AR干貨|沒時間解釋了，快收藏！
原創(chuàng)【51CTO.com原創(chuàng)稿件】近些年來，AR一直是資本追逐的焦點。在經(jīng)歷了2016的“爆紅”和2017年的“養(yǎng)精蓄銳”后，到了2018年，AR的市場環(huán)境已趨于穩(wěn)定，無論是技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品應(yīng)用還是投資方面都變得更加平穩(wěn)，沒有大波動。同時，巨頭的框架布局已經(jīng)全部完成。國外的谷歌、蘋果、微軟等巨頭對于AR的布局已經(jīng)成型，國內(nèi)BAT等大公司也已經(jīng)完成了AR SDK的發(fā)布，有的已經(jīng)被開發(fā)者應(yīng)用。
那么，AR這么“紅”，到底是憑什么呢？就讓小編來告訴你吧！
AR是增強現(xiàn)實（Augmented Reality）的簡稱，指通過計算機系統(tǒng)提供的信息增加用戶對現(xiàn)實世界感知的技術(shù)，將虛擬的信息應(yīng)用到真實世界，并將計算機生成的虛擬物體、場景或系統(tǒng)提示信息疊加到真實場景中，從而實現(xiàn)對現(xiàn)實的增強。
或許很多人對它的“近親”VR（虛擬現(xiàn)實）更為熟悉，甚至常常將兩者混淆。不過，雖然AR技術(shù)的出現(xiàn)源于虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality，簡稱VR）的發(fā)展，但二者還是存在明顯差別的。
虛擬現(xiàn)實（VR）是利用PC模擬出三維空間的虛擬世界，可以提供給用戶關(guān)于視覺、聽覺等感官的模擬，并且能夠及時、沒有限制地觀察三維空間內(nèi)的事物，從而達到以假亂真的沉浸感。
增強現(xiàn)實（AR）則是通過攝像機影像的位置及角度精算并加上圖像分析技術(shù)，讓屏幕上虛擬世界可以和現(xiàn)實世界場景進行結(jié)合與互動。
簡單來說，VR技術(shù)給予用戶一種在虛擬世界中完全沉浸的效果，是另外創(chuàng)造一個世界；而AR技術(shù)則把計算機帶入到用戶的真實世界中，通過聽、看、摸、聞虛擬信息，來增強對現(xiàn)實世界的感知，實現(xiàn)了從“人去適應(yīng)機器”到技術(shù)“以人為本”的轉(zhuǎn)變。
什么？還要再簡單點？沒問題，上圖：
這是VR:
而這才是AR:
現(xiàn)在你應(yīng)該理解二者的不同，并可以成功將它們區(qū)分開了吧。很好！那讓我們趁熱打鐵，了解一下AR的技術(shù)原理。
AR從其技術(shù)手段和表現(xiàn)形式上，可以明確分為大約兩類，一是Vision based AR，即基于計算機視覺的AR，二是LBS basedAR，即基于地理位置信息的AR。
(1) Marker-Based AR
這種實現(xiàn)方法需要一個事先制作好的Marker(例如:繪制著一定規(guī)格形狀的模板卡片或者二維碼），然后把Marker放到現(xiàn)實中的一個位置上，相當于確定了一個現(xiàn)實場景中的平面，然后通過攝像頭對Marker進行識別和姿態(tài)評估（Pose Estimation），并確定其位置，然后將該Marker中心為原點的坐標系稱為Marker Coordinates即模板坐標系，我們要做的事情實際上是要得到一個變換從而使模板坐標系和屏幕坐標系建立映射關(guān)系，這樣我們根據(jù)這個變換在屏幕上畫出的圖形就可以達到該圖形依附在Marker上的效果，理解其原理需要一點3D射影幾何的知識，從模板坐標系變換到真實的屏幕坐標系需要先旋轉(zhuǎn)平移到攝像機坐標系（Camera Coordinates）然后再從攝像機坐標系映射到屏幕坐標系。
在實際的編碼中，所有這些變換都是一個矩陣，在線性代數(shù)中矩陣代表一個變換，對坐標進行矩陣左乘便是一個線性變換（對于平移這種非線性變換，可以采用齊次坐標來進行矩陣運算）。公式如下：
