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@zyl06 2017-10-22T12:38:17.000000Z 字数 6596 阅读 1538

Vuforia demo 简析

Android AR

Vuforia 是高通提供的一款 AR SDK。

简要介绍 UserDefinedTargets 用户自定义目标，实现自定义选择场景并投放模型的功能

gif

1. UserDefinedTargets demo 解析

1.1 初始化

  1. vuforiaAppSession = new SampleApplicationSession(this);
  2. vuforiaAppSession.initAR(this, ActivityInfo.SCREEN_ORIENTATION_PORTRAIT);

其中 SampleApplicationSession.initAR(Activity activity, int screenOrientation) 方法逻辑如下：

  1. 监听屏幕转向，设置竖屏
  2. 设置 Activity 可见时维持亮屏

  3. 后台线程初始化 Vuforia

    1. Vuforia.setInitParameters(mActivity, mVuforiaFlags, ${VuforiaKey});

    mVuforiaFlags: GL_20，表示使用 OpenGL 初始化

    1. do {
    2.     mProgressValue = Vuforia.init();
    3.     // Publish the progress value:
    4.     publishProgress(mProgressValue);
    5. } while (!isCancelled() && mProgressValue >= 0 && mProgressValue < 100);

    反复调用 Vuforia.init() 直至返回值为 100，表示初始化完成

  4. 主线程初始化跟踪器

    1. // Initialize the image tracker:
    2. TrackerManager trackerManager = TrackerManager.getInstance();
    3. Tracker tracker = trackerManager.initTracker(ObjectTracker
    4.         .getClassType());

  5. 加载跟踪器数据（暂时这么描述）

    1. // Get the image tracker:
    2. TrackerManager trackerManager = TrackerManager.getInstance();
    3. ObjectTracker objectTracker = (ObjectTracker) trackerManager
    4.         .getTracker(ObjectTracker.getClassType());
    5. ...
    7. // Create the data set:
    8. dataSetUserDef = objectTracker.createDataSet();
    9. ...
    11. // 激活数据集（没理解）
    12. objectTracker.activateDataSet(dataSetUserDef)

  6. 注册 Vuforia 回调

    1. Vuforia.registerCallback(Vuforia.UpdateCallbackInterface object)

    真正实现逻辑如下（后续分析）

    1. public class UserDefinedTargets extends Activity implements
    2.     SampleApplicationControl, SampleAppMenuInterface {
    3.     ...
    5.     @Override
    6.     public void onVuforiaUpdate(State state) {
    7.         ...
    8.     }
    9.     ...
    10. }

1.2 设置相机、场景背景等

  1. @Override
  2. public void onInitARDone(SampleApplicationException exception) {
  3.     // 初始化 refFreeFrame，mGlView，mRenderer
  4.     initApplicationAR();
  6.     // 最终调用 Renderer.getInstance().setVideoBackgroundConfig(config); 初始化场景的视频背景
  7.     mRenderer.setActive(true);
  9.     // 添加 GlView 至场景中
  10.     addContentView(mGlView, new LayoutParams(LayoutParams.MATCH_PARENT,
  11.             LayoutParams.MATCH_PARENT));
  13.     ...
  15.     try {
  16.         // 设置 CameraDevice 的相关参数，并开启场景帧的跟踪
  17.         vuforiaAppSession.startAR(CameraDevice.CAMERA_DIRECTION.CAMERA_DIRECTION_DEFAULT);
  18.     } catch (SampleApplicationException e) {
  19.         Log.e(LOGTAG, e.getString());
  20.     }
  22.     // 设置为连续对焦模式
  23.     boolean result = CameraDevice.getInstance().setFocusMode(
  24.             CameraDevice.FOCUS_MODE.FOCUS_MODE_CONTINUOUSAUTO);
  26.     ...
  27. }

  1. initApplicationAR 方法

    1. private void initApplicationAR() {
    3.     refFreeFrame = new RefFreeFrame(this, vuforiaAppSession);
    4.     // 加载场景中，相机框框的纹理图
    5.     refFreeFrame.init();
    7.     // 创建 GL 视图，并设置 OpenGL 是否支持透明格式，深度缓存区大小，和模板缓冲区大小
    8.     mGlView = new SampleApplicationGLView(this);
    9.     mGlView.init(translucent, depthSize, stencilSize);
    11.     // 创建自定义渲染器（封装OpenGL渲染相关的代码）
    12.     mRenderer = new UserDefinedTargetRenderer(this, vuforiaAppSession);
    13.     // 添加之前的初始化绑定的纹理贴图 viewfinder_crop_marks_portrait.png 和 viewfinder_crop_marks_landscape.png
    14.     mRenderer.setTextures(mTextures);
    15.     // 设置自定义的渲染器
    16.     mGlView.setRenderer(mRenderer);
    18.     ...
    19. }

