基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合中國傳統(tǒng)元素的互動(dòng)應(yīng)用開發(fā)

劉泓哲 毛方賽 上海大學(xué)

1.研究背景與意義

自從1998年的一次橄欖球球賽，一些被圖文包裝過的文字及戰(zhàn)術(shù)組合的箭頭等信息被插入到現(xiàn)場直播后，AR應(yīng)用就如雨后春筍一般在世界中迅速鋪開。好的AR應(yīng)用猶如魔法一般讓人震撼不已。隨著AR技術(shù)的不斷成熟的今天，AR應(yīng)用的開發(fā)仍然屬于少數(shù)人的專利，寫作人針對此種情況，對AR開發(fā)過程做了一次全流程梳理與展示，使大家能夠清楚的了解到這些新技術(shù)并不復(fù)雜，使得普通人去開發(fā)也變得可能。

2.開發(fā)環(huán)境與工具

開發(fā)一個(gè)APP需要硬件與軟件兩部分。如圖1所示：

圖1：軟件制作的總框架

2.1 硬件

硬件方面又分為兩塊，一個(gè)是輸出端，另一個(gè)是開發(fā)端。

當(dāng)前AR主要是用在移動(dòng)端，所以我們的智能手機(jī)是一個(gè)先決條件。手機(jī)不分種類，IPhone（含IPad）或者安卓手機(jī)都可以，這些就是我們的輸出端。開發(fā)端需要一臺電腦，XP系統(tǒng)以上（含XP）即可。

2.2 軟件

軟件方面也分為兩塊，一塊是引擎，另一塊是高通(Vuforia)的SDK。

目前個(gè)人及小型團(tuán)隊(duì)較多的使用Unity引擎，當(dāng)前最新的Unity版本是2017.3.0版本，內(nèi)置了高通SDK。

3.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)特點(diǎn)與制作步驟

根據(jù)一個(gè)系統(tǒng)虛擬與現(xiàn)實(shí)的占比，可以將系統(tǒng)分為4類：真實(shí)現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)虛擬、虛擬現(xiàn)實(shí)。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)虛擬有合成為混合現(xiàn)實(shí)[1]。如圖2所示：

圖2：虛擬與現(xiàn)實(shí)的4中關(guān)系

3.1 識別圖

我們制作的AR內(nèi)容需要綁定一個(gè)特殊的對象，這個(gè)特殊的對象就是識別圖。AR的原理就是利用機(jī)器視覺（即手機(jī)攝像頭）檢測識別圖從而達(dá)到顯示出我們制作內(nèi)容的目的。

3.2 識別圖的上傳及檢測

根據(jù)內(nèi)容，我們設(shè)計(jì)制作了一套五行卡牌，金木水火土元素。為了可視化表現(xiàn)，分別采用白虎，青龍，玄武，朱雀及黃龍表現(xiàn)，如圖3所示：

圖3：五行卡

上傳到Vuforia官網(wǎng)，即可進(jìn)行標(biāo)記。上傳過程如圖4，圖5，圖6所示，可參考AR學(xué)院[2]。

圖4：選擇目標(biāo)管理器

圖5：創(chuàng)建識別數(shù)據(jù)

圖6：選擇圖片并加載

最后檢測星數(shù)及特征點(diǎn)，如圖7，圖8所示：

圖7：識別圖狀態(tài)

圖8：識別圖上的特征點(diǎn)

特征中的識別點(diǎn)人眼是無法看到的，但卻是攝像頭尋找的關(guān)鍵。識別點(diǎn)越多，越密集，越容易被攝像頭認(rèn)出來，從而迅速的顯示里面“隱藏”的內(nèi)容。

3.3 內(nèi)容加載

打開Unity引擎，把ARCamera和ImageTarget拖入到Inspector面板，把需要顯示的內(nèi)容放在ImageTarget下，成為它的子物體。如圖9、10所示：

圖9.準(zhǔn)備AR相機(jī)及識別

圖10.模型拖入識別圖

3.4 發(fā)布程序

到這里，初步的工作基本完成，可運(yùn)行你的工程，進(jìn)行測試，點(diǎn)擊播放按鈕。如圖11：

圖11.測試

如需發(fā)布可以按照圖12的形式進(jìn)行發(fā)布。

圖12.發(fā)布

4.五行應(yīng)用最終的效果圖

4.1 單個(gè)顯示效果

參見下列圖13至圖。

圖13.金

圖14.木

圖15.水

圖16.火

圖17.土

4.2 互動(dòng)效果

圖18.金克木

圖19.火克金

圖20.金生水

圖21.土生金

圖22.木克土

圖23.木生火

圖24.水生木

圖25.火生土

圖26.水克火

圖27.土克水

5.結(jié)語

AR應(yīng)用不僅開啟著我們的智慧，也同樣方便我們的生活，它使我們看到了很多有用但肉眼看不到的信息。通過這次開發(fā)流程的說明，使大家了解了AR的核心構(gòu)建，以及它的應(yīng)用范疇。

備注：該應(yīng)用全部為自主研發(fā)。下圖為安卓APP二維碼，下載安裝后可掃描圖3五行卡系列對識別圖進(jìn)行識別，即可發(fā)現(xiàn)其中秘密。（如需技術(shù)支持或交流，可致電劉老師，來意請說明）

[1] AR學(xué)院 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)漫談一.

[2] AR學(xué)院 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)漫談二.