【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就结速英语 对AR(Augmented Reality)技术比较关注,只要去年AR行业老会 存在偶尔发声的情况表,丝毫必须其"异姓同名"的兄弟VR(Virtual Reality)火爆。至于MR(Mixed Reality)更像是Google Glass事情如果对AR的洗白。只要今年AR行业出了件大事,没错,别左右想看 ,说的太多你 —— Pokemon GO。太多不讨论这款游戏是有的是AR游戏,毕竟争议挺大,只要这款游戏其实是让AR火了一把。AR应用开发貌似有的是了燎原之势。

0x01 - AR技术定义


目前对AR技术的常见理解太多CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的办法太多,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),简化些太多SLAM(Magic Leap)。CG就没那些好说的,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。从你是什么点上来说Pokemon GO其实必须算作AR游戏,毕竟人家太多基于LBS的。

知乎上另好几个 话题 - 你还才能给大伙 说下AR的昨天今天明天还才能吗?欢迎一同讨论 关于未来的AR特征?后面 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 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),而存在后面 的要素叫做混合实境。

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另好几个 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/530058935

来源:知乎

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肯能从这每每每其他人 定义来说,Pokemon GO也是还才能算一种生活简单形式的AR游戏,共要给人在感官上的体验是符合AR的。其其实我知道太多人认为下面那我才叫AR……只要大伙 还是要有信心的嘛!

这里我表达一下我另一方对AR的看法:

不管是vision based还是LBS,AR在技术上的目标其实太多建立另好几个 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另好几个 相机坐标系,才能获取到现实场景中相应的模型信息(网格、位姿、材质等等)。必须vision based的办法目前还才能做到对于肯能注册过的识别对象,是还才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建立另好几个 世界坐标系,就还才能获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),那我你就还才能将那些物体转化到相机坐标系中,思路差太多是那我,太多精度上存在一定那些的间题。目前给AR下另好几个 精准的定义还太早,我认为用户感官上其实是虚实融合就还才能与非 AR。

0x02 - AR技术现状


其实后面 提到了太多次Pokemon GO,只要LBS的AR系统并有的是你还才能研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。只要局限于我另一方的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。大伙 有兴趣说说,还才能看一下知乎上的讨论 - 有那些比较优秀的AR开源项目,肯能SDK?

Vuforia没得说,商业SDK,支持的特征也比较多,好像还才能支持3D Object Tracking,具体支持到那些程度,还必须尝试,大伙 感兴趣还才能登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞另好几个 ,大伙 还才能去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap如果那个鲸鱼的视频),另一方还是很看好的,比起Vuforia最大优势是免费使用时不需用水印(^_^;)。而ARToolKit相对上述另好几个 SDK在识别性能和特征上表现的有的是很突出,只要ARToolKit胜在开源,肯能你需用做你是什么AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR必须满足你,ARToolKit是另好几个 很好的取舍。只要AR其中另好几个 趋势太多集成到现有App中,必须使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为另好几个 学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再共要不过了。

所如果期我还是专注于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系统核心思路是那我的:

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,也太多相机内参(intrinsic matrix),来复原相机模型的3D空间到2D空间的一一对应关系。这对后面 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,大伙 还才能计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也太多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,也太多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),就还才能进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持特征


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

  • 自然图片外理

你是什么应用比较广泛,对用户的限制也会小太多。不过最好使用你是什么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外理的图像,需用在边缘快递包裹两层,最外侧是快递包裹了白色/浅色边缘,内侧是快递包裹了黑色边缘,大伙 猜才能猜出来那我做主太多提高识别度,一同也方便计算Pose(肯能还才能直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

你是什么没那些好说的,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,你也还才能使用OpenGL ES进行绘制。毕竟大伙 只需用获取到了MVP矩阵,理论上绘制要素是还才能完正分开的。

0x05 - 参考资料


  • 你还才能给大伙 说下AR的昨天今天明天还才能吗?欢迎一同讨论 关于未来的AR特征?
  • 有那些比较优秀的AR开源项目,肯能SDK?