  2. vuforiaAppSession.startAR(CameraDevice.CAMERA_DIRECTION.CAMERA_DIRECTION_DEFAULT);

    1. public class SampleApplicationSession implements UpdateCallbackInterface {
    2.     ...
    4.     public void startAR(int camera) throws SampleApplicationException {
    5.         ...
    7.         mCamera = camera;
    8.         ...
    9.             // 初始化 Vuforia 相机设备，参数指定使用正面相机
    10.             CameraDevice.getInstance().init(camera);
    11.         ...
    12.             // 设置相机的视频模式为默认，其他参数有高清、流程
    13.             CameraDevice.getInstance().selectVideoMode(
    14.                 CameraDevice.MODE.MODE_DEFAULT);
    15.         ...
    16.             // 开启相机设备
    17.             CameraDevice.getInstance().start();
    18.         ...
    20.         // 开启 AR 场景跟踪器
    21.         mSessionControl.doStartTrackers();
    22.         ...
    23.     }
    24.     ...
    25. }
    1. @Override
    2. public boolean doStartTrackers() {
    3.     ...
    4.     Tracker objectTracker = TrackerManager.getInstance().getTracker(
    5.             ObjectTracker.getClassType());
    6.     if (objectTracker != null) {
    7.         result = objectTracker.start();
    8.     }
    9.     ...
    10. }

1.3 处理页面获取和失去焦点

  1. 获取焦点

    1. @Override
    2. protected void onResume() {
    3.     super.onResume();
    5.     // 1. 针对 android 设备，设置请求屏幕转向为横向
    7.     ...
    8.     // 2. 内部调用 Vuforia.onResume()，并尝试开启 Tracker
    9.     vuforiaAppSession.resumeAR();
    10.     ...
    12.     // 3. 调用 GLSurfaceView onResume 方法
    13.     if (mGlView != null) {
    14.         mGlView.setVisibility(View.VISIBLE);
    15.         mGlView.onResume();
    16.     }
    17. }

  2. 失去焦点

    1. public void pauseAR() throws SampleApplicationException {
    2.     if (mStarted) {
    3.          // 1. 停止跟踪器，停止 CameraDevice 运行，并销毁相机对象
    4.         stopCamera();
    5.     }
    7.     // 
    8.     Vuforia.onPause();
    9. }

1.4 用户点击拍照按钮，构建目标帧

  1. 点击，开始构建目标帧对象

    1. public void onCameraClick(View v) {
    2.     // 1. 通过目标跟踪器获取的帧的质量设置是否为 ImageTargetBuilder.FRAME_QUALITY.FRAME_QUALITY_NONE 来判断跟踪器是否在运行
    3.     if (isUserDefinedTargetsRunning()) {
    4.         ...
    5.         // 2. 开始目标帧
    6.         startBuild();
    7.     }
    8. }
    1. void startBuild() {
    2.     // 1.得到目标跟踪器
    4.     if (objectTracker != null) {
    5.         // 2. 得到目标构建器
    6.         if (targetBuilder != null) {
    8.             // 3. 若 targetBuilder.getFrameQuality() 为 ImageTargetBuilder.FRAME_QUALITY.FRAME_QUALITY_LOW，显示出错
    10.             ...
    11.             // 4. 循环遍历构建目标图像数据
    12.             do {
    13.                 ...
    14.                 targetBuilderCounter++;
    15.             } while (!targetBuilder.build(name, 320.0f));
    17.             // 5. 标记当前 refFreeFrame 当前的状态是创建状态。
    18.             // 后续 Vuforia_onUpdate() 回调，会根据这个标记从跟踪器中取出目标跟踪图像，结合当前的帧数据，计算模型的显示位置和角度
    19.             refFreeFrame.setCreating();
    20.         }
    21.     }
    22. }

