Vuforia概述

AR(Augmented Reality)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)凿掂，想必大家都已經(jīng)很熟悉了。這是當(dāng)下最熱的技術(shù)之一象浑，是利用計算機(jī)視覺和計算機(jī)圖像學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)知識將虛擬世界融入到現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中橄唬。AR和另外的VR(Virtual Reality，虛擬現(xiàn)實(shí))以及MR(Mix Reality榜揖，混合現(xiàn)實(shí))并稱能改變未來生活的3R技術(shù)勾哩，更是被譽(yù)為下一代計算平臺抗蠢。去年（2016年）是VR元年，各大科技巨頭都紛紛砸重金進(jìn)入這個領(lǐng)域思劳，Oculus和HTC的VR設(shè)備的驚艷亮相迅矛，帶動了整個VR行業(yè)的大熱。MR更是黑科技中的戰(zhàn)斗機(jī)潜叛，目前只有微軟的Hololens走在最前面秽褒。相對于VR和MR壶硅，AR的技術(shù)要早很多年，其實(shí)也已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)生活中初見端倪销斟，大家熟悉的直播中常用的虛擬面罩其實(shí)就是AR的應(yīng)用場景之一庐椒。世界上第一次將AR運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)生活中要追溯到上個世紀(jì)90年代，美國空軍的Armstrong實(shí)驗(yàn)室在1992年研制出了Virtual Fixtures系統(tǒng)蚂踊，該系統(tǒng)起初是為了增進(jìn)人類的表現(xiàn)力以及完成一些遠(yuǎn)程控制任務(wù)而設(shè)計约谈。但是當(dāng)時受制于硬件的限制，AR這一技術(shù)始終沒有被大規(guī)模普及開來犁钟。近年來隨著計算機(jī)硬件的驚人進(jìn)步棱诱，特別是微電子領(lǐng)域的高速發(fā)展，使得硬件這一壁壘早已被打破涝动，AR技術(shù)得以撥開云雨重見天日迈勋，并被認(rèn)為是下一代通用計算平臺。

像所有的開發(fā)一樣醋粟，AR也需要有巨頭來提供SDK靡菇，使得開發(fā)者們能夠基于底層封裝好的模塊，快速的開發(fā)出一系列AR產(chǎn)品米愿。目前世界上主流的AR SDK提供廠商镰官，國外的主要是Vuforia、Metaio吗货，國內(nèi)的主要是EasyAR泳唠。其中Metaio在2015年5月已被Apple重金收購，之后就沒有再對外公開過SDK宙搬，經(jīng)過兩年的封閉開發(fā)笨腥，Apple已經(jīng)打造出了強(qiáng)大的ARKit，能夠基于龐大的iOS和iPad設(shè)備生產(chǎn)出各種驚艷的AR產(chǎn)品勇垛。Vuforia也在2015年11月被PTC公司重金收購脖母，但是后續(xù)一直在更新并提供SDK，因此在ARKit普及之前闲孤，Vuforia一直是開發(fā)者最青睞的AR SDK谆级，眾多的功能以及高質(zhì)量的識別技術(shù)，使得Vuforia早已深入人心讼积。

隨著VR/AR/MR的大熱肥照，筆者本人也利用Vuforia開發(fā)了一系列的AR產(chǎn)品，高品質(zhì)的識別速度讓顧客十分滿意勤众，Unity和Vuforia的深入結(jié)合也讓AR開發(fā)變得十分容易上手舆绎，并且能夠打造出十分驚艷的產(chǎn)品∶茄眨《Vuforia開發(fā)完全指南》這一系列文章吕朵，就是筆者借著利用Vuforia開發(fā)的一些經(jīng)驗(yàn)猎醇，來將Vuforia開發(fā)的流程以及各種功能細(xì)節(jié)寫成教程，希望能夠幫助AR開發(fā)者們能夠快速進(jìn)入AR的世界努溃。

