【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就很久很久开始 对AR(Augmented Reality)技术比较关注,因此去年AR行业突然发生偶尔发声的情形,丝毫如此其"异姓同名"的兄弟VR(Virtual Reality)火爆。至于MR(Mixed Reality)更像是Google Glass事情前一天对AR的洗白。因此今年AR行业出了件大事,没错,别左右看得人,说的就有你 —— Pokemon GO。从过多再讨论这款游戏是就有AR游戏,毕竟争议挺大,因此这款游戏嘴笨 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技术的常见理解可是我CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的法律法律法律依据全都,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),繁杂些可是我SLAM(Magic Leap)。CG就没哪些地方好说的,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。从这一 点上来说Pokemon GO嘴笨 如此算作AR游戏,毕竟人家可是我基于LBS的。

知乎上有有一5个 话题 - 让他给让让我们我们我们 说下AR的昨天今天明天可如此吗?欢迎同去讨论 关于未来的AR特性?顶端提到了AR有一种被广泛接受的定义:

1. 有一种是Paul Milgram和Fumio Kishino于1994年定义的“现实-虚拟连续体”。让让我们我们我们 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),而发生顶端的每段叫做混合实境。

2. 另外有一种定义是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有一5个 具体特性: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/520058935

来源:知乎

著作权归作者所有,转载请联系作者获得授权。

机会从这有一5个 定义来说,Pokemon GO也是可如此算有一种简单形式的AR游戏,大概给人在感官上的体验是符合AR的。其嘴笨 我知道全都人认为下面从前才叫AR……因此让让我们我们我们 还是要有信心的嘛!

这里我表达一下我被委托人对AR的看法:

不管是vision based还是LBS,AR在技术上的目标嘴笨 可是我建立有一5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有一5个 相机坐标系,不还可不能能获取到现实场景中相应的模型信息(网格、位姿、材质等等)。如此vision based的法律法律法律依据目前可如此做到对于机会注册过的识别对象,是可如此获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的法律法律法律依据更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立有一5个 世界坐标系,就可如此获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),从前你就可如此将哪些地方地方物体转化到相机坐标系中,思路差过多再 是从前,可是我精度上发生一定问提。目前给AR下有一5个 精准的定义还太早,我认为用户感官上嘴笨 是虚实融合就可如此与否AR。

0x02 - AR技术现状


嘴笨 顶端提到了全都次Pokemon GO,因此LBS的AR系统并就有让他研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。因此局限于我被委托人的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。让让我们我们我们 有兴趣语录,可如此看一下知乎上的讨论 - 哪些地方地方比较优秀的AR开源项目,机会SDK?

Vuforia什么都如此说,商业SDK,支持的特性也比较多,好像可如此支持3D Object Tracking,具体支持到哪些地方程度,还如此尝试,让让我们我们我们 感兴趣可如此登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞有一5个 ,让让我们我们我们 可如此去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap前一天那个鲸鱼的视频),被委托人还是很看好的,比起Vuforia最大优势是免费使用时如此水印(^_^;)。而ARToolKit相对上述有一5个 SDK在识别性能和特性上表现的就有很突出,因此ARToolKit胜在开源,机会你还可不能能 做全都AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR如此满足你,ARToolKit是有一5个 很好的选折 。因此AR其中有一5个 趋势可是我集成到现有App中,如此使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为有一5个 学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再大概不过了。

所前一天期我还是专注于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系统核心思路是从前的:

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),获取到机会相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也可是我相机内参(intrinsic matrix),来复原相机模型的3D空间到2D空间的一一对应关系。这对顶端的特性提取步骤有很大作用。

2. 根据相机有一种的硬件参数,让让我们我们我们 可如此计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也可是我任意的一张二维图片)进行特性提取,获取到一组特性点{P1}。

4. 实时对相机获取到的图像进行特性提取,也是一组特性点{P2}。

5. 使用ICP(Iterative Closest Point)算法来迭代求解这两组特性点的RT矩阵(Rotation&Translation),即Pose矩阵,也可是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),就可如此进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持特性


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

  • 自然图片外理

这一 应用比较广泛,对用户的限制也会小全都。不过最好使用全都特性比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是有一种经过特殊外理的图像,还可不能能 在边缘包裹邮寄两层,最外侧是包裹邮寄了白色/浅色边缘,内侧是包裹邮寄了黑色边缘,让让我们我们我们 猜不还可不能能猜出来从前做主可是我提高识别度,同去也方便计算Pose(机会可如此直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

这一 没哪些地方好说的,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,你也可如此使用OpenGL ES进行绘制。毕竟让让我们我们我们 只还可不能能 获取到了MVP矩阵,理论上绘制每段是可如此完整版分开的。

0x05 - 参考资料


  • 让他给让让我们我们我们 说下AR的昨天今天明天可如此吗?欢迎同去讨论 关于未来的AR特性?
  • 哪些地方地方比较优秀的AR开源项目,机会SDK?