Applying QR code to implementing Multi-marker Argument Reality 使用 QR Code 二維條碼實現多重標籤擴增實境技術 洪得翔

1. Applying QR code to implementing Multi-marker Argument Reality 使用QR Code二維條碼實現多重標籤擴增實境技術 洪得翔 Advisor: Shing-Min Liu Department of Computer Science and Information Engineering, National Chung Cheng University, Taiwan Introduction 　擴增實境技術是藉由指定的標籤(marker)來獲取與攝影機的相對位置，計算出轉移矩陣繼而繪出虛擬的3D圖形．但是傳統的擴增實境中必須先在code中寫好標籤跟3D圖形的對應關係，當使用者想要更換其他的3D模組或是呈現不同的效果時，就得更換成另外一個程式或是將code重新撰寫，大幅減低了擴增實境的實用性與便利性． 　　在本專題中針對此種情形提出了使用QRcode二維條碼 (Quick ResponseCode)替換傳統ARmarker的解決方案，利用QRcode儲存網址等資訊，使用者解碼之後才從上面的網址下載所對應的3D模組，便可讓使用者僅使用單一的程式就可以產生各種不同的3D動畫圖形，增加了擴增實境在廣告應用上的可能性；另外原本在QRcode本身的設計上是不支援多重標籤(multi marker)的應用，但在擴增實境的技術中，multi marker是一項很重要的技術．因此在本專題中同時也提出了實現QRcode在多重標籤上應用的方法． Results QR codesingle-marker: QR code multi-marker: Methodology Replacing traditional marker by QR code: 要繪製圖形在螢幕上我們必須計算出他的轉移矩陣，而要計算轉移矩陣的要點在於”四個位於邊角的點座標”以及”旋轉的情形” QRcode根據其編碼原則必定會有位於三個邊角的方形定位點，因此將這些定位點作為新的標籤，並且利用已知的三個定位點算出第四個虛擬的定位點座標． 　　除此之外我們還需要得到它的旋轉情形， 為此必須得知偵測到的每個定位點是分別代表 QRcode上面的哪個點，如此一來我們便可去 判斷它的缺口方向從而得知其旋轉的情況． Decoding code: 由於Decode的動作只是為了得到它內含的資訊，因此我們設計讓它只有當定位點的數量產生變化的時候才會重新Decode(例如更換新的QR code)，藉此來避免不必要的loading time． 　　若Decode出的訊息是個可供下載的網址的話就將3Dmodule下載到user端，下載完成後再由AR主程式去讀取3Dmodule就可產生我們所要的3D動畫；日後若要更換3D 動畫只需要更改其網址的server端存放的module即可． Applying multi-marker: 我們利用座標分析找出各個QRcode所屬的影像範圍，再個別做decoding以及讀取3Dmodule的動作，從而實現了QR code的multimarker設計，其演算法如下： (1)找出最近原點之定位點，尋找最接近且符合條件*之兩個定位點 (2)將找到的三點計算虛擬的第四點，將這四點所圍成影像範圍利用　　　　　OpenCV切割並存成圖片並且decoding，再從點集合中移除 (3)重複(1)、(2)的動作，直到全部的點都搜尋過了 ＊若三個定位點可形成等腰直角三角形，則我們將之視為同一個code Conclusion 使用者在程式執行期間可以隨時增加或移除QRcode標籤，也可以即時在server上更改code對應的3D模組，如此一來在未來若能增加類似觸發加值服務等應用－例如點選模組即可進入購買實品的網頁－則在生活上的應用相較傳統的擴增實境技術會更為廣泛實用． ARtoolkit本身設計上對於對稱的標籤處理上較弱，因此在影像產生的穩定性上就稍嫌不足，而多重標籤需要處理的定位點數量跟演算法都有點複雜，繼而增加了程式的負荷，而這個情況可能需要改進QRcode本身的設計才有辦法改善． Reference 1. Jiun-Tung Wang, “Design and Implementation of Argumented Reality System Collaborating with QR code” 2. Tai-Wei Kan, Chin-Hung Teng, Wen-Shou Chou, “Applying QR code in augmented reality applications” 3. Zxing - Multi-format 1D/2D barcode image processing library, http://code.google.com/p/zxing/ 4. ARToolKit Documentation, http://artoolkit.sourceforge.net/apidoc/index.html 5. OpenCV wiki, http://opencv.willowgarage.com/wiki/