（东北石油大学计算机与信息技术学院，黑龙江省 大庆市 163318）
基金项目：1、国家级大学生创新创业训练计划项目：基于AR的互动式广告营销APP 201810220022；
2、黑龙江省教育科学“十三五”规划课题：“互联网+”背景下基于OBE理念工程人才培养模式研究 GJC1318015
摘要：本文采用Vuforia SDK和Unity引擎，实现了一个基于增强现实的广告应用。在明确增强现实技术的背景意义后，通过分析基于视觉的跟踪注册等关键技术，确定具体的技术方案来开展系统的设计与实现。
关键词：增强现实；跟踪注册；虚实融合
传统的广告，形式大体分为静态的图片、单一的文字、不变的展示，广告的形式与内容没有足够的吸引力，一旦广告改动会耗费大量人力财力，各方面都缺乏变化。将增强现实技术应用于广告营销，可以通过定制增强现实广告来宣传产品，对产品进行全方位的动态展示，进一步增强用户的互动体验。AR广告将会成为由技术、数据和智能驱动的新营销范式。本文将通过运用Vuforia SDK和Unity游戏引擎进行增强现实广告APP的设计与开发。
一、关键技术
1、基于视觉的跟踪注册技术
关于基于计算机视觉的增强现实的跟踪注册主要分为两种，其一是基于人工标志的，其二是基于自然特征的。人工标志是用来为虚拟物体提供渲染信息，再经过坐标系的变换，叠加达到虚实融合。自然特征主要是通过提取图像中的特征点，并计算场景中同一个三维点在二维图像上的对应关系，优化获得三维点在世界坐标系中的位置以及摄像机的位姿。对比人工标志的手段，自然特征的应用范围更广，但是其不稳定性将对呈现的准确程度造成一定程度影响。
2、移动终端显示技术
现在大多数智能手机配备了GPS、摄像头、加速度计等各种传感器，而且已经具备了一般PC机的运算能力，加上其强大的存储能力和清晰的大屏显示效果，已经为移动增强现实的发展提供了优质的开发应用平台。随着IOS系统下的增强现实平台ARKit和Android系统下的增强现实平台ARCore的发布，越来越多的智能移动终端设备可应用增强现实技术。
3、人机交互技术
该系统的目标是创造增强的广告效果，让用户身临其境般的感受产品的外观、效果、体验，加强交互感应。因此，人机交互的形式和方式会极大影响用户的感受，主要采取语音识别、触控、动作识别的交互技术。语音识别上突出的是苹果公司开发的Siri和微软公司开发的Corta-na。触控技术的发展在单点、多点及各种手势展开的具体操作。
二、技术方案
1、解决思路
根据AR广告的动态化展示、互动式营销的需求，该系统的解决方案如下：首先，利用手机自带摄像头进行真实场景的信息捕捉，将采集到的实物特征通过网络传输到达服务器端；然后，由服务器承担核心的计算处理任务，实现基于视觉的跟踪注册，再将结果转化为虚拟模型的相应参数返给手机；最后，手机利用参数进行场景的渲染，利用虚拟场景叠加到真实场景，将融合后的增强场景展现出来。
2、技术路线
系统旨在让用户看到真实的场景的基础上，还可以目睹到系统产生的虚拟环境信息，因此设置技术路线的四个阶段。第一，在摄像与识别模块，取得实物实景，对图片的灰度信息进行检测；第二，在跟踪注册模块，测算空间位置、方向等作为注册信息；第三，在场景融合模块，根据注册信息加载虚拟模型，利用视频信号融合器进行虚实的叠加融合；第四，设备输出增强的场景信息。
三、系统设计与实现
1、整体架构
该系统采用三层架构的设计方法，分为表现层、业务逻辑层、数据层。表现层的主要作用是交互体验，具体分为图像采集、拍摄扫描、虚实叠加、同步共享。根据使用的需求，对系统界面及交互动作设计，同时将用户发出的网络请求进行传递，在获得相应后输出到设备；业务逻辑层需要据不同请求做出响应，分为图像识别、跟踪定位、模型加载。对图像信息格式化封装，并且按格式进行数据解析来取得增强信息，然后开始下一步跟踪配准，达到虚实叠加的效果；数据层包含实物特征数据、虚实场景数据、渲染参数数据。
2、模块设计
该系统分为4个模块：摄像与识别模块、跟踪注册模块、场景融合模块、网络通信模块。摄像与识别模块：本模块通过基于视觉摄像头来对实物实景进行信息采集和特征捕捉，也会对图片采取必要的降噪处理；跟踪注册模块：本模块是对目标对象进行不断跟踪，更新目标区域；场景融合模块：本模块要把虚拟增强信息叠加到真实场景中，流程地展现其中的文字、音乐、视频等丰富的信息；网络通信模块：本模块采用HTTP协议与远程服务端联系，将捕捉到的信息传送到服务器端、处理后的信息再按照格式返回给客户端。
3、应用流程
在该系统中可以适时地识别与跟踪目标广告产品，并产生相应的产品宣传信息，在体验广告的同时全方位感受产品，打造新的广告营销方式。具体效果如图1、图2所示。
图1 具体操作图 图2 AR广告图
四、结论
以广告营销为背景，通过Unity平台，围绕Vuforia进行移动端APP的开发，实现了增强现实广告的系统。本系统提供信息采集、图像采集，通过web传输，在服务器端进行标志图识别、信息匹配、模型加载，尽量在客户端做到轻量级。
参考文献
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[2]Portfolio Management for artists, galleries and collectors, using electronic tagging for rapid retrieval. .www.artag.uk.com. 2018
[3]王宇希，张凤军，刘越．增强现实技术研究现状及发展趋势[J]．科技导报，2018，36(10):75-83
[4]ARKit[EB/OL]．https://developer.apple.com/arkit/. 2018
论文作者:方文璇 吴秀芹
论文发表刊物:《知识-力量》2019年6月中
论文发表时间:2019/3/14
标签：模块论文; 广告论文; 现实论文; 信息论文; 场景论文; 系统论文; 技术论文; 《知识-力量》2019年6月中论文;