如何构建一个简单的增强现实Android应用程序？

简介

增强现实（Augmented Reality, AR）是将虚拟信息与现实世界场景融合的一种技术。随着智能手机和平板电脑的普及，开发AR应用程序变得越来越容易。本文将介绍如何构建一个简单的AR Android应用程序。

基础知识

在开始构建AR应用程序之前，需要了解以下基础知识：

• Android开发基础知识
• AR基础知识
• 计算机视觉基础知识

本文主要关注AR方面的知识，因此假定您已经了解Android开发基础知识。如果您不熟悉Android开发，请先学习相关知识。

开始构建

本节将介绍如何构建一个简单的AR Android应用程序。在本文中，我们将使用Vuforia SDK来实现AR功能。

步骤1：创建一个新项目

创建一个新的Android项目，选择空白活动。然后在module级别的build.gradle文件中添加Vuforia依赖。

dependencies {
    // 添加Vuforia SDK依赖
    implementation 'com.vuforia.engine:VuforiaEngine:10.0.0'
}

步骤2：创建Vuforia活动

在项目中创建一个新的活动，用于显示Vuforia相机预览和AR效果。在活动中添加以下代码：

public class VuforiaActivity extends AppCompatActivity implements Vuforia.InitCallback {

    private VuforiaSession mVuforiaSession; // VuforiaSession是一个自定义的类，稍后我们将创建它

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_vuforia);

        // 初始化Vuforia引擎
        Vuforia.init(this, Vuforia.GL_20, this);
    }

    @Override
    protected void onResume() {
        super.onResume();

        // 开始Vuforia会话
        mVuforiaSession = new VuforiaSession(this);
        mVuforiaSession.start();
    }

    @Override
    protected void onPause() {
        super.onPause();

        // 停止Vuforia会话
        mVuforiaSession.stop();
        mVuforiaSession = null;
    }

    @Override
    public void onInitDone() {
        // Vuforia引擎初始化完成
    }

    @Override
    public void onInitFailed(VuforiaInitError error) {
        // Vuforia引擎初始化失败
    }

}

步骤3：创建VuforiaSession类

创建一个名为VuforiaSession的新类，用于管理Vuforia会话。在VuforiaSession类中添加以下代码：

public class VuforiaSession implements Camera.PreviewCallback {

    private final Activity mActivity;
    private Camera mCamera;
    private final VuforiaRenderer mRenderer;

    public VuforiaSession(Activity activity) {
        mActivity = activity;

        // 创建相机预览
        mCamera = Camera.open();
        Camera.Parameters parameters = mCamera.getParameters();
        parameters.setPreviewSize(640, 480); // 设置预览大小
        mCamera.setParameters(parameters);
        mCamera.setPreviewCallback(this);

        // 创建渲染器
        mRenderer = new VuforiaRenderer(activity);
    }

    public void start() {
        // 开始相机预览
        mCamera.startPreview();

        // 开始渲染
        mRenderer.start();
    }

    public void stop() {
        // 停止相机预览
        mCamera.stopPreview();
        mCamera.release();
        mCamera = null;

        // 停止渲染
        mRenderer.stop();
    }

    @Override
    public void onPreviewFrame(byte[] data, Camera camera) {
        // 处理相机预览帧
    }

}

步骤4：创建VuforiaRenderer类

创建一个名为VuforiaRenderer的新类，用于渲染Vuforia相机预览和AR效果。在VuforiaRenderer类中添加以下代码：

public class VuforiaRenderer implements Renderer {

    private static final int NUM_TARGETS = 1;
    private int mCurrentTargetIndex = -1;
    private final Vector<Trackable> mTrackables = new Vector<>();
    private final Activity mActivity;
    private final SampleApplicationSession vuforiaAppSession;
    private final SampleApplicationGLView mGlView;
    private final SampleAppRenderer mRenderer;
    private final boolean mUseExtendedTracking;

    public VuforiaRenderer(Activity activity) {
        mActivity = activity;

        // 创建Vuforia会话和GLSurfaceView
        vuforiaAppSession = new SampleApplicationSession(this);
        mGlView = new SampleApplicationGLView(activity);
        mGlView.setRenderer(this);

        // 创建渲染器
        mRenderer = new SampleAppRenderer(this, activity);
        mRenderer.setTextures(0, 0, 0, 0, 0, 0);

        // 开启扩展跟踪
        mUseExtendedTracking = vuforiaAppSession.getSettings().getBoolean(
                SampleApplicationSession.SETTING_EXTENDED_TRACKING);
    }

    public void start() {
        // 开始Vuforia会话
        vuforiaAppSession.initAR();

        // 加载数据集
        DataSet dataSet = vuforiaAppSession.getmDataSet();
        if (dataSet == null) {
            dataSet = vuforiaAppSession.loadDataSet("空中花园.xml",
                    Vuforia.STORAGE_APPRESOURCE);
        }
        if (dataSet != null) {
            mTrackables.addAll(dataSet.getTrackables());
        }
    }

    public void stop() {
        // 停止Vuforia会话
        vuforiaAppSession.stopAR();
        vuforiaAppSession.deinitAR();
    }

    @Override
    public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
        // 创建Vuforia渲染器
        vuforiaAppSession.onSurfaceCreated();
        mRenderer.onSurfaceCreated(gl, config);
    }

    @Override
    public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) {
        // 更新Vuforia渲染器
        vuforiaAppSession.onSurfaceChanged(width, height);
        mRenderer.onConfigurationChanged(mUseExtendedTracking);
    }

    @Override
    public void onDrawFrame(GL10 gl) {
        // 渲染Vuforia相机预览和AR效果
        GLES20.glClear(GLES20.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GLES20.GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
        vuforiaAppSession.onUpdate();

        State state = TrackerManager.getInstance().getStateUpdater().updateState();
        if (state.getNumTrackableResults() > 0) {
            TrackableResult result = state.getTrackableResult(0);
            Trackable trackable = result.getTrackable();
            int targetIndex = mTrackables.indexOf(trackable);
            
            // 更新当前跟踪目标
            if (targetIndex != mCurrentTargetIndex) {
                mCurrentTargetIndex = targetIndex;
                mActivity.runOnUiThread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        // 处理跟踪目标变换事件
                    }
                });
            }
            
            // 绘制AR模型
            mRenderer.renderFrame(state, result.getPose());
        } else {
            mCurrentTargetIndex = -1;
            mRenderer.renderFrame(state, null);
        }
    }

}

步骤5：创建AR模型

创建一个AR模型，以便在跟踪目标上显示。在这里，我们使用的是一个简单的立方体模型。将模型文件放置在项目的assets目录中，并创建一个名为SampleApplicationSession的新类，用于加载和卸载数据集。

步骤6：测试AR应用程序

编译并运行AR应用程序，在相机预览中将跟踪目标对准跟踪区域。AR模型将出现在跟踪目标上方。

总结

本文介绍了如何构建一个简单的AR Android应用程序。AR技术是非常有前途的，将为用户带来前所未有的沉浸式体验。