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带你读《2022技术人的百宝黑皮书》——进入 WebXR 的世界(2)
发布时间:2023-06-28 15:00:37
AR的第一步
把眼镜戴到人脸上 A-frame主要用来处理VR,但是它也是AR的基础。要实现AR,我们再加一个支持AR的库就好了,比如MindAR. 我们下面就把上面加载的小眼镜戴到脑袋上:
我们来看看源代码:
我们可以看到,我们在a-scene里面引入了mindar-face属性的方式来调用Mind-AR的库。因为用到摄像头,我 们增加一个a-camera实体。
头部遮挡器模型
在代码中我们发现一个奇怪的东西,我们引入了一个不知道有什么作用的gltf model.
这是初涉AR都会遇到的问题。就是我们从摄像头中获取了足够的人脸的信息,但是我们还需要对人头进行3D模型 的重建,这样才能跟眼镜的模型一起计算遮挡关系。
在Mind-AR中,通过mindar-face-occluder属性来实现这个遮挡器的模型,如上面的代码所示。 另外,我们是如何将确定在人脸的什么位置呢?
这需要深度学习人脸识别的模型给我们提供帮助。我们使用Tensorflow.js的Face Landmarks Detection模型,它 会将人脸识别为468个关键点。
如果看不清的话,我们将头顶部分局部放大一下:
从中我们可以看到,头顶最中央的位置的锚点编号是10,我们的眼镜定位就是选这个点做定位的。
我们当然也可以用两眼中间的168号点作为眼镜定位的点,实际上我们看到,我们的头模型正是以这个168点为锚进 行定位的:
事件处理
光有AR代码还不行,我们还得加上事件处理来处理各种玩法。
比如我们想判断AR系统什么时候就绪,可以去监听arReady事件
document.addEventListener("DOMContentLoaded", () => { const scene = document.querySelector('a-scene'); const arSystem = scene.systems['mindar-face-system']; scene.addEventListener("arReady", (event)=>{ alert('AR系统加载成功!'); }) });
除此之外,arSystem还支持下面的事件:
arError: 错误处理
targetFound: 人脸识别成功
targetLost: 人脸丢失
Mind-AR背后的技术
我们打开控制台,可以看到Mind-AR背后的几个技术:
wasm
simd
webgl2
要支持这种级别的计算,wasm+simd加上webgl2/WebGPU是标配。还没有学习相关技术的同学,敬请关注我的 相关系列文章。
另外,前面我们展示的是人脸识别的能力。我们采用其它的深度学习网络,就可以实现其它的锚点功能。 比如,我们可以用coco keypoints模型,使用17个点来定位人的姿态。
如果觉得17个点太粗糙,还想针对手和脚做更精确一点的定位,我们可以换成blazepose的32点的模型:
更多的tfjs的模型,还有其它兄弟框架的模型,都可以集成进来一起为我们工作。
比如可以翻翻tfjs的模型库:https://github.com/tensorflow/tfjs-models
用React写Mind-AR
如果不习惯HTML格式的话,Mind-AR也支持React的写法:
import React, { useState } from 'react'; import 'mind-ar/dist/mindar-image.prod.js'; import 'aframe'; import 'mind-ar/dist/mindar-image-aframe.prod.js'; import './App.css'; import MindARViewer from './mindar-viewer'; function App const [started, setStarted] = useState(false); return (
Example React component with MindAR
{!started && } {started && }
{started && (
)}
); } export default App;
小结
总结Web AR技术,我们主要做三件事:
1.图像识别与物体跟踪:这是一门比较成熟的基于深度学习的技术。实践中,我们主要使用tensorflow.js的模型来 实现
2.建模:就像我们给头进行建模所做的事情一样,要让我们识别出来的视频变成3D模型
3.合成:在建模的基础上,将其他的对象一起绘制上去。这方面主要就是结合Three.js,Babylon.js以及VR的 A-frame等框架
我们要在手机上落地,还需要对tf.js这样的深度学习引擎,物体识别的算法,还有3D绘图技术进行深度的优化。 此外,3D建模只是模仿外形,我们还没有触及物体的灵魂。后面我们还需要结合数字孪生等技术,让物体数据驱 动、智能化,提升交互的效率,更好地服务于业务。