基于Unity3D 的Vuforia SDK开发基础教程

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前言

　　增强现实技术是当前信息技术领域的一项重要的综合性技术，融合了模式识别、计算机图形学等多个学科的知识。今天我们就和大家一起来看一下，这个技术到底可以带给我们什么吧。

 

　　左边是通过手机观看图片，可以看到叠加在背景图片上的栩栩如生的恐龙，右图是使用微软Hololens所获得的增强现实场景。由于微软Hololens这类产品还使用了SLAM等空间建模与跟踪技术，做起来比较复杂，所以我们主要集中在左图所示的基于图案的AR应用。

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　　今天的主要任务是自己动手从头做一个基于Unity3D和Vuforia SDK 平面跟踪模块的增强现实应用。

　　所需环境：

　　Windows 10（64-bit）操作系统、Unity 3D 5.4.1 f1（64-bit）、Vuforia 6 SDK

　　这里需要对开发环境进行简要的说明。

　　（1）首先Windows系统和Mac OS 都是可以的，我平时用Windows 10，所以就以此为例子来进行讲解。当然Win7、Win8 也都是可以的。目前虽然也有支持Linux的Unity3D 非官方版本，但是将Vuforia导入后运行会报错，目前还没解决。所以推荐使用Windows或者Mac OS。

　　（2）Unity3D从Unity 5 开始分为了32位版本和64位版本，如果你的计算机是64位系统，可以自由选择，但是注意，Vuforia SDK只有到Vuforia 6才开始支持64位的Unity。这也就意味着，如果你使用VuforiaSDK之前的一些版本，例如Vuforia 4和Vuforia 5，你就只能使用32位的Unity了。

　　我们现在默认你已经有了一个合适的版本的操作系统了，例如win10 64位。下面开始一步一步完成我们的预定任务吧。

1 下载Unity 3D

https://store.unity.com/cn/?_ga=1.18936120.1875984010.1467707827

　　打开Unity商店网址，会看到如下的界面。

　　选择免费的个人版，点击进入。

　　可以直接点击下载安装程序，也可以点击底部最右侧的“Unity旧版本”。我一般会选择后者，因为这样就可以自由选择要安装的版本。开发中最好采用一样的版本，否则在打开别的程序的时候总会根据Unity版本重新生成工程，来回转换难免不会出现什么隐含的Bug。点击“Unity旧版本”后，实际上看到的列表中也包含最新的版本。

　　根据你的系统选择相应的版本下载即可。例如我的是Win10 64位，我就点击5.4.1的“下载（Win）”按钮，选择Unity编辑器（64位）下载。我没有选择最新的版本，因为我已经有其他的程序是使用这个版本编辑的。如果你喜欢最新版，完全可以下载最新版，都是没问题的。

　　之后在你的下载目录会有“UnitySetup64-5.4.1f1.exe”这个文件，双击运行。一路点继续，到安装路径的页面可以更改安装路径，其他都默认即可。安装完后，如果没有使用破解补丁破解，界面是灰白色的，破解后是深灰色的。其实使用功能上没什么区别，反正现在有了免费的个人版，对于我们做研究来说，破解与否没差别。

　　第一次打开Unity可能需要登陆账号，可以随便注册一个登陆即可。点击“NEW”，输入工程名和路径，点击“Create project”。可以看到一个空工程就建立好了。

2 下载Vuforia 6

2.1 下载Vuforia 6 SDK

https://developer.vuforia.com/downloads/sdk

　　当前SDK最新的版本是Vuforia 6。SDK选项卡下有不同平台的开发包。Samples选项卡下有不同平台的例程，你可以在熟悉使用SDK后自己下载使用，其中就包括平面跟踪和物体跟踪等常见功能。

　　点击Download for Unity，下载到本地，下载路径最好是纯英文的，否侧导入unity时会报错。如果需要注册账号，就注册一个，并且要记录下来。因为以后管理秘钥和数据库还会用到。

2.2 申请License

　　点击Develop选项卡下的License Manager选项卡，点击Add License Key。

然后选择相应的信息，如下图，并输入一个App Name。

　　

　　点击Next，出现确认信息界面，再确认即可。

　　然后回到License Manager面板，发现已经有了刚刚建立的MyFirstAR（你肯定用的是其他的名字吧，都是可以的）

　　点开这个刚刚建立的条目，显示如下。

　　把上面这一大段字符复制到本地保存起来，以备以后使用。

2.3 建立数据库

　　点击Develop下的Target Manager选项卡，会看到如图所示。

　　然后点击Add Database，在弹出的对话框中输入名字，并选择Type为Device，然后Create。

　　然后Target Manager中会显示新添加的数据库，打开它，显示如下。

　　点击Add Target来添加自己的标志图，作为被跟踪的标志板。

　　由于我使用的是平面标志板，所以Type中选择Single Image，File选择自己准备好的图像。我是选择了一个龙珠人物的图像。图像要求纹理复杂并且不能是对称的。Width要求输入图像的宽度。我使用的图像打印出来是0.4m，所以为了符合实际尺寸，我就将宽度设置为了0.4。这里需要知道，unity里面默认的单位是米。然后点Add，就成功将图案上传到服务器了。

　　如上图，我们建立的数据库中已经有了添加的图像，并且评分为5星，表明图像上特征点很多，适合作为标志图案。然后点击Download Database（All），选择开发平台为Unity Editor。

3 建立AR工程

　　打开之前建立的空工程，导入下载的Vuforia 6 SDK和下载下来的数据库。

　　依次选择Assets——Import Package——Custom Package，分别导入上述文件（vuforia-unity-6-0-117.unitypackage和MyDataset.unitypackage，也许你用的是其他的名称，只要选对相应文件即可）。

　　将当前场景保存为AR.unity，然后找到Project下的All Prefabs，点击会在右侧显示下图。

　　将ARCamera和ImageTarget两个都拖放到Hierarchy中，点击刚拖进来的ImageTarget，在右侧的Inspector中找到C#脚本ImageTargetBehaviour，其下拉选项的Database选择“MyDataset”，ImageTarget就选择你的图片名，其他默认。

　　然后在Hierarchy中点击ARCamera，在右侧的C#脚本Vuforia Behaviour下拉选项中找到App License Key，将申请的License key复制到方框中。找到Database Load Behaviour脚本，勾选Load MyDataset Database，然后它下面会出现Activate，也勾选上。

　　现在所有的软件设置已经完成，现在需要在场景中叠加一些虚拟物体。我们先创建一个Cube，并将它作为ImageTarget的子物体，调整位置和大小，如图所示。

　　保证你的摄像头是正常连接上的。查看的方法是，点击Hierarchy中的ARCamera，然后查看右侧Inspector中的WebCamBehaviour脚本是否检测到了Camera Device。如图，我的摄像头采用的是Logitech HD Pro C920。

　　一切就绪后，保存场景，并点击运行按钮。可以看到，虚拟的方块已经正确叠加到实际的标志板上了。

　　一个方块貌似有些简陋，于是从网上下载了一个游戏中的NPC角色模型，替换cube，效果如图。

　　Enjoy it！从此开始快乐的增强现实应用开发之旅吧！

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小结

　　今天从头讲述了怎样搭建基于Unity的Vuforia开发环境，并且进行了最基本的基于平面标志板的AR测试。有了这个基础，读者还可以进行3D物体跟踪实验以及其他一些高级功能。程序要发布到安卓手机或iOS，可以参考其他一些教程。现在，Vuforia也支持发布UWP应用了。如果你用的是Windows 10，可以发布Windows store应用，部署到自己的PC上，当然这还需要额外的配置哦。