【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就时候结束了了 对AR(Augmented Reality)技术比较关注,可是 去年AR行业老是存在偶尔发声的情况表,丝毫非要 其"异姓同名"的兄弟VR(Virtual Reality)火爆。至于MR(Mixed Reality)更像是Google Glass事情时候 对AR的洗白。可是 今年AR行业出了件大事,没错,别左右都看,说的就遇见你 —— Pokemon GO。无须不讨论这款游戏是有的是AR游戏,毕竟争议挺大,可是 这款游戏觉得是让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技术的常见理解可是CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的法律法律依据太少,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),多样化些可是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。从你你这俩 点上来说Pokemon GO觉得非要算作AR游戏,毕竟人家可是基于LBS的。

知乎上有有有2个多话题 - 我你要给亲们说下AR的昨天今天明天还都可不里能吗?欢迎一起去讨论 关于未来的AR特性?里面提到了AR五种生活被广泛接受的定义:

1. 五种生活是Paul Milgram和Fumio Kishino于1994年定义的“现实-虚拟连续体”。亲们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),而存在里面的每种叫做混合实境。

2. 另外五种生活定义是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有2个多具体特性: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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不可能 从你你这俩 个多多定义来说,Pokemon GO也是还都可不里能算五种生活简单形式的AR游戏,共要给人在感官上的体验是符合AR的。其觉得我知道太少人认为下面另有有2个多才叫AR……可是 亲们还是要有信心的嘛!

这里我表达一下本人对AR的看法:

不管是vision based还是LBS,AR在技术上的目标觉得可是建立有有2个多和现实场景1:1的虚拟世界。从CG的深度图,AR最关键的技术点是建立有有2个多相机坐标系,完会 获取到现实场景中相应的模型信息(网格、位姿、材质等等)。非要 vision based的法律法律依据目前还都可不里能做到对于不可能 注册过的识别对象,是还都可不里能获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的法律法律依据更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立有有2个多世界坐标系,就还都可不里能获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),另有有2个多你就还都可不里能将那些物体转化到相机坐标系中,思路差太少是另有有2个多,可是精度上存在一定问题报告 图片。目前给AR下有有2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都可不里能不是AR。

0x02 - AR技术现状


觉得里面提到了太少次Pokemon GO,可是 LBS的AR系统并有的是我你要研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。可是 局限于本人的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。亲们有兴趣一段话,还都可不里能看一下知乎上的讨论 - 有那些比较优秀的AR开源项目,不可能 SDK?

Vuforia什么都那末说,商业SDK,支持的特性也比较多,好像还都可不里能支持3D Object Tracking,具体支持到那些程度,还非要 尝试,亲们感兴趣还都可不里能登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞有有2个多,亲们还都可不里能去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap时候 那个鲸鱼的视频),本人还是很看好的,比起Vuforia最大优势是免费使用时不须要水印(^_^;)。而ARToolKit相对上述有有2个多SDK在识别性能和特性上表现的有的是很突出,可是 ARToolKit胜在开源,不可能 你须要做某些AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR非要满足你,ARToolKit是有有2个多很好的选着。可是 AR其中有有2个多趋势可是集成到现有App中,非要 使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为有有2个多学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再共要不过了。

所时候 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系统核心思路是另有有2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),获取到不可能 相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也可是相机内参(intrinsic matrix),来复原相机模型的3D空间到2D空间的一一对应关系。这对里面的特性提取步骤有很大作用。

2. 根据相机五种生活的硬件参数,亲们还都可不里能计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也可是任意的一张二维图片)进行特性提取,获取到一组特性点{P1}。

4. 实时对相机获取到的图像进行特性提取,也是一组特性点{P2}。

5. 使用ICP(Iterative Closest Point)算法来迭代求解这两组特性点的RT矩阵(Rotation&Translation),即Pose矩阵,也可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),就还都可不里能进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持特性


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

  • 自然图片正确处理

你你这俩 应用比较广泛,对用户的限制也会小太少。不过最好使用某些特性比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是五种生活经过特殊正确处理的图像,须要在边缘邮快递快递包裹单两层,最外侧是邮快递快递包裹单了白色/浅色边缘,内侧是邮快递快递包裹单了黑色边缘,亲们猜完会 猜出来另有有2个多做主可是提高识别度,一起去也方便计算Pose(不可能 还都可不里能直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

你你这俩 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,你也还都可不里能使用OpenGL ES进行绘制。毕竟亲们只须要获取到了MVP矩阵,理论上绘制每种是还都可不里能删改分开的。

0x05 - 参考资料


  • 我你要给亲们说下AR的昨天今天明天还都可不里能吗?欢迎一起去讨论 关于未来的AR特性?
  • 有那些比较优秀的AR开源项目,不可能 SDK?