【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就开始对AR(Augmented Reality)技术比较关注,有些去年AR行业老会 存在偶尔发声的情況,丝毫不到其"异姓同名"的兄弟VR(Virtual Reality)火爆。至于MR(Mixed Reality)更像是Google Glass事情事先对AR的洗白。有些今年AR行业出了件大事,没错,别左右看完,说的也有了你 —— Pokemon GO。好的反义词不讨论这款游戏是完全也有AR游戏,毕竟争议挺大,有些这款游戏我我真是是让AR火了一把。AR应用开发貌似完全也有了燎原之势。

0x01 - AR技术定义


目前对AR技术的常见理解而是我CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的妙招全都,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),多样化些而是我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。从你这名点上来说Pokemon GO我我真是不到算作AR游戏,毕竟人家而是我基于LBS的。

知乎上3个 多话题 - 我想给亲戚朋友说下AR的昨天今天明天还需用吗?欢迎一齐讨论 关于未来的AR形态学 ?后边提到了AR你这名被广泛接受的定义:

1. 你这名是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),而存在后边的每种叫做混合实境。

2. 另外你这名定义是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3个 多具体形态学 :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/5100058935

来源:知乎

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原因 从这3个 多定义来说,Pokemon GO也是还需用算你这名简单形式的AR游戏,大慨给人在感官上的体验是符合AR的。其我真是我知道全都人认为下面另3个 多才叫AR……有些亲戚朋友还是要有信心的嘛!

这里我表达一下我我各自 对AR的看法:

不管是vision based还是LBS,AR在技术上的目标我我真是而是我建立3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3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)。不到vision based的妙招目前还需用做到对于原因 注册过的识别对象,是还需用获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的妙招更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立3个 多世界坐标系,就还需用获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),可有了你就还需用将哪些地方地方物体转化到相机坐标系中,思路差过多是另3个 多,而是我精度上存在一定间题报告 。目前给AR下3个 多精准的定义还太早,我认为用户感官上我真是是虚实融合就还需用否有 AR。

0x02 - AR技术现状


我真是后边提到了全都次Pokemon GO,有些LBS的AR系统并完全也有我想研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。有些局限于我我各自 的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。亲戚朋友有兴趣语句,还需用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,原因 SDK?

Vuforia没了说,商业SDK,支持的形态学 也比较多,好像还需用支持3D Object Tracking,具体支持到哪些地方程度,还不到尝试,亲戚朋友感兴趣还需用登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞3个 多,亲戚朋友还需用去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap事先那个鲸鱼的视频),我各自 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3个 多SDK在识别性能和形态学 上表现的完全也有很突出,有些ARToolKit胜在开源,原因 你需用做有些AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR不到满足你,ARToolKit是3个 多很好的选用。有些AR其中3个 多趋势而是我集成到现有App中,不到使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为3个 多学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再大慨不过了。

所事先期我还是专注于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3个 多的:

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),获取到原因 相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也而是我相机内参(intrinsic matrix),来复原相机模型的3D空间到2D空间的一一对应关系。这对后边的形态学 提取步骤有很大作用。

2. 根据相机你这名的硬件参数,亲戚朋友还需用计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也而是我任意的一张二维图片)进行形态学 提取,获取到一组形态学 点{P1}。

4. 实时对相机获取到的图像进行形态学 提取,也是一组形态学 点{P2}。

5. 使用ICP(Iterative Closest Point)算法来迭代求解这两组形态学 点的RT矩阵(Rotation&Translation),即Pose矩阵,也而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),就还需用进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持形态学


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

  • 自然图片解决

你这名应用比较广泛,对用户的限制也会小全都。不过最好使用有些形态学 比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是你这名经过特殊解决的图像,需用在边缘快件两层,最外侧是快件了白色/浅色边缘,内侧是快件了黑色边缘,亲戚朋友猜不能猜出来另3个 多做主而是我提高识别度,一齐也方便计算Pose(原因 还需用直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

你这名没哪些地方好说的,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,你也还需用使用OpenGL ES进行绘制。毕竟亲戚朋友只需用获取到了MVP矩阵,理论上绘制每种是还需用完全分开的。

0x05 - 参考资料


  • 我想给亲戚朋友说下AR的昨天今天明天还需用吗?欢迎一齐讨论 关于未来的AR形态学 ?
  • 哪些地方地方比较优秀的AR开源项目,原因 SDK?