面向AR作品创作的图形化编程平台的研究
增强现实（AugmentedReality，AR）技术已经在许多行业得到广泛的应用，随着AR技术的应用领域的扩展，AR作品在简易创作、快速创作、便捷性方面有着很高的需求。然而对于无编程技术的设计师与终端用户，缺乏AR作品快速创作与开发工具，很难通过高效直观的方式设计自己的AR作品。因此，针对这个问题，论文研究并实现了一个面向AR作品创作的图形化编程创作平台，支持AR作品的快速设计，且无需AR开发技术知识，让设计者能够高效、便捷地创作AR作品。论文主要研究工作有： （1）总结常规的AR开发流程优缺点，构建新的AR作品创作过程模型，并制定相应的术语规范。论文首先深入调研了AR快速创作平台的国内外现状，针对常规的AR作品开发流程总结为四大步骤，即“AR素材的建模、开发环境搭建、编程开发和作品发布”，对其中困难、复杂度高、繁琐的过程步骤模块化和封装，利用图形化编程技术，建立平台AR作品创作过程模型并整理出相关术语规范。 （2）提出一种AR作品元素的概念并实现其可视化表达方法。将常见的AR编辑对象属性分为虚拟模型、三维注册方法和模型动画，最终制作出统一的AR作品元素集，作为平台的AR设计基础；针对虚拟模型的动态加载问题，实现通过原生FBX、OBJ等模型文件的SDK接口进行数据的读取，并通过基于AABB包围盒的坐标调整算法完成导入模型的坐标一致性问题；提出并实现一种基于动作序列的三维模型的动画设计方法；针对三维注册方法接入ARFoundation开发包，实现基于标志图和平面检测两种注册方法。 （3）提出一种基于图形化编程技术的AR作品元素编辑方法。利用图形化编程的设计思路，首先定义图形化编程中的变量、运算和语句模块，将AR作品元素中的相关参数设计为可编程的对象，利用图形化思路将所有模块可视化为简易的可拼接块，定义图形模块拼接规则、翻译规则、解释规则，让AR作品元素间的逻辑和算法构建在拼图、拖拽、填充等过程中实现。 （4）设计并实现了本平台所使用的AR交互方法。包含有前端设计及基于事件触发的按钮交互方法；基于屏幕触点的数据变化设计并实现了6种AR屏幕手势，用于移动端的虚拟模型编辑和AR作品的浏览；基于单目RGB图像和卷积神经网络算法，设计并完成对3种静态手势的识别，丰富了AR交互方式。 （5）开发了一个移动增强现实作品创作的图形化编程平台软件。基于Unity3d引擎，以移动终端作为发布平台，设计并实现了文件解析器、AR编辑器、AR调试器和AR浏览器5个模块，案例结果比较表明，平台具有一定的便捷性、友好性。
增强现实;图形化编程平台;术语规范;三维注册;元素编辑
广东工业大学
硕士
机械工程
李晋芳
2021
中文
TP391.9
2021-10-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）