近年來擴增實境的應用與研究像雨後春筍般湧現,國內外已廣泛應用於教育、遊戲與廣告等。在以往的擴增實境系統中,標記僅提供追蹤及辨識之用,它們並不包含其他資訊。因此任何標記與標記相對應的虛擬物件都必須預先註冊於系統中以供系統執行時使用。目前常見的擴增實境系統與研究大部分更以自行設計的標記作為辨識對象,它們並非通用的標記或條碼,在使用上有其侷限性,難以藉此開發出多樣與新奇的應用。
QR Code為一廣泛使用之二維條碼並擁有高容量等優勢,因此若將其結合擴增實境技術必能應用至許多層面。在本研究中,我們結合了QR Code與擴增實境兩樣技術,除了開發以QR Code為擴增實境標記的追蹤與辨識技術外,也透過國內外研究的分析,設計一個多用途的擴增實境架構。本架構不僅限於單一QR Code的使用,尚考量到多重QR Code的擴增實境應用。當使用者以行動裝置拍攝數個QR Code時,系統可以正確解析主要顯示用的QR Code之內容,並下載後視覺化呈現虛擬物件。其他的QR Code能個別顯示次要的內容,並整合至主要顯示物件。除此之外,QR Code亦可作控制之用,例如可用來操控虛擬物件的大小、顏色或是材質貼圖等。本多用途擴增實境架構另一個主要目的是希望讓不同內容提供者藉由本架構能互相整合各自的數位內容,而不需彼此間技術上之磨合。此舉能讓內容提供者只需專注於內容的設計不需擔心技術問題,進而開發出更多有趣的應用。

The field of Augmented Reality (AR) has grown and progressed remarkably in recent years and many useful AR applications have been developed focusing on different areas such as game, education and advertisement. However, most of these AR systems are designed for closed applications with particular markers, limited number of users and restricted digital contents. Hence, they are inappropriate for public environment with diverse digital contents. 
In this work we aim at developing a comprehensive framework that can integrate 3D contents from different providers into an AR demonstration. The main purpose of this framework is that we want to separate content providers from sophisticated AR technology so that they only need focusing on content creation and getting rid of the technology issues of setting up an AR system. We expect that with this system different contents can be integrated seamlessly in the AR system even the content providers do not know what the other contents to be integrated are. To achieve this goal, all the control information required for AR joint demonstration must be defined and embedded in the marker. In our system, we use a universal 2D barcode, the QR Code, as our AR marker as its information capacity is sufficient large to afford our application and is widely used in many countries. Besides, QR Code has many advantages that familiar AR marker do not have for public applications. Thus, based on this framework many useful and interesting AR applications can be developed in the areas of commerce, industry and many others.

 

這邊很容易導致誤解,我們要做的事不是單純以PR(圖形辨識)的方式將QR Code作為AR Marker而已。若是這樣,當有一個新的QR Code要讓系統辨識時,還是必須預先將該新的QR Code的pattern註冊於資料庫中,程式才會認得。而在本研究中,是追蹤QR Code的三個Alignment Pattern,以定位出三個alignment pattern組成的QR Code,接著解析QR Code所蘊藏之資訊,以該資訊儲存的是Model的網址為例,系統便可下載該Model,最後依照QR Code Pattern的三維資訊將Model繪製於QR Code上方。這樣做的好處簡單來說在於:

1. Model隨時可遠端更改或置換(因為存在網路上)

2. 通用性高(QR Code為二維條碼中相當流行的一種,而目前AR系統絕大部分使用stand-alone的Marker,要普及應用有他的難度存在。另外,通用性高的好處在於,即使是十年前就已經印製的QR Code,只要提供者仍然能管理該QR Code中記錄的網路位址,並在該位址放上數位內容或Model,系統便可接受並正確呈現AR內容)

3. QR Code有容錯率(即使有部分污損仍可成功辨識)與高儲存空間的彈性(當然, 儲存資訊越多 pattern面積越大, 容易導致讀取失敗)

4. 傳統Marker-based AR需要預先在系統資料庫中註冊哪一個AR Marker出現時要呈現哪個model。而當資料庫中記載許多marker與marker相對應之model時,當系統需要逐一辨識marker是否記錄於資料庫中,可能產生之效率問題。再者,同一marker在不同的電腦中,可能會呈現出不相同的model或數位內容(ex. A電腦將印有Hiro字樣的marker對應車子的model,但B電腦卻是將印有Hiro字樣的marker對應房子的model,此時拿同一marker在不同電腦將會有不同的結果),這將限制了該系統僅能於封閉系統中使用。

 


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約於今年(2010)初日本有一建築,mapping QR Code pattern 於大樓的外牆作為廣告的手法。當使用者以行動裝置拍攝這個QR Code時,可以即時看見該棟建築內的人員所發出的twitter訊息。

個人認為這類型應用對於房地產、建商或許是非常有宣傳效果的,當一個新的建築物需要三五年才會蓋好,那麼廠商能放置一個大型的QR Code於工地旁,使用者便能在還沒蓋好的幾年間,透過手機拍攝QR Code查看房子蓋好後之情景。

 


 

加拿大(?)學者Fiala(2007)也有將model置放於網路上的想法,且該系統選擇使用ID-based的AR marker,原因在於可以有效減少圖形比對所花的系統效能,但該系統仍然使用stand-alone的方式。而筆者在研一(2007)時,對於將通用條碼QR Code作為AR marker之用的想法有所成形,但實際開始Run(2008)並寫成論文(2009)則是進展緩慢。進度遲緩的原因很多(東摸西摸..怪自己),但因為QR Code的彈性很大,所以後續發展的可能性還很多。而做到行動裝置上,更能配合Location-based的技術,將有更多應用。

以下為筆者於研究所期間與指導教授一同撰寫的poster,有興趣的可參考之:

Applying QR code in augmented reality applications
A framework for multifunctional Augmented Reality based on 2D barcodes

 

 


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