【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就现在开始对AR(Augmented Reality)技术比较关注,后会去年AR行业1个多劲处在偶尔发声的情形,丝毫那么其"异姓同名"的兄弟VR(Virtual Reality)火爆。至于MR(Mixed Reality)更像是Google Glass事情后会对AR的洗白。后会今年AR行业出了件大事,没错,别左右看过,说的就遇见你 —— Pokemon GO。后会说不讨论这款游戏是都不 AR游戏,毕竟争议挺大,后会这款游戏觉得是让AR火了一把。AR应用开发貌似都不 了燎原之势。

0x01 - AR技术定义


目前对AR技术的常见理解什么都 CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的办法什么都 ,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),复杂些什么都 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。从你这个 点上来说Pokemon GO觉得不到算作AR游戏,毕竟人家什么都 基于LBS的。

知乎上有有另1个多话题 - 我要给亲戚亲戚村里人 说下AR的昨天今天明天还不能吗?欢迎一并讨论 关于未来的AR特征?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”。亲戚村里人 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),而处在里边的累积叫做混合实境。

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另1个多具体特征: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/515058935

来源:知乎

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肯能从这有另1个多定义来说,Pokemon GO也是还不能算一种生活 简单形式的AR游戏,最少给人在感官上的体验是符合AR的。其觉得我知道什么都 人认为下面从前 才叫AR……后会亲戚亲戚村里人 还是要有信心的嘛!

这里我表达一下人个 对AR的看法:

不管是vision based还是LBS,AR在技术上的目标觉得什么都 建立有另1个多和现实场景1:1的虚拟世界。从CG的层厚,AR最关键的技术点是建立有另1个多相机坐标系,不能获取到现实场景中相应的模型信息(网格、位姿、材质等等)。那么vision based的办法目前还不能做到对于肯能注册过的识别对象,是还不能获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的办法更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立有另1个多世界坐标系,就还不能获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),从前 你就还不能将哪此物体转化到相机坐标系中,思路差后会 是从前 ,什么都 精度上处在一定现象。目前给AR下有另1个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不能否是AR。

0x02 - AR技术现状


觉得里边提到了什么都 次Pokemon GO,后会LBS的AR系统并都不 我要研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。后会局限于人个 的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。亲戚亲戚村里人 有兴趣语句,还不能看一下知乎上的讨论 - 有哪此比较优秀的AR开源项目,肯能SDK?

Vuforia找不到说,商业SDK,支持的特征也比较多,好像还不能支持3D Object Tracking,具体支持到哪此程度,还那么尝试,亲戚亲戚村里人 感兴趣还不能登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞有另1个多,亲戚亲戚村里人 还不能去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap后会那个鲸鱼的视频),人个 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相对上述有另1个多SDK在识别性能和特征上表现的都不 很突出,后会ARToolKit胜在开源,肯能你须要做一点AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR不到满足你,ARToolKit是有另1个多很好的挑选。后会AR其中有另1个多趋势什么都 集成到现有App中,那么使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为有另1个多学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再最少不过了。

所后会期我还是专注于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),获取到肯能相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也什么都 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。这对里边的特征提取步骤有很大作用。

2. 根据相机一种生活 的硬件参数,亲戚亲戚村里人 还不能计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也什么都 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,也什么都 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),就还不能进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持特征


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

  • 自然图片出理

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

  • Marker/MultiMarker

这是一种生活 经过特殊出理 的图像,须要在边缘快件单单两层,最外侧是快件单单了白色/浅色边缘,内侧是快件单单了黑色边缘,亲戚亲戚村里人 猜不能猜出来从前 做主什么都 提高识别度,一并也方便计算Pose(肯能还不能直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

你这个 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,你也还不能使用OpenGL ES进行绘制。毕竟亲戚亲戚村里人 只须要获取到了MVP矩阵,理论上绘制累积是还不能删剪分开的。

0x05 - 参考资料


  • 我要给亲戚亲戚村里人 说下AR的昨天今天明天还不能吗?欢迎一并讨论 关于未来的AR特征?
  • 有哪此比较优秀的AR开源项目,肯能SDK?