【AR实验室】ARToolKit之概述篇

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0x00 - 前言


我从去年就日后开使对AR(Augmented Reality)技术比较关注,不会 去年AR行业一个劲存在偶尔发声的情况报告,丝毫这麼其"异姓同名"的兄弟VR(Virtual Reality)火爆。至于MR(Mixed Reality)更像是Google Glass事情日后对AR的洗白。不会 今年AR行业出了件大事,没错,别左右就看,说的就那个她 —— Pokemon GO。嘴笨 不讨论这款游戏有无AR游戏,毕竟争议挺大,不会 这款游戏嘴笨 是让AR火了一把。AR应用开发貌似有无了燎原之势。

0x01 - AR技术定义


目前对AR技术的常见理解并且CV(Computer Vision)+CG(Computer Graphic)。CV的最好的办法什么都,简单些比如FREAK+ICP(ARToolKit中的NFT),复杂些并且SLAM(Magic Leap)。CG就没哪些好说的,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。从某种点上来说Pokemon GO嘴笨 能够 算作AR游戏,毕竟人家并且基于LBS的。

知乎上有另另有4个 话题 - 我要给当当我们 说下AR的昨天今天明天能够吗?欢迎同时讨论 关于未来的AR结构?上方提到了AR某种被广泛接受的定义:

1. 某种是Paul Milgram和Fumio Kishino于1994年定义的“现实-虚拟连续体”。当当我们 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),而存在上方的偏离 叫做混合实境。

2. 另外某种定义是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有4个 具体结构: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/58058935

来源:知乎

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日后从这另另有4个 定义来说,Pokemon GO也是能够算某种简单形式的AR游戏,大概给人在感官上的体验是符合AR的。其嘴笨 我知道什么都人认为下面曾经 才叫AR……不会 当当我们 还是要有信心的嘛!

这里我表达一下我当事人对AR的看法:

不管是vision based还是LBS,AR在技术上的目标嘴笨 并且建立另另有4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有4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)。这麼vision based的最好的办法目前能够做到对于日后注册过的识别对象,是能够获取到它在相机坐标系中的位姿信息。而LBS的最好的办法更符合一般CG开发的流程,首先利用GPS建立另另有4个 世界坐标系,就能够获取到每个物体在世界坐标系的位置(包括相机),曾经 你就能够将哪些物体转化到相机坐标系中,思路差不不 是曾经 ,并且精度上存在一定问提报告 。目前给AR下另另有4个 精准的定义还太早,我认为用户感官上嘴笨 是虚实融合就能够有无AR。

0x02 - AR技术现状


嘴笨 上方提到了什么都次Pokemon GO,不会 LBS的AR系统某种我要研究的重点,毕竟从目前来看vision based的AR系统才是主流。不会 局限于我当事人的见识,只使用过Vuforia、EasyAR、ARToolKit。当当我们 有兴趣一句话,能够看一下知乎上的讨论 - 哪些比较优秀的AR开源项目,日后SDK?

Vuforia没哟说,商业SDK,支持的结构也比较多,好像能够支持3D Object Tracking,具体支持到哪些程度,还这麼尝试,当当我们 感兴趣能够登录Vuforia官网。EasyAR是国内的一款SDK,AR识别性能还是要赞另另有4个 ,当当我们 能够去看EasyAR官网视频,还是很真实地反映了其性能(不像Magic Leap日后那个鲸鱼的视频),当事人还是很看好的,比起Vuforia最大优势是免费使用时不前要水印(^_^;)。而ARToolKit相对上述另另有4个 SDK在识别性能和结构上表现的有无很突出,不会 ARToolKit胜在开源,日后你前要做不会 AR业务扩展,而Vuforia和EasyAR能够 满足你,ARToolKit是另另有4个 很好的选折 。不会 AR其中另另有4个 趋势并且集成到现有App中,这麼使用Vuforia和EasyAR的代价就比较大了。另外作为另另有4个 学生,抱着研究学习的心态,ARToolKit就再大概不过了。

所日后期我还是专注于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系统核心思路是曾经 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),获取到日后相机制造工艺偏差而造成的畸变参数,也并且相机内参(intrinsic matrix),来复原相机模型的3D空间到2D空间的一一对应关系。这对上方的结构提取步骤有很大作用。

2. 根据相机某种的硬件参数,当当我们 能够计算出相应的投影矩阵(Projection Matrix)。

3. 对待识别的自然图片(也并且任意的一张二维图片)进行结构提取,获取到一组结构点{P1}。

4. 实时对相机获取到的图像进行结构提取,也是一组结构点{P2}。

5. 使用ICP(Iterative Closest Point)算法来迭代求解这两组结构点的RT矩阵(Rotation&Translation),即Pose矩阵,也并且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),就能够进行图形绘制了。

0x04 - ARToolKit支持结构


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

  • 自然图片处里

某种应用比较广泛,对用户的限制也会小什么都。不过最好使用不会 结构比较明显的图像,效果会更好。

  • Marker/MultiMarker

这是某种经过特殊处里的图像,前要在边缘包裹邮寄邮寄两层,最外侧是包裹邮寄邮寄了白色/浅色边缘,内侧是包裹邮寄邮寄了黑色边缘,当当我们 猜能够猜出来曾经 做主并且提高识别度,同时也方便计算Pose(过能够能直接提取边缘来计算Pose)。如下图:

  • 2D BarCode(二维码)

某种没哪些好说的,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,你能够能使用OpenGL ES进行绘制。毕竟当当我们 只前要获取到了MVP矩阵,理论上绘制偏离 是能够完整版分开的。

0x05 - 参考资料


  • 我要给当当我们 说下AR的昨天今天明天能够吗?欢迎同时讨论 关于未来的AR结构?
  • 哪些比较优秀的AR开源项目,日后SDK?