增强现实 (AR) 追踪方法需要在精度、计算成本和环境适应性之间取得平衡。常见的方法包括基于标记的追踪、无标记(基于 SLAM)的追踪以及基于传感器的追踪(例如,GPS、IMU)。每种方法在性能、设置复杂性和实际应用方面都有不同的权衡,因此适用于不同的用例。
基于标记的追踪依赖于预定义的视觉标记(例如,二维码)来锚定虚拟内容。它提供了高精度和低计算开销,因为系统只需要检测已知模式。然而,这种方法需要在环境中放置物理标记,限制了灵活性。例如,工业 AR 维护工具可能会在机器上使用标记进行精确对齐,但如果标记被遮挡或移除,系统就会失效。此外,基于标记的系统在照明或相机角度突然变化的动态环境中表现不佳,与其他方法相比鲁棒性较低。
无标记追踪(例如,SLAM - 同步定位与建图)使用相机和传感器实时映射环境,而无需预定义标记。这在非结构化环境中提供了更大的灵活性,例如通过 IKEA Place 等应用在房间中放置虚拟家具。然而,SLAM 需要大量的计算资源,特别是在移动设备上进行实时处理时,这可能会消耗电池或导致延迟。精度还取决于环境特征——纹理表面可以改善追踪,而空白墙壁或重复图案可能会导致漂移。例如,ARCore 和 ARKit 针对常见场景进行了优化,但在光线不足或缺乏特征的空间中仍然面临挑战。
基于传感器的追踪(例如,GPS、IMU)在户外或大规模 AR 应用中表现出色,例如《宝可梦 Go》,其中 GPS 将虚拟对象锚定到现实世界的位置。这种方法所需的场景准备最少,但牺牲了精度——GPS 精度通常限制在米级,不适用于需要毫米级对齐的应用。IMU(加速度计、陀螺仪)提供低延迟的姿态数据,但会随时间发生漂移,需要与其他传感器融合。例如,导航 AR 应用可能会结合 GPS 进行粗略定位,并结合基于相机的追踪进行精细调整,但这会增加系统复杂性和功耗。
开发者必须根据用例进行权衡:在受控环境中需要精度时选择基于标记的方法,在动态环境中选择无标记方法,或在牺牲精度以实现可扩展性时选择基于传感器的方法。混合方法(例如,将 SLAM 与 IMU 结合)可以减轻各自的缺点,但会增加集成复杂性。