【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就然后 开始 对AR(Augmented Reality)技术比较关注,然后 去年AR行业经常指在偶尔发声的情形,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事情然后 对AR的洗白。然后 今年AR行业出了件大事,没错,别左右都看,说的就你没哟 —— Pokemon GO。暂且不讨论这款游戏是完正都在AR游戏,毕竟争议挺大,然后 这款游戏觉得是让AR火了一把。AR应用开发貌似完正都在了燎原之势。

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的最好的办法所以 ,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),多样化些要是 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。从一点点上来说Pokemon GO觉得越来越算作AR游戏,毕竟人家要是 基于LBS的。

知乎上兩个多多多 话题 - 让我要给朋友儿说下AR的昨天今天明天还可不还可以 吗?欢迎共同讨论 关于未来的AR特征?中间提到了AR某种被广泛接受的定义:

1. 某种是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),而指在中间的次要叫做混合实境。

2. 另外某种定义是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兩个多多多 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。

机会从一点个多 定义来说,Pokemon GO也是还可不还可以 算某种简单形式的AR游戏,至少给人在感官上的体验是符合AR的。其觉得我知道所以 人认为下面原来才叫AR……然后 朋友儿还是要有信心的嘛!

这里我表达一下我一点人对AR的看法:

不管是vision based还是LBS,AR在技术上的目标觉得要是 建立兩个多多 和现实场景1:1的虚拟世界。从CG的深度图,AR最关键的技术点是建立兩个多多 相机坐标系,还可不还可以 获取到现实场景中相应的模型信息(网格、位姿、材质等等)。越来越vision based的最好的办法目前还可不还可以 做到对于机会注册过的识别对象,是还可不还可以 获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的最好的办法更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立兩个多多 世界坐标系,就还可不还可以 获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),原来你就还可不还可以 将哪此物体转化到相机坐标系中,思路差太久是原来,要是 精度上指在一定现象。目前给AR下兩个多多 精准的定义还太早,我认为用户感官上觉得是虚实融合就还可不还可以 是否是AR。

0x02 - AR技术现状


觉得中间提到了所以 次Pokemon GO,然后 LBS的AR系统并完正都在让我要研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。然后 局限于我一点人的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。朋友儿有兴趣话语,还可不还可以 看一下知乎上的讨论 - 有哪此比较优秀的AR开源项目,机会SDK?

Vuforia没哟说,商业SDK,支持的特征也比较多,好像还可不还可以 支持3D Object Tracking,具体支持到哪此程度,还越来越尝试,朋友儿感兴趣还可不还可以 登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞兩个多多 ,朋友儿还可不还可以 去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap然后 那个鲸鱼的视频),一点人还是很看好的,比起Vuforia最大优势是免费使用时不需用水印(^_^;)。而ARToolKit相对上述兩个多多 SDK在识别性能和特征上表现的完正都在很突出,然后 ARToolKit胜在开源,机会你需用做一点AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR越来越满足你,ARToolKit是兩个多多 很好的选则 。然后 AR其中兩个多多 趋势要是 集成到现有App中,越来越使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为兩个多多 学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再至少不过了。

所然后 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系统核心思路是原来的:

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。这对中间的特征提取步骤有很大作用。

2. 根据相机某种的硬件参数,朋友儿还可不还可以 计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也要是 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),就还可不还可以 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。

  • 自然图片避免

一点应用比较广泛,对用户的限制也会小所以 。不过最好使用一点特征比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是某种经过特殊避免的图像,需用在边缘寄包裹 邮寄两层,最外侧是寄包裹 邮寄了白色/浅色边缘,内侧是寄包裹 邮寄了黑色边缘,朋友儿猜还可不还可以 猜出来原来做主要是 提高识别度,共同也方便计算Pose(机会还可不还可以 直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

一点没哪此好说的,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,你也还可不还可以 使用OpenGL ES进行绘制。毕竟朋友儿只需用获取到了MVP矩阵,理论上绘制次要是 还可不还可以 完正分开的。

0x05 - 参考资料


  • 让我要给朋友儿说下AR的昨天今天明天还可不还可以 吗?欢迎共同讨论 关于未来的AR特征?
  • 有哪此比较优秀的AR开源项目,机会SDK?