增强现实引擎ARToolKit工作原理简介

ARToolkit是一个基于CV（计算机视觉）和Marker（标识）的开源增强现实引擎。

其具备如下功能特性：

A. 鲁棒跟踪，包括基于标记的跟踪与基于特征的跟踪； 

B. 强用力的摄像头/相机标定支持（摄像头/相机标定需要确定中心点坐标(光心)、摄像机实际焦距(fx=α∗f,fy=β∗f)(fx=α∗f,fy=β∗f)与镜头畸变参数(取决于畸变模型)；主要提供两种标定方法：两步标定法与一步标定法；当已知摄像头/相机内部参数时，ARToolkit程序就可以在运行时自动矫正摄像头畸变）； 

C. 多目标支持与单目相机支持； 

D. 移动设备优化；

E. Unity3D、OpenSceneGraph支持；

F. 支持WebAR。（JSARToolkit或AR.js）

ARToolkit通过计算机视觉来判断是否找到标记及在标识识别成功后计算虚拟物体所处位置，其流程图如下：

A. 摄像机捕获真实世界的视频，并将其传送给计算机； 

B. 软件监控视频流中的每一帧图像，并在其中搜索所有的正方形（方形标记）； 

C. 如果找到并且匹配和识别方形标记（方形和嵌入的图像）后，计算出相对摄像头的图形标记位置和图案方向（投影变换矩阵/位姿）； 

D. 利用摄像头位姿来调整模型的位置和方向； 

E. 将模型渲染到标记卡所在（帧画面）的位置（叠加在视频图像帧上）。

基于ARToolkit的AR系统（或应用程序）工作流程如下：

A. 系统初始化：初始化视频捕捉、载入模板及其对应虚拟对象、相机内参（光心|焦距|畸变参数）； 

B. 标记检测（搜索整个图像，寻找含有正确标识模板的标记）：计算分割阈值、图像分割、模板匹配、计算投影变换矩阵； 

C. 3D场景渲染：匹配成功则利用ARToolkit传递的投影变换矩阵计算3D场景（一般是虚拟物体模型）叠加位置并最终渲染显示。