增强现实-简单的技术介绍
大家好，我又是安东尼奥 👋上一次我们进行互动时，我写的是关于如何使用外部传感器将iPhone变成Brythm呼吸频率监测器的信息。 但是，这次，我将向大家介绍增强现实（简称AR）的惊人世界。
突然的主题转变并非无处不在，而是来自Apple的WWDC 2018活动，在该活动中他们展示了他们正在从事的许多项目，取得了多大的成就以及还有待改进的地方。 在他们的许多主题演讲中，其中一位谈到了最新的AR尝试：ARKit2。这反过来激起了我对该主题的兴趣，并且由于我有一些空闲时间并想要一个新的宠物项目，所以……在这里😅因此，不费吹灰之力，让我们直接潜水。
增强现实到底是什么？ 很多人将其误认为是虚拟现实，但我希望到本文结束时，您能够清楚地分辨出他们的区别，如夜间🌃和白天☀️🏙。
您可能已经注意到，您的身体和思想存在于被您视为“ 现实”的时空混合之中，如今，您甚至可以“存在”于计算机生成的被称为“ 虚拟现实”的时空混合之中。 但是，在这两种极端之间，可能存在其他类型的现实，其中“正常”现实和虚拟现实在不同程度上交织在一起，其中之一就是增强现实 。
正如我们所看到的， 增强现实作为一个概念意味着在现实中添加了一些虚拟现实，以增加额外的风味，但又不至于使其不堪重负，或者换句话说，重点应该放在将虚拟元素引入物理世界中而不是相反。 从概念上来说，这一切似乎都不错，但它带给我们以下问题（或任何较不深奥的版本）：
增强现实体验应遵循哪些属性和规则？
事实证明，这包含三个关键组成部分：
- 1）它必须结合虚拟和真实信息，以真实世界为主要行动场所；
- 2）它必须与实时更新交互；
- 3）它必须在物理环境中的3D空间中注册虚拟信息。
本质上，在物理环境中移动时，用户的动作（移动/交互）会对渲染的虚拟元素产生直接影响，并且所有这些都是实时发生的。 如果密切注意，这些规则不会区分特定的输出设备或交互介质，这意味着从理论上讲，AR不仅限于显示和视觉刺激。 audio但是，音频，触觉，嗅觉和味觉AR很难实现。
既然我们知道了什么是AR，您可能会倾向于认为它已经存在很长时间了，这是错误的。 😶增强现实作为一个概念已经存在了数十年，实际例子也很多而又丰富，因此让我们快速看一下这些年来这一切已经发展到了什么程度。 我保证不会让您厌烦可怕的数学细节，我在所有这些工作中所扮演的角色是展示AR变得多么棒！ 😜
以前没有使用简单的叠加层向现有任务添加信息的意图，这一切始于1965年伊凡·萨瑟兰德（Ivan Sutherland）首次提出“最终显示器”并于1968年实现。这种头戴式显示器（HMD）的绰号是“达摩克利斯之剑” ，因为它必须悬挂在天花板上并悬挂在用户的头上。 它包括头部跟踪，三维移动自由度和透明光学元件。
因此，VR和AR诞生了！ 作为理论概念……技术赶上了几十年，在1990年代，AR发现了自己的现实生活中的应用程序来协助工人进行室内组装和维护。
直到1999年，AR软件和硬件仅用于学术研究和开发，或者用于非常特殊的工厂设置，但是随着ARToolKit的发布，这种情况发生了变化。 它是第一个用于AR的开源软件平台，并具有一个使用黑白基准（也称为基准标记）的3D跟踪库，可以轻松地在常规激光打印机上进行打印。
基准是什么？
等一下，让我们重新考虑一下这个想法。 如果您熟悉条形码和QR码，知道基准标记没有什么不同也不会感到震惊。 所有这些都易于生成，可唯一识别的，机器可读的数据可视表示形式； 但是，条形码和QR码通常用于存储有关放置物品的信息（ID号，来源来源，相关的URL等），而基准点则用于建立相对于它们的位置，方向和比例。
您可能已经猜到了，基准标记被认为是AR的救星。 🙌仅依靠“简单”的计算机视觉算法和最少的真实世界入侵，即可非常轻松地将虚拟元素附加到物理世界对象上。
回到历史课
到1990年代末，已经有了可靠的网络摄像头，在2000年代初，我们目睹了移动设备的激增，因此，开发出首款具有AR功能的手持设备只是时间问题。 我们现在甚至还没有在谈论智能手机！ 还记得PDA吗？ 男孩，很久以前…
无论如何，手持设备突然变成了头戴式显示器的可靠替代品，不足为奇的是，近年来，它们已成为开发增强现实体验的最具成本效益的方式，更重要的是，使它们可用于更广泛的领域用户群。 如今，几乎所有智能手机都可以支持AR。 它所需要的只是一台摄像机，一台显示器和足够的计算能力，以确保与渲染的虚拟元素进行“实时”交互。 检查，检查和三重检查。 ✅
