如何在 Flutter 中构建增强现实应用

AR 应用程序为我们在相机上的体验添加数据或视觉效果。流行的示例包括 Instagram 过滤器、Snapchat 过滤器、各种地图应用程序等。

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AR 允许用户将虚拟对象放置在现实世界中，然后与它们进行交互。AR 应用程序将（我认为）在游戏中特别流行——像 Microsoft Hololens 和 Google Glass 这样的 AR 耳机设备提供真正的游戏体验，购物和工业领域。

也许我们中的一个人可以构建一个应用程序，我可以使用它轻松检查适合我的帽子类型？老实说，在购买和退回不满意的东西之前，我真的需要它。看，AR 可以帮助我们在家中轻松尝试。

在今天的文章中，我们将一起来学习以下内容：

  • 什么是 ARCore？
  • 什么是 ARKit？
  • 什么是 ar_flutter_plugin
  • 如何使用上述插件？

注意，学习本教程需要我们对 Flutter 有一些基本的知识。如果你是 Flutter 新手，请通过Flutter官方文档了解一下。

1、什么是 ARCore？

ARCore 是 Google 的平台，可让我们的手机感知环境、了解世界并与信息交互。并提供一些可跨 Android 和 iOS 设备访问的API ，从而实现共享的 AR 体验。

以下是 ARCore 支持的设备要求。

  • IOS系统，需要苹果手机的系统在iOS 11.0 或