3张硬纸板DIY《节奏光剑》全身追踪器，免费开源可替代淘宝3000元套件

Posted 2021-10-05 QbitAl

博雯 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

安上3张硬纸板后，不忍直视的壮汉撒娇立马对味儿了：

没错，就是这样平平无奇的纸板：

这样一个看上去分分钟就能DIY出来的纸板，居然能用来捕捉动作？

没错，不仅能，而且质量相当可以——通过这种全身跟踪技术生成的虚拟模型十分灵活，玩个《节奏光剑》毫无问题：

这就是基于视觉定位系统，AprilTag所实现的VR全身跟踪系统。

整个项目开源免费，设置流程也非常简单：

（基本所有的连接和校对工作，全都可以用GUI界面快速完成）

那么接下来，就来一起看看这款VR全身追踪器的使用方法吧。

Apriltag实现全身跟踪

首先，我们需要打印这样一张图片：

这张看上去像是简化版二维码的图片，其实是包含了不同ID的特定标签。

将这种Tag放在待检测对象身上后，Apriltag就能检测并返回其ID，再计算得到Tag与相机之间的相对位置，最终达到定位的目的。

所以，我们将这张Tag图片打印出来，并沿红线剪开，沿蓝线折叠，再粘贴在硬纸板上。

最终就制成了3个简易的跟踪器：

接下来安装SteamVR驱动程序：

安装完成后，先在电脑上运行Apriltag追踪器：Start _ apriltagtrackers.bat。

这时，根据你的需求设置特定的摄像头参数。

比如输入高度或宽度参数来控制摄像头窗口的大小，或设置相机的曝光度。

紧接着就是校准摄像机。

当摄像机窗口打开时，慢慢移动相机，使其每隔几秒就从不同角度拍摄一张图片：

在校对的圆点为紫色，并且网格也尽量稳定地分布在整个图像之上时，摄像机校对就完成了。

然后在两腿及臀部穿戴好设备，开始校对追踪器：

其中黄色表示正在添加，红色表示不能添加，绿色标记表示已经添加。

在确保自己穿戴的所有跟踪器都被以绿色标记后，准备连接到SteamVR：

连接完成，现在我们终于可以进入VR世界了！

Apriltag定位原理

那么，这个帮我们实现了全身跟踪的AprilTag到底是什么？

这是由密歇根州立大学的April实验室于2011年开发的一款视觉定位系统。

△图源Apriltag官网

而名字中的Tag则是一种拥有单一ID的视觉定位标志符。

官方提供预先生成的Tag图像，用户也可以使用官方工具AprilTag-generation自己生成Tag。

而AprilTag算法的主要内容则包含边缘检测、四边形检测，以及对Tag的编解码：

对于这一系统，April实验室到目前为止共发表了4篇论文，其中最近的一篇发表在2019年的IROS上：

这篇论文描述了一种比AprilTag 2和ArUco更快的检测器，在保持精度的同时，还拥有更高的召回率。

同时也提出了一种允许非方形形状（如圆形、环形）的更加灵活的Tag布局。

现在，AprilTag正广泛应用于AR/VR、机器人、相机校准领域。

下载：
https://github.com/ju1ce/April-Tag-VR-FullBody-Tracker

演示：
https://www.youtubemy.com/watch?v=Akps-dH0EeA

教程：
https://www.youtube.com/watch?v=vhTF5ECTpKc

Apriltag官网：
https://april.eecs.umich.edu/software/apriltag.html