矩陣C的學(xué)名叫攝像機內(nèi)參矩陣，矩陣Tm叫攝像機外參矩陣，其中內(nèi)參矩陣是需要事先進行攝像機標定得到的，而外參矩陣是未知的，需要我們根據(jù)屏幕坐標(xc ,yc)和事先定義好的Marker 坐標系以及內(nèi)參矩陣來估計Tm，然后繪制圖形的時候根據(jù)Tm來繪制（初始估計的Tm不夠精確，還需要使用非線性最小二乘進行迭代尋優(yōu)），比如使用OpenGL繪制的時候就要在GL_MODELVIEW的模式下加載Tm矩陣來進行圖形顯示。
(2) Marker-Less AR
基本原理與Marker based AR相同，不過它可以用任何具有足夠特征點的物體(例如：書的封面)作為平面基準，而不需要事先制作特殊的模板，擺脫了模板對AR應(yīng)用的束縛。它的原理是通過一系列算法(如：SURF，ORB，F(xiàn)ERN等)對模板物體提取特征點，并記錄或者學(xué)習(xí)這些特征點。當攝像頭掃描周圍場景，會提取周圍場景的特征點并與記錄的模板物體的特征點進行比對，如果掃描到的特征點和模板特征點匹配數(shù)量超過閾值，則認為掃描到該模板，然后根據(jù)對應(yīng)的特征點坐標估計Tm矩陣，之后再根據(jù)Tm進行圖形繪制(方法與Marker-Based AR類似)。
這種AR技術(shù)利用設(shè)備的GPS功能及傳感器來實現(xiàn)，擺脫了應(yīng)用對Marker的依賴，用戶體驗方面要比Marker-Based AR更好，而且由于不用實時識別Marker姿態(tài)和計算特征點，性能方面也好于Marker-Based AR和Marker-Less AR，因此對比Marker-Based AR和Marker-Less AR，LBS-Based AR可以更好的應(yīng)用到移動設(shè)備上。
一個完整的增強現(xiàn)實系統(tǒng)是由一組緊密聯(lián)結(jié)、實時工作的硬件部件與相關(guān)的軟件系統(tǒng)協(xié)同實現(xiàn)的，常用的有如下三種組成形式：
由于這套方案的硬件要求很低，因此被實驗室中的AR系統(tǒng)研究者們大量采用。
光學(xué)透視式增強現(xiàn)實系統(tǒng)具有簡單、分辨率高、沒有視覺偏差等優(yōu)點，但它同時也存在著定位精度要求高、延遲匹配難、視野相對較窄和價格高等不足。
AR技術(shù)在游戲方式方面帶來了巨大的革新。像大家比較熟悉的《Pokemon Go》、《小龍斯派羅》等，都是非常不錯的AR游戲。想象一下，往后的游戲不再需要復(fù)雜的場景建模，而是在真實的世界里游戲，同時在真實的世界里又能出現(xiàn)許多虛擬疊加進去的事物，這是一種多么棒的體驗!游戲也能擺脫場地與空間的束縛，可以隨時隨地開始。
在底特律藝術(shù)學(xué)院，參觀者可以借助一部搭載Tango技術(shù)的手機查看到展出的埃及木乃伊內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及其他展品細節(jié)。簡單來說，Tango會將掃描獲得的木乃伊石棺內(nèi)部圖像疊加到手機拍攝畫面上，于是，隱藏在紗布最里面的古埃及骷髏骨架和其他隱藏藝術(shù)文物就展現(xiàn)在我們面前。這就相當于你擁有了一雙透視眼。
有一款叫做iStaging的Tango應(yīng)用，可以讓你足不出戶選購家具，并且可以通過3D模擬繪圖，將家具虛擬地擺放到家中合適的位置，讓你預(yù)覽整體效果。這些家具的AR呈現(xiàn)效果在空間感和大小比例上都非常出色，幾乎和在宜家逛樣板間沒什么區(qū)別。
盡管目前就AR技術(shù)而言，國內(nèi)技術(shù)略遜色于國外，但就應(yīng)用來說，我國還是占據(jù)明顯優(yōu)勢的。有專家預(yù)測，到2020年，AR將開始在B端爆發(fā)，預(yù)計到2025年，AR會真正迎來全面的爆發(fā)。是否真會如此，還讓我們拭目以待。
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