3 张硬纸板 DIY《节奏光剑》全身追踪器

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。