Vuforia的SDK支持很多平臺硫嘶，包括iOS、Android梧税、UWP音半，能夠適配市面上大部分的移動終端。Vuforia SDK封裝了底層用來圖像識別的計算機(jī)視覺模塊贡蓖，而且不用你操心攝像頭的開啟以及圖像的讀取曹鸠，這些Vuforia都為你提供好了一系列的參數(shù)設(shè)置，開發(fā)者需要做的只是按照需要配置這些參數(shù)斥铺，然后基于底層的識別算法開發(fā)出自己想要的AR程序彻桃。

Vuforia主要由三大部分組成：

• Vuforia引擎。這個引擎是一個靜態(tài)鏈接庫晾蜘，作為客戶端封裝進(jìn)最終的App中邻眷，用來進(jìn)行最主要的識別功能，支持iOS剔交、Android和UWP肆饶，并且根據(jù)不同的平臺開放出了不同的SDK，可以根據(jù)需要從Android Studio岖常、Xcode驯镊、Visual Studio以及Unity中任選一種作為開發(fā)工具。本系列是以Unity為開發(fā)工具竭鞍，因?yàn)閁nity本來就是個游戲引擎板惑，對3D模型的導(dǎo)入以及控制非常方便，非常適合開發(fā)AR程序偎快；
• 一系列工具冯乘。Vuforia提供了一系列的工具，用來創(chuàng)建對象晒夹、管理對象數(shù)據(jù)庫以及管理程序licenses裆馒。Target Manager是一個網(wǎng)頁程序，開發(fā)者在里面創(chuàng)建和管理對象數(shù)據(jù)庫丐怯，并且可以生成一系列的識別圖像喷好，用在AR設(shè)備以及云端上。Licenses Manager用來創(chuàng)建和管理程序licenses响逢，因?yàn)槊恳粋€AR程序都有一個唯一的licenses绒窑。Vuforia Object Scanner是Vuforia近段時間新出的工具，用來進(jìn)行十分黑科技的功能--實(shí)物掃描舔亭，但是很遺憾目前只支持某些Android設(shè)備些膨。
• 云識別服務(wù)。當(dāng)你的AR程序需要識別數(shù)量很龐大的圖片對象钦铺，或者你的對象數(shù)據(jù)庫需要經(jīng)常更新订雾，可以選擇Vuforia的云識別服務(wù)。Vuforia Web Services可以讓你很輕松的管理數(shù)量龐大的對象數(shù)據(jù)庫矛洞，并且可以建立自動的工作流洼哎。

根據(jù)功能的不同，Vuforia支持很多類型的AR識別類型沼本，主要有以下幾種：

• Image Targets噩峦，這是最常用、也是最簡單的識別對象抽兆，即單一靜態(tài)的平面圖像识补，比如打印的圖片或者產(chǎn)品包裝；

  
  

• VuMark辫红，這是Vuforia自己研發(fā)的一種新型條形碼凭涂，并且被稱為下一代條形碼，你能夠自己隨意設(shè)計這種條形碼的樣式贴妻，并且在其中融入相關(guān)的數(shù)據(jù)信息切油；

  
  

• Multi-Targets，多對象識別名惩，可以同時識別多張Image Targets澎胡，并且可以把它們和幾何立體物體結(jié)合起來，比如一個紙盒子娩鹉，或者任意形狀的平面滤馍；

  
  

• Cylinder Targets，是形狀類似于圓柱形的圖片底循，可以將這些圖片貼到一些圓柱形物體上比如瓶子巢株、杯子等等，進(jìn)行識別熙涤；

  
  

• Text Recognization阁苞，文字識別，可以識別大約10萬個英文單詞祠挫，對于一些英語教育產(chǎn)品很是實(shí)用那槽。但是很遺憾，不支持中文漢字識別等舔，只支持英文骚灸；

  
  

• Object Recognization，實(shí)物識別慌植，這是Vuforia在今年前不久推出的一種新型識別甚牲，識別對象已經(jīng)從簡單的圖像中跳出來了义郑，可以基于現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)物模型進(jìn)行掃描識別，很是黑科技丈钙，這也代表著AR的未來非驮。但是很遺憾目前只支持三星S7等少數(shù)Android手機(jī)，不過隨著技術(shù)的進(jìn)步雏赦，不久的未來一定會全平臺覆蓋劫笙；

