基于Unity3D的AR汽车展示模型app的设计与实现

论文总字数：17201字

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景和意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3研究的主要内容 1

1.4论文组织和结构 2

第二章 移动增强现实的关键技术 3

2.1增强现实系统框架 3

2.2增强现实关键技术 4

2.2.1 智能显示技术 4

2.2.2 注册跟踪技术 4

2.2.3 虚实融合技术 5

2.2.4 人机交互技术 5

2.3本章小结 5

第三章 基于Unity3D的AR技术 6

3.1 Unity3D技术介绍 6

3.1.1 Unity3D重要概念 6

3.1.2 Unity3D常用脚本及事件函数 6

3.1.3 Unity3D常用API接口 6

3.1.4 Unity3D开发的优势 7

3.2高通ACAR开发工具包的使用 7

3.2.1 Vuforia概述 7

3.2.2 Vuforia框架及组件介绍 8

3.3 操作流程 9

3.3.1 总体流程 9

3.3.2 定制标识物 9

3.3.3 Unity3D场景搭建 10

3.4本章小结 11

第四章 AR汽车展示app的具体实现 12

4.1系统环境搭建 12

4.1.1 JDK的下载和安装 12

4.1.2 Android SDK的下载和安装 12

4.1.3 设置Unity3D Android SDK目录 12

4.1.4 Unity3D发布的APK设置 12

4.2系统设计 12

4.2.1 系统3D用户界面设计 12

4.2.2 系统详细设计 14

4.3实验结果 17

4.3.1 测试环境 17

4.3.2 测试流程和结果 18

4.4本章小结 21

第五章 总结 22

5.1工作总结 22

5.2未来展望 22

参考文献 23

致谢 24

基于Unity3D的AR汽车展示模型app的设计与实现

于今朝

，China

Abstract：Augmented Reality is a technology ,which combined with reality of information and virtual information. People is difficult in feeling the computer imitation out of the reality of information. Through this technology, this virtual electronic information can be transmitted to the real world, which people are able to feel, so that people experience the fun of the virtual world. In the article, 3d model is used by 3dsmax. Then, the scene is constructed with unity3D. The Vuforia engine is used to detect and track the marker feature points. According to the different car picture markers, the corresponding 3D model is drawn on the screen surface, The use of virtual buttons for the actual situation of interaction, to enjoy the experience,not feeling in real lives.

Key Words： Augmented Reality; Unity3d; combination of reality and virtuality

1. 绪论
   1. 研究背景和意义

増强现实（Augmented Reality，简称AR）可以根据摄像头的信息和状态，将虚拟的东西放置到现实中，能够使用户在虚拟的世界体验到与现实相融合的乐趣。AR技术不仅可以将人们感受到的现实信息传达出来，还能将电脑的虚拟信息传递出去，因为使得更加有趣，容易使人沉迷。AR技术于二十世纪六十年代被提出，AR的各方面研究也从此逐渐深入， AR技术的应用范围会越来越大，成为世界最新科技的明珠之一。

因为AR在游戏平台上面拥有极大地潜力，各行各业对此都很关注。2009年9月，apple公司便第一次在他们的智能手机中加入了对AR的支持，并对AR的实施做了很多的改进。

AR技术可以利用手机上的许多内含组件去得到信息。只要将照相机对准物体，即可在手机上显示信息和物体周围的场景，用户可以根据所提示的信息，进行大范围的欣赏，

将手机摄像头对着游玩胜地，就可以在手机上显示该胜地的全景，甚至于可以显示每个尽兴游客的留言。

随着互联网时代的进化，用户能够通过各种平台去收集、整理他们的信息，这很大程度上促进了AR技术的发展，这些方面的提升使AR技术与现实世界的融合更加自然。

• 1. 国内外研究现状

近年来，国内出现了很多对AR技术感兴趣的企业，他们基于Android，pc等众多平台。随着很多研发人员的研究和许多感兴趣的人们之前的交流，尽管国内对基于移动终端的AR技术的研究较晚，但是我国的AR技术也有了明显的变化。在游戏、旅游、广告宣传、展览等方面的研究是主要方向。

传统的AR技术采用三维注册实现虚实叠加，然而对于位置和方向追踪智能是单试点的，或者使用比较成熟的开发工具ARTookit进行标识物的识别，如果标识物移动速度很快或者被其他东西所遮挡，那么就不能产生叠加。而且只有完全出现在手机屏幕中，才能出现虚拟的事物。ARToolkit的标识物很多都是黑色或者白色的矩形标记，计算量不仅大，而且准确度不高，极大地限制了AR应用开发的丰富性，适用性较差。最近几年，Vuforia和Unity3D引擎的出现，逐渐成为学习人员的主要工具，为AR技术提供了宽广的舞台，而且它的标识物也不会受到复杂度的影响。