  2. 绑定目标帧对象至目标跟踪器，并激活

    1. @Override
    2. public void Vuforia_onUpdate(State s) {
    3.     mSessionControl.onVuforiaUpdate(s);
    4. }
    1. @Override
    2. public void onVuforiaUpdate(State state) {
    3.     // 1. 获取跟踪器对象
    4.     ObjectTracker objectTracker = ...;
    6.     // 2. 判断是否有新的目标帧对象
    7.     if (refFreeFrame.hasNewTrackableSource()) {
    8.         ...
    10.         // 3. 取消激活当前的跟踪数据
    11.         objectTracker.deactivateDataSet(objectTracker.getActiveDataSet(0));
    13.         // 4. 添加新的目标跟踪对象
    14.         Trackable trackable = dataSetUserDef
    15.                 .createTrackable(refFreeFrame.getNewTrackableSource());
    17.         // 5. 重新激活跟踪数据集
    18.         objectTracker.activateDataSet(dataSetUserDef);
    20.         if (mExtendedTracking) {
    21.             trackable.startExtendedTracking();
    22.         }
    23.     }
    24. }

1.5 GLSurfaceView.Renderer 回调函数处理

1.5.1 onSurfaceCreated

  1. @Override
  2. public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
  3.     // 最终调用 Vuforia.onSurfaceCreated()，用来确保在初次使用或者 onResume() 之后初始化渲染
  4.     vuforiaAppSession.onSurfaceCreated();
  6.     // 最终调用 void initRendering()，创建 shader 程序对象，加载顶点处理器和片元处理器
  7.     // 创建纹理引用，坐标引用，投影矩阵引用等，同 EasyAR 简单调研文档 1.3.1 初始化 OpenGL
  8.     mSampleAppRenderer.onSurfaceCreated();
  9. }

1.5.2 onSurfaceChanged

  1. @Override
  2. public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
  3.     // 1.
  4.     mActivity.updateRendering();
  6.     // Call Vuforia function to handle render surface size changes:
  7.     vuforiaAppSession.onSurfaceChanged(width, height);
  9.     // RenderingPrimitives to be updated when some rendering change is done
  10.     mSampleAppRenderer.onConfigurationChanged(mIsActive);
  12.     // Call function to initialize rendering:
  13.     initRendering();
  14. }

  1. mActivity.updateRendering()

    最终会调用 RefFreeFrame.initGL 方法

    1. void initGL(int screenWidth, int screenHeight) {
    2.     // 1. 初始化模型矩阵，初始化顶点着色器、片元作色器、颜色等句柄
    3.     frameGL.init(screenWidth, screenHeight);
    4. }

  2. 调用 Vuforia.onSurfaceChanged(width, height)

  3. 重新计算设置 Render 的 VideoBackgroundConfig

    1. VideoBackgroundConfig config = new VideoBackgroundConfig();
    2. config.setEnabled(true);
    3. config.setPosition(new Vec2I(0, 0));
    4. ...
    5. config.setSize(new Vec2I(xSize, ySize));
    6. Renderer.getInstance().setVideoBackgroundConfig(config);

  4. 获取渲染基元

    1. mRenderingPrimitives = Device.getInstance().getRenderingPrimitives();

  5. 初始化渲染

    1. private void initRendering() {
    2.     // 1. 创建茶几对象
    3.     // 2. 设置清空颜色
    4.     // 3. 绑定需要的纹理对象
    5.     // 4. 创建顶点、纹理、矩阵等句柄
    6. }

1.5.3 onDrawFrame

  1. public void render() {
  2.     // 1. 清除颜色和深度缓存区
  3.     // 2. 针对前置摄像头和后置摄像头，设置面片正面方面
  4.     // 3. 从 mRenderingPrimitives 取出 viewList
  5.     ViewList viewList = mRenderingPrimitives.getRenderingViews();
  6.     // 4. 从每个图元中取出当前的视口大小，模型矩阵，用于绘制当前界面
  7. }

1.6 Vuforia SDK 简单小结

  1. 提供接口设置背景相机视频
  2. 提供相机对象，支持设置相机对象的清晰度、对焦模式等
  3. 提供跟踪器
    • 跟踪器支持获取当前的一帧作为目标图像，后续帧参考该帧计算
    • 跟踪器支持同时跟踪多个对象
  4. 提供 RenderingPrimitives 类，提供创建场景时的视口大小和模型矩阵
  5. 暂未看到 SLAM 相关的功能 demo
  6. 最新的免费版本（6.2.10）有水印，早期版本 QCAR（2.6.10）无水印。但最新版本 SDK 效果也并未达到预期要求，早期版本可期望性并不高
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