基于云平台的Web AR系统平台构建的方法与实现

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当前,基于浏览器的增强现实(简称Web AR)技术越来越受到重视,Web AR技术是一种轻量级的增强现实(Augmented Reality,简称AR)实施方案,Web技术本身具有跨平台、易传播等特性,为AR内容的实现与推广奠定了基础。目前,AR应用大多仍然是基于设备和基于应用程序的实现方案,基于Web的增强现实应用受到的限制因素仍然较多,推广比较受限,其中三维模型创建困难是一个限制因素,非专业人士很难做建模工作,导致Web AR应用难于推广,所以本文要建立一个简单易用的模型创建平台,供用户进行个性化建模;其次基于Web的增强现实应用的设计也需要考虑多种网页因素,才能实现较优秀的AR应用和沉浸式体验,所以本文对AR应用中的计算任务进行卸载,实现一个轻量型的基于“瘦”浏览器的AR应用;最后AR场景虚拟物体交互也是影响AR真实体验的另一重要因素,实现流畅的虚拟物体交互,才能使AR加真实,这也是一项重要工作所以本文需要建立基于Web的AR应用平台,实现良好交互体验。经过分析当前技术研究及应用现状,本文讨论了增强现实与Web AR的区别和Web AR的技术要点,研究了基于Web的三维建模方案和基于Web的AR实现方案,保证增强现实应用的整体性实现,并对AR系统进行测试与分析,结果证明研究取得较好效果。本文的主要工作有如下几点:(1)构建一个基于云平台的Web AR系统平台,为用户提供个性化的Web AR应用环境,随时随地使用支持增强现实技术的浏览器访问AR内容。(2)设计一个三维模型构建平台,用于建立个性化三维模型,三维模型构建平台提供基本图元模型,利用碰撞检测等技术实现模型的拼接,使用户能够简单快捷地建立三维模型,使模型的建立及使用更具普适性。(3)鉴于浏览器和移动设备性能的局限,研究基于云平台的AR图像识别追踪技术,采用Web RTC技术捕获真实环境,传至服务器,在云端进行识别追踪,减轻移动设备计算压力,提高浏览器端的计算效率,进而改善基于Web的AR效果,符合“瘦”浏览器研究方案。(4)在AR应用中,三维渲染也是一个高要求的计算任务,为提升渲染性能,本文运用主流3D绘图技术,实现云端渲染,借助云端计算能力,完成AR渲染计算任务,提高三维模型渲染效率。(5)在多个不同平台上对系统三维形体建模、Web AR应用和平台管理端的功能进行测试,并测试和分析了模型数据的压缩效果和传输时间,以及Web AR模块实时性性能,通过功能和性能测试结果验证了本系统的功能可行性、性能的稳定性和实时性。
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