基于雾计算的AR方案设计与平台实现

作     者：王永鹏 

作者单位：北京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：纪晓东

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：增强现实 雾计算 Unity AR 目标检测 Web AR 

摘      要：增强现实(Augmented Reality,AR)技术可将文字、图像、视频、3D模型等虚拟信息叠加到用户所见的真实场景中,呈现虚实融合的体验。但是现阶段AR技术仍存在以下问题:(1)缺乏AR示范性应用,过度依赖专用AR设备;(2)基于云计算的AR应用时延较高,影响用户体验;(3)缺乏AR应用模块级部署方案。为此,本文设计了一种基于雾计算的AR方案,开发了轻量级的Web AR应用平台和面向Android端的人脸AR应用。本文主要工作及贡献如下:1.针对基于云计算的AR方案时延高和回传带宽需求大的问题,提出了一种基于雾计算的AR方案。首先对AR应用的功能模块组成进行了仔细地剖析,然后提出了一种使能协作缓存和协作计算的云雾协同AR应用架构基于此进一步分析了 AR应用模块的部署方案。最后根据所提架构,提出了一种基于雾计算的自适应AR模块部署方案,在综合考虑网络时延、带宽和计算资源可用性下,所提方案将AR应用涉及的目标检测、运动物体跟踪以及3D模型获取等模块灵活部署在用户终端、雾计算节点和云端,以提升AR应用整体性能。2.针对消费级AR应用缺乏、专用AR设备成本高的问题,开发了适配Android端的AR应用以及轻量级、跨平台的Web AR应用服务平台。二者可视为研究内容一中灵活部署方案的具体实施例。Android AR 应用基于 HUAWEI AR Engine sdk 开发包和 Unity 3D 引擎进行开发,可实现在人脸检测的基础上叠加AR效果。为了进一步降低对终端的处理能力要求,Web AR服务平台提供了一种Web AR应用模板化生成方法,用户在服务平台上只需通过简单的配置操作即可生成定制化的Web AR应用,提升了 AR应用开发和使用的便捷性。