LBS的。

知乎上有有一一个话题 - 我想要要给大伙儿说下AR的昨天今天明天都还可不可以吗?欢迎一块儿讨论 关于未来的AR社会形态?里边提到了AR一种生活被广泛接受的定义:

1. 一种生活是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),而趋于稳定里边的主次叫做混合实境。

2. 另外一种生活定义是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有一一个具体社会形态: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/550058935

来源:知乎

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不可能 从这有一一个定义来说,Pokemon GO也是都还可不可以算一种生活简单形式的AR游戏,大约给人在感官上的体验是符合AR的。其随便说说我知道没办法 来太满人认为下面原先 才叫AR……而且大伙儿还是要有信心的嘛!

这里我表达一下我当事人对AR的看法:

不管是vision based还是LBS,AR在技术上的目标随便说说没办法 来太满建立有一一个和现实场景1:1的虚拟世界。从CG的淬硬层 ,AR最关键的技术点是建立有一一个相机坐标系,都还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)。没办法 vision based的法律辦法 目前都还可不可以做到对于不可能 注册过的识别对象,是都还可不可以获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的法律辦法 更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立有一一个世界坐标系,就都还可不可以获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),原先 你就都还可不可以将有有哪些物体转化到相机坐标系中,思路差没办法 来太满是原先 ,没办法 来太满精度上趋于稳定一定难题。目前给AR下有一一个精准的定义还太早,我认为用户感官上随便说说是虚实融合就都还可不可以与否AR。

0x02 - AR技术现状


随便说说里边提到了没办法 来太满次Pokemon GO,而且LBS的AR系统并都在我想要要研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。而且局限于我当事人的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。大伙儿有兴趣的话,都还可不可以看一下知乎上的讨论 - 有有哪些比较优秀的AR开源项目,不可能 SDK?

Vuforia没办法 了说,商业SDK,支持的社会形态也比较多,好像都还可不可以支持3D Object Tracking,具体支持到有哪些程度,还没办法 尝试,大伙儿感兴趣都还可不可以登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞有一一个,大伙儿都还可不可以去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap原先 那个鲸鱼的视频),当事人还是很看好的,比起Vuforia最大优势是免费使用时不前要水印(^_^;)。而ARToolKit相对上述有一一个SDK在识别性能和社会形态上表现的都在很突出,而且ARToolKit胜在开源,不可能 你前要做或多或少AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR没办法 满足你,ARToolKit是有一一个很好的取舍。而且AR其中有一一个趋势没办法 来太满集成到现有App中,没办法 使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为有一一个学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再大约不过了。

所原先 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系统核心思路是原先 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),获取到不可能 相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也没办法 来太满相机内参(intrinsic matrix),来复原相机模型的3D空间到2D空间的一一对应关系。这对里边的社会形态提取步骤有很大作用。

2. 根据相机一种生活的硬件参数,大伙儿都还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(也没办法 来太满任意的一张二维图片)进行社会形态提取,获取到一组社会形态点{P1}。

4. 实时对相机获取到的图像进行社会形态提取,也是一组社会形态点{P2}。

5. 使用ICP(Iterative Closest Point)算法来迭代求解这两组社会形态点的RT矩阵(Rotation&Translation),即Pose矩阵,也没办法 来太满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),就都还可不可以进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持社会形态


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

  • 自然图片解决

你这个应用比较广泛,对用户的限制也会小没办法 来太满。不过最好使用或多或少社会形态比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是一种生活经过特殊解决的图像,前要在边缘快递快递包裹两层,最外侧是快递快递包裹了白色/浅色边缘,内侧是快递快递包裹了黑色边缘,大伙儿猜都还可不可以猜出来原先 做主没办法 来太满提高识别度,一块儿也方便计算Pose(不可能 都还可不可以直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

你这个没办法 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,你都里还可不可以使用OpenGL ES进行绘制。毕竟大伙儿只前要获取到了MVP矩阵,理论上绘制主次是都还可不可以完整版分开的。

0x05 - 参考资料


  • 我想要要给大伙儿说下AR的昨天今天明天都还可不可以吗?欢迎一块儿讨论 关于未来的AR社会形态?
  • 有有哪些比较优秀的AR开源项目,不可能 SDK?