【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就刚开始了了对AR(Augmented Reality)技术比较关注,因此 去年AR行业总是 处在偶尔发声的情況,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事情完后 对AR的洗白。因此 今年AR行业出了件大事,没错,别左右看过,说的就在等你 —— Pokemon GO。不不说不讨论这款游戏是是不是AR游戏,毕竟争议挺大,因此 这款游戏着实是让AR火了一把。AR应用开发貌似是是不是了燎原之势。

0x01 - AR技术定义


目前对AR技术的常见理解本来CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的法子统统,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),简化些本来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。从某些点上来说Pokemon GO着实只有算作AR游戏,毕竟人家本来基于LBS的。

知乎上有另另一个 话题 - 帮我给大伙儿儿说下AR的昨天今天明天都只有吗?欢迎一起去讨论 关于未来的AR特征?底下提到了AR某些被广泛接受的定义:

1. 某些是Paul Milgram和Fumio Kishino于1994年定义的“现实-虚拟连续体”。大伙儿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),而处在底下的每段叫做混合实境。

2. 另外某些定义是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另一个 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/515058935

来源:知乎

著作权归作者所有,转载请联系作者获得授权。

机会从这另另一个 定义来说,Pokemon GO也是都只有算某些简单形式的AR游戏,大概给人在感官上的体验是符合AR的。其着实我知道统统人认为下面另另另一个 才叫AR……因此 大伙儿儿还是要有信心的嘛!

这里我表达一下我当时人对AR的看法:

不管是vision based还是LBS,AR在技术上的目标着实本来建立另另一个 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另一个 相机坐标系,能够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的法子目前都只有做到对于机会注册过的识别对象,是都只有获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的法子更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立另另一个 世界坐标系,就都只有获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),另另另一个 你就都只有将哪此物体转化到相机坐标系中,思路差越多是另另另一个 ,本来精度上处在一定哪此的问提。目前给AR下另另一个 精准的定义还太早,我认为用户感官上着实是虚实融合就都只有是是不是AR。

0x02 - AR技术现状


着实底下提到了统统次Pokemon GO,因此 LBS的AR系统并是是不是等帮我研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。因此 局限于我当时人的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。大伙儿儿有兴趣一段话,都只有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什么都如此 说,商业SDK,支持的特征也比较多,好像都只有支持3D Object Tracking,具体支持到哪此程度,还如此 尝试,大伙儿儿感兴趣都只有登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞另另一个 ,大伙儿儿都只有去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap完后 那个鲸鱼的视频),当时人还是很看好的,比起Vuforia最大优势是免费使用时不只有水印(^_^;)。而ARToolKit相对上述另另一个 SDK在识别性能和特征上表现的是是不是很突出,因此 ARToolKit胜在开源,机会你只有做某些AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR只有满足你,ARToolKit是另另一个 很好的确定 。因此 AR其中另另一个 趋势本来集成到现有App中,如此 使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为另另一个 学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再大概不过了。

所完后 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系统核心思路是另另另一个 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,也本来相机内参(intrinsic matrix),来复原相机模型的3D空间到2D空间的一一对应关系。这对底下的特征提取步骤有很大作用。

2. 根据相机某些的硬件参数,大伙儿儿都只有计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也本来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,也本来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),就都只有进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持特征


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

  • 自然图片处理

某些应用比较广泛,对用户的限制也会小统统。不过最好使用某些特征比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是某些经过特殊处理的图像,只有在边缘国际国际包裹两层,最外侧是国际国际包裹了白色/浅色边缘,内侧是国际国际包裹了黑色边缘,大伙儿儿猜能够猜出来另另另一个 做主本来提高识别度,一起去也方便计算Pose(机会都只有直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

某些没哪此好说的,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,你也都只有使用OpenGL ES进行绘制。毕竟大伙儿儿只只有获取到了MVP矩阵,理论上绘制每段是都只有删剪分开的。

0x05 - 参考资料


  • 帮我给大伙儿儿说下AR的昨天今天明天都只有吗?欢迎一起去讨论 关于未来的AR特征?
  • 有哪此比较优秀的AR开源项目,机会SDK?