基于增强现实系统模型不稳定性的问题研究

来源:用户上传      作者:严海龙 黄军建 孙婕 张露婷 廖袁涛

　　摘要：增强现实技术是一门基于计算机图形学、人工智能、交互传感技术等多种学科的，将虚拟信息叠加到实时环境中增强真实环境显示的综合性技术。针对目前基于HoloLens结合Vuforia SDK和3D渲染引擎Unity的增强现实系统中虚拟信息的渲染显示受到识别标识信息限制且标识识别效率低，受实时环境的复杂条件影响大而出现的虚拟模型渲染不出、偏移、抖动不稳定的缺陷，提出一套结合Vuforia识别图像机制和简单渲染模型函数使用的实现方案，摆脱了虚拟模型的渲染显示过于依赖标识信息追踪的结果。
　　关键词：增强现实;模型稳定;HoloLens;Vuforia SDK;隐藏显示
　　中图分类号：TP391 文献标识码：A
　　文章编号：1009-3044（2021）36-0028-04
　　开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Research on the Instability of Model Based on Augmented Reality System
　　YAN Hai-long1， HUANG Jun-jian1， SUN Jie2， ZHANG Lu-ting3， LIAO Yuan-tao1
　　（1.Electronic and Information Engineering College of Southwest University， Chongqing 400715， China; 2.Haihe River， Huaihe River and Xiaoqinghe River Basin Water Conservancy Management and Service Center of Shandong Province， Jinan 370102，China; 3.People's Procuratorate of Beijing Municipality， Beijing 100078， China）
　　Abstract： Augmented Reality technology is a comprehensive technology based on Computer Graphics，Artificial Intelligence，Interactive sensing technology and other disciplines， which superimposes virtual information into a real-time environment to enhance the display of the real environment. The rendering and display of virtual information in the current augmented reality system based on HoloLens combined with Vuforia SDK and 3D rendering engine Unity are limited by identification information， low identification efficiency， and greatly affected by the complex conditions of real-time environment， resulting in the defects of virtual model rendering failure， migration， and unstable dithers. An implementation scheme combining Vuforia recognition image mechanism and simple rendering model function is proposed to get rid of the virtual model rendering relying too much on the tracking results of identification information.
　　Key words： augmented reality; stability of model; Hololens; Vuforia SDK; hide display
　　近年来，随着计算机不断地迭代，其处理能力也在不断地提升，互联网的高速发展已经将我们从真实世界活动引入到了虚拟世界当中[1]。增强现实技术是在虚拟现实的基础上发展起来的一种新的计算机人机交互技术，指的是借助计算机图形技术和可视化技术将虚拟信息如计算机生成的文本信息，3D模型等叠加到眼睛看到的真实环境当中，借助显示设备将虚拟信息和真实环境融为一体，给予用户一种全新的虚拟+现实的感官效果。而混合现实（简称MR） 是一组技术组合，借助显示设备中通过摄像头观察到的真实场景与虚拟场景相结合，使真实世界与虚拟场景在同一视觉空间中显示并能与用户进行各种交互的计算机虚拟现实技术[2]。
　　在增强现实系统中需要对3D虚拟场景M行渲染、设计交互功能，并叠加到相应的AR跟踪真实场景中，渲染引擎采用的是Unity3D。Unity3D中的渲染技术主要优点具有高度优化的图像渲染管道（如Open GL）并且内置高效的物理引擎，能实现更加真实的交互效果，支持多种外部导入的模型格式（如.obj、.3ds）、贴图，并自动转换为自身格式。在完成应用开发后能方便快捷地部署到设备上，且支持多种设备，如Windows、Android、IOS和HoloLens等平台[3]。
　　基于Unity开发的HoloLens应用程序是通过不同3D场景组成的，每个场景中可设置多个实体对象（GameObject）用以完成不同的任务，并且可以使用脚本代码对实体对象进行一系列的功能设计。Unity中的脚本语言主要支持C#、UnityScript 两种，当脚本用程序语言如事件函数写好相应功能后，都会绑定到需要实现该功能的GameObject（对象）上，在运行时该场景时场景中挂载了脚本的物体也会运行相应脚本中的功能程序。

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