  
  

• Smart Terrain，這是一項(xiàng)突破性的技術(shù)星岗，可以基于用戶的真實(shí)物理環(huán)境重新建造虛擬的3D環(huán)境填大，可以打造出新型種類的游戲以及很真實(shí)的視覺效果，這種產(chǎn)品中的元素可以和真實(shí)世界中的物理實(shí)體以及平面進(jìn)行互動俏橘，非吃驶酷炫，真正做到了虛擬和現(xiàn)實(shí)相互融合敷矫。

  
  

Vuforia的SDK可以是免費(fèi)的例获，開發(fā)者只需注冊一個開發(fā)者賬號，進(jìn)入官網(wǎng)下載相關(guān)平臺的SDK就可以進(jìn)行開發(fā)了曹仗。當(dāng)然榨汤，免費(fèi)有免費(fèi)的限制，用免費(fèi)SDK開發(fā)的程序怎茫，攝像頭取景時左下角始終會有Vuforia的水印存在收壕，而且一些高級功能也有數(shù)量限制。所以如果你是想開發(fā)企業(yè)級產(chǎn)品轨蛤，最好還是花錢去買個licenses吧蜜宪。但是對于學(xué)習(xí)Vuforia，免費(fèi)SDK就夠了祥山，功能上沒有什么太大的影響圃验。

本系列教程采用的是Unity SDK，基于Vuforia + Unity開發(fā)AR產(chǎn)品缝呕。眾所周知澳窑，Unity是目前世界上最流行的游戲引擎，也是開發(fā)者用的最多的VR/AR開發(fā)工具供常，你不需要懂得計算機(jī)圖形學(xué)摊聋，不需要懂得光照計算，不需要會使用OpenGL栈暇，也不用操心模型是怎樣導(dǎo)入的等等一系列流程麻裁，你需要的只是將模型導(dǎo)入，然后用C#編寫控制腳本，根據(jù)平臺編譯生成二進(jìn)制文件煎源，就OK了色迂。同時Vuforia的Unity SDK十分人性化，有很多的常用設(shè)置薪夕，你可以根據(jù)需要設(shè)置相關(guān)參數(shù)脚草，并且不用操心攝像頭取景等問題赫悄，Vuforia都為你做好了原献，你需要做的只是free your imagination。

關(guān)于具體的開發(fā)流程蛉迹，本系列教程采用的是最新版的Unity作為開發(fā)工具岩调，C#作為開發(fā)語言（后期還會用到Objective-C蛛蒙，進(jìn)行Vuforia和Xcode的結(jié)合），Mac系統(tǒng)作為開發(fā)環(huán)境讲仰，Xcode作為程序編譯鏈接工具，iOS作為程序最終生成平臺痪蝇。但是其實(shí)也不必太在意操作系統(tǒng)的選擇鄙陡，Windows下的Unity一樣可以開發(fā)AR程序，只不過筆者選擇的運(yùn)行平臺是iOS躏啰，Unity生成iOS平臺App的流程是Unity先要生成Xcode工程趁矾，然后利用Xcode進(jìn)行編譯鏈接，生成最終的App二進(jìn)制文件進(jìn)行安裝给僵，因此選擇了Mac + Unity + Xcode這樣的組合毫捣。如果只是想開發(fā)Android程序，Windows就夠了帝际，因?yàn)閁nity生成Android程序不需要生成中間的工程蔓同，可以直接生成APK包進(jìn)行安裝。

好了蹲诀，接下來我會首先從最基礎(chǔ)的教學(xué)斑粱，讓一個不懂編程的人也能快速開發(fā)AR程序，然后逐步將Vuforia的各種AR功能展現(xiàn)出來脯爪。相信如果你能學(xué)完本教程则北，關(guān)于Vuforia的AR開發(fā)，應(yīng)該可以算得上入門并且比較熟悉了披粟。