因此，正如我们所看到的，AR的起源已经走了很长一段路，如今，它已经实现了惊人的壮举，但是如果您认为是这样，那么您最好坚持自己的袜子，因为您正在兜风！ 🎢让我向您展示一下增强现实已经具备的功能以及未来的期望。 🔮
您有可能在日常生活中从AR中受益，甚至没有注意到它。 例如，您是否曾经看过或使用过其中一个停车助手？
是的，从定义上讲，它们是增强现实的完美好例子：计算机生成的元素可帮助您实时测量距离和轨迹！ 我知道，我知道，无人驾驶和自动泊车现在风靡一时，在未来几年中，它们几乎会使这个例子变得毫无用处，但是我敢打赌，您永远都不会把这些显示器视为其中的一款了不起的产品AR。
不喜欢汽车吗？ 很好，您对运动有何看法？ 使用固定位置的摄像头，可以在一些最流行的运动（例如足球easier，足球⚽️甚至游泳池🎱）上叠加其他信息变得更加容易。
但是，等等，还不止这些！ 当前的便携式显示器仍然没有足够的分辨率或便携式性不足以随身携带。 自从概念诞生以来，智能手机屏幕再一次出现在我们最忠实的同伴中，但是它们似乎已经达到了我们的袖珍尺寸极限。 这是因为我们试图保留其可移植性，同时希望获得更好的屏幕分辨率。 另一方面，平板电脑会因为增加的屏幕空间而放弃其某些可移植性。
最后但并非最不重要的一点是，尽管现在将单个移动设备送上月球时，其计算能力比NASA要大（是的，让它沉没一秒钟），但最流行的设备仍无法跟上复杂的AR和价格合理的游戏计算机一样，虚拟现实场景也很流畅。
因此，到现在为止，您可能想知道“我如何才能开始使用令人惊叹的AR应用程序？”，在我离开您亲自进入令人惊叹的AR世界之前，我想我会列出目前的行业标准构建和测试增强现实应用程序。
ARToolKit —正如我们之前提到的，这是第一个专注于AR的广泛可用的开源库。 为了创建强大的增强现实，它使用视频跟踪功能来实时计算相对于方形物理标记或自然特征标记的真实摄像机位置和方向。 一旦知道了真实相机的位置，就可以将虚拟相机放置在同一点，并可以绘制3D计算机图形模型，将其精确地覆盖在真实标记上。 因此，ARToolKit解决了增强现实中的两个关键问题： 视点跟踪和虚拟对象交互 。 此外，ARToolKit可用于最常见的平台：Windows，macOS，Linux，iOS和Android。
ARKit –凭借其最新的A11芯片和深度感知相机，Apple通过向iOS开发人员发布ARKit取得了飞跃。 它提供了持久的AR体验 ，这些体验在会话之间保持不变，并且可以在以后的时间恢复。 此外，这些会话可以由多个用户共享 ，每个用户都使用其iOS设备。 当然，ARKit还提供图像和对象检测与跟踪：ARKit 1.5增加了对2D图像检测的支持，使您可以基于2D图像（如海报，艺术品或标志）触发AR体验； ARKit 2扩展了此支持以提供完整的2D图像跟踪 ，因此您可以将诸如产品盒或杂志之类的可移动对象合并到您的AR体验中； ARKit 2还增加了检测已知3D对象（如雕塑，玩具或家具）的功能。
ARCore — Google还开发了一个平台，用于为Android和iOS构建增强现实体验。 通过使用不同的API，ARCore使您的手机能够感知其环境，了解世界并与信息进行交互。 某些API可在Android和iOS上使用，以实现共享的AR体验。 ARCore使用手机的摄像头进行运动跟踪 ，从而可以了解并跟踪其相对于世界的位置。 然后，它利用对环境的了解来检测所有类型的表面的大小和位置：水平，垂直和成角度的表面，例如地面，咖啡桌或墙壁。 最后，它执行光估计以估计环境当前的照明条件。
相信我，我们只是在探讨这些库的功能而已，现在是拾起并将它们推向极限的最佳时机。 有了这样的武器库，AR的未来肯定会一片光明！ AR值得称赞的是，Vuforia和Wikitude是ARToolKit的明智替代品，但请注意，我不是该主题的专家（还！），所以请不要太在意我的话。 那里有很多选择，所以请自己看看😅
我希望这篇文章能激发您研究AR或教给您一些新知识。 我将在页面末尾留下大量材料，但可以随时发表评论或将可能会发现的其他有趣/有用的视频或链接发送给我。 关于AR的当前和未来应用，我想讨论和分享的内容太多了，但是到现在为止，我可能已经耗尽了您的注意力，因此让我们再谈一谈。
对于我来说，我决定将ARKit 2进行试驾，所以谁知道我是否会在接下来的几天/几周/几个月内回来炫耀我的所作所为或展示我学到的东西。 再见！ 👋
AR的历史
- http://www.informit.com/articles/article.aspx?p=2516729
- https://en.wikipedia.org/wiki/Augmented_reality
- https://zh.wikipedia.org/wiki/Fiducial_marker
- https://www.cs.ucsb.edu/~almeroth/classes/tech-soc/2005-Winter/papers/ar.pdf
- https://www.igreet.co/brief-history-of-augmented-reality/
ARKit
- https://www.apple.com/lae/ios/augmented-reality/
- https://developer.apple.com/arkit/
- https://developer.apple.com/arkit/gallery/
- https://developer.apple.com/documentation/arkit
- https://developer.apple.com/documentation/arkit/arworldmap
- https://developer.apple.com/documentation/arkit/creating_a_multiuser_ar_experience
- https://developer.apple.com/documentation/arkit/scanning_and_detecting_3d_objects
- https://developer.apple.com/documentation/arkit/swiftshot_creating_a_game_for_augmented_reality
WWDC 2018上的ARKit
- https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2018/602
- https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2018/603
- https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2018/610
- https://developer.apple.com/videos/play/wwdc2018/805
核心
- https://developers.google.com/ar/develop/ios/overview
- https://developers.google.com/ar/discover/
- https://www.youtube.com/watch?v=MeZcQguH124
ARToolKit
- https://github.com/artoolkit/artoolkit5
- https://www.youtube.com/watch?v=mZAg222mzA8
- https://medium.com/@newgenapps/toolkits-for-augmented-reality-development-aaceef1bd821
AR用例
- https://thinkmobiles.com/blog/best-augmented-reality-games/
- https://uploadvr.com/augmented-reality-use-cases-list/
- https://www.wikitude.com/blog-augmented-reality-101-ar-top-use-cases/
- https://www.optasports.com/sectors/broadcast/broadcast-ar-and-vr-graphics/
- https://www.wired.com/2017/04/chip-revolution-will-bring-better-vr-sooner-think/
- https://youtu.be/WTiakRbUF3g
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