移动开发者可选的AR开发工具还是很多的，目前全世界著名的公司利用Vuforia技术，开发出来的应用超过了9500个，涉足美容、旅游、奢饰品和游戏等很多方面。

• 1. 研究的主要内容

根据实际情况，开发一个用于汽车展示的app。由扫描识别，模型构建、信息展示、特效展示等部分组成。理解Vuforia技术的原理，并学会如何在Unity3D中使用。接着使用3dsmax对汽车模型进行建模，调整和美化。并将模型导入Unity3D当中进行整体环境的构建。识别出的汽车实体模型。对于虚拟出来的场景，可以对汽车可以进行远景和近景的观察，并且可以围绕着汽车模型进行360度的观察。而且还可以点击按钮，从而把场景切入到汽车内部，对汽车内部进行细致地了解，并能调出它的参数显示，进行一些放大，还原的操作。还能观看汽车在平时街道上的跑动情况，以及特殊天气下的效果。通过这些操作之后，可以使顾客更加地了解该种汽车的综合性能。

• 1. 论文组织和结构

本文共分为五章：

第一章是文章的绪论部分，对课题的背景进行了具体的介绍，并较为系统的阐述了AR技术在我国和其他国家的发展情况，并对本论文的其他章节安排做了详细地描述。

第二章主要对AR技术中相关理论和技术做了详细地介绍。说明了AR系统中所应用的主要技术和其框架，并作为本课题研究的理论与技术基础。对后续功能的实现起着极其重要的作用。

第三章引入了Unity3D技术和开发工具包Vuforia，具体介绍了他们的运行环境，内容和使用方法等。

第四章开发了AR汽车展示模型的app的具体实例，介绍了AR系统从头到尾制作的全过程和想法，并对制作的app进行了测试。

第五章利用前文所提到的技术进行了AR汽车展示app的开发，并且详细地及介绍了JDK、SDK以及Unity的搭建过程。接着介绍了对于该系统界面的详细设计和内部逻辑的构建。最后对实验结果进行了多方面条件测试。

第二章 移动增强现实的关键技术

2.1 增强现实系统框架

AR也叫作混合现实，是从虚拟现实的基础上发展而来的。可以将虚拟电子生成的物体和虚拟的场景以及提示叠加在现实场景之中，是一种利用电子技术来实现对人们对现实的感知的一种特殊技术。AR系统的研发包含了众多学术理论。下图2-1所示即为AR系统的具体框架示意图：

图2-1 AR系统具体框架示意图

AR系统需要对传感器的数据进行及时准确的识别，以及三维注册，而并不需要展示一个完完整整的景象。因而，它需要很多特定的软件和硬件的支持才可以进行。

在移动这个新的领域，现在的AR系统具有信号增强、虚实连接、及时反映等特征。其大致的工作流程如下：

（1）即时地对场景的各种物理信息进行获取；

（2）识别传感器传输过来的各种数据；

（3）生成虚拟的对象；

（4）在终端显示景象。

一个比较完整的AR系统通常由软件系统和硬件系统组合而成。其中软件系统的4个模块是：

（1）目标识别模块：确定虚拟场景和现实场景地位置关系；

（2）跟踪注册及位畳信息标定模块：确定摄像机等显示设备在现实世界中的方位和状态等物理信息。

（3）三维图形渲染模块：AR提供虚拟图像，丰满现实世界的场景；

（4）智能显示模块：综合显示虚拟和现实的图像；

2.2 增强现实关键技术

2.2.1智能显示技术

AR系统的基本 技术之一就是智能显示技术。通常说来， AR的显示技术可以分成下面这几类：头戴虽示器、手持式显示器和普通显示器。

头戴显示器：如今很多人都使用头戴显示器显示现实的世界，主要原因是头戴显示器体验感最好。用于AR系统的头戴显示器能够很轻易地看到周围的真实环境。

手持式显示器：如今凭借众多的网络和供应商提供的信息，就可以利用摄像机，在终端的手持式显示器上显示众多的内容。经常玩耍的好友的地理位置，开车时需要加油的加油站的具体位置，想买商品时的介绍信息等。

普通显示器：AR系统也可采用最普通显示器显示。用户需要戴上相应的设备（例如立体眼镜等）才能感受到输出的三维图像。

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