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AR必備壹:AR雲技術(Cloud Anchor)

AR是增強現實,雲是指數據的存儲與計算。由於AR技術的特性,在雲端儲存的信息包括世界坐標信息、特征點雲地圖等信息,然後被智能終端檢索,融合現實與虛擬世界信息的壹種能力。

AR雲的***享,要求多名玩家***享世界坐標,每位玩家進入“***享”坐標系系統中,需要將自己的坐標系重定位到SLAM地圖中,並獲得正確的pose信息。接下來每壹幀都要做坐標***享的事情,這種坐標同步及時發生,這個耗時即AR雲同步速率,反映在用戶設備上就是延遲。

例如妳在廣場的雕塑上創作了壹副AR塗鴉,想讓其他人也看到妳的精美作品,就必須要用到AR雲的持久化、世界坐標***享的能力;如果需要協作完成AR作品,也離不開AR雲的坐標***享功能。圖是Google的Just a Line的多人協作玩法。

如果想解釋清楚AR雲,就壹定繞不開重定位技術,多人***享世界坐標、AR內容持久化都用到的重定位技術。

SLAM技術具有World Tracking的能力,其結果是基於Feature的點雲,我們稱之為SLAM的地圖信息。重定位技術點核心是壹種特殊的搜索方法。用戶的設備通過當前幀信息,搜索覆蓋的物理區域的SLAM地圖,以查找自己在SLAM地圖中的坐標位置。

這種搜索是耗時的,對普通用戶來說甚至要求有些苛刻。上傳的關鍵幀信息,都需要在AR雲端做必不可少的暴力運算,如果當前信息和SLAM的地圖信息差別較大,容易導致重定位失敗或不夠準確。當然也是有解決方案的,可以通過數據采集、深度學習的方法增重定位的寬容度,讓AR雲的能力更普世。

有兩種數據采集的模式:

這種方法壹般是由供應商提前批量掃描,進行地圖數據收集並在雲端存儲,然後客戶再通過重定位技術獲得自己在地圖中的坐標。這種壹般應用與展館、商場的室內導航,或者多人互動的營銷類項目。

人們活動的區域有限,通過每個用戶使用自己的攝像頭收集地圖信息,然後再進行重定位,這樣的結果就是世界地圖越來越大,總是來說是壹種分而化之的方式。

AR雲壹般指在重定位技術下實現的多人互動、持久化的技術載體,廣義的AR雲是指和雲存儲、計算相關的AR內容的壹種表現形式,例如雲Marker,借助雲端存儲Marker的patt信息,將Marker的識別放到雲端計算,可以突破Marker圖像庫的數量限制,在手機本地進行計算,中端手機Marker圖像庫壹般不超過1000個,否則會有性能上的影響。當然也可以將Marker的跟蹤解析也放到雲端,這樣可以帶來更好的穩定性,跟蹤過程實時刷新,這個就要依賴網絡的低延遲,5G的普及可以解決這壹難題。

其他的AR雲形式還有SFM(從運動中恢復結構),即從壹段運動中的視頻恢復出被拍攝主題的空間三維結構,由於計算量巨大,用戶上傳視頻到服務端進行解析,然後服務端再返回三維模型結果;這也是AR雲的壹種應用方式。

AR雲的的使用規模比較小,基礎的AR雲地圖由用戶自己的采集。壹般可以用來做多人互動的AR遊戲,也能用來做類似ARNote類的應用,記錄、分享自己的生活。

AR雲所構建的地圖比較大,在雲端儲存了較多的信息,主辦方負責掃描場景並上傳雲端,使用者通過對環境的掃描,和雲端地圖比對,進行重定位。這種技術尺度級別壹般用來做較大展館或商場的室內導航,或者多人協同合作的商場影響活動。

這種級別的AR雲,就能實現AR生活,無處不在的ARlog記錄生活點滴,高信息密度的AR信息,還有個性化的空間內容,平行宇宙不再只是出現在科幻小說中;比如站在樓頂可以看到城市街景,利用AR雲持久化的能力能看到城市的發展,歲月變遷、滄海桑田,盡收眼底。

持久化的能力能解決AR體驗的不可連續性,用戶使用智能設備創作的信息,被點雲地圖的形式保存起來,當用戶的智能設備再次掃描到相同的特征點,通過重定位技術,可以再次開啟以往的創作內容,並且保留原內容的坐標、方向信息,這極大擴大了AR的應用場景,也是的眾包世界地圖信息成為可能,是壹種能自激發自生長的能力。

所有參與AR體驗的用戶都會獲得同壹世界坐標,即所有參與者可以從不同角度觀察同壹AR物體。改變的AR玩法壹直solo的局面,讓社交、互動可以融入AR的之中,為AR行業註入新的血液。在遊戲類目中,新增了壹種多人AR遊戲這壹類目。

在沒有GPS的情況下,依靠視覺信息定位(CPS)的壹種方式。當AR信息與真實世界能嚴絲合縫的對齊,AR導航才有真實的應用價值,讓真實世界更準確和直觀的通航。

基於室內導航可做很多擴展,比如商場內的購物,門店的招牌廣告等,信息以壹種密度的形式準確的疊加到真實世界,從而影響人與真實世界的交互行為。

這個能力特性可以讓AR雲用來做遊戲體驗,比如Google發布的Just a Line遊戲,多名玩家可以創作同壹副AR作品;也可以在營銷運營類活動中使用,比如會場或商場的互動營銷活動。

AR雲導航的精確度高於GPS

fantasmo的示例

space的示例

dentreality的示例

YOUAR的示例

placenote的示例

上述了很多AR雲的技術特性,但自2017年各個技術公司或應用廠商都發布了在移動端的第壹代產品,至今的產品在大眾用戶眼中,還都是技術嘗鮮,在好奇與獵奇心驅使下去嘗試,還沒能形成真正的產品使用習慣,也就是說AR雲還沒能真正解決用戶需求。

從技術層面上, AR雲的技術尚未成熟,比如在做室內導航技術上,很多用戶和開發者都表示想做地下車庫室內導航,但至今仍沒有規模化的產品可用,其中是有技術難題仍未解決的,以停車場導航為例:

在攝像頭取景的壹幀內,各個地方的物體都非常類似,這種視頻流素材作為構建特征地圖是非常困難的,在沒有GPS的幫助下,重定位誤差比較大;

停車場的車是流動的,人也是流動的,再次重定位的時候,會出現關鍵點匹配失敗的情況。

當然,這些技術難題也會不斷被攻克,比如未來的深度攝像頭,如果產品化,對關鍵點的提取和跟蹤會友好;AI技術的助力,可以識別3D物體,把指定的物體剔除,不再作為MAP保存,以此提高重定位的環境適應性。

現在技術還不算成熟,但從趨勢上看,是符合人獲取信息的趨勢。AR使信息能以更高密度、個性化、精準的存在。目前主流的硬件還是攝像頭,甚至仍是單目攝像頭,僅靠RGB和算法來優化和識別,但以後有新的成熟贏家的加入,比如TOF,結構光等硬件更新,現在面臨的算法瓶頸將不復存在。AR雲技術,未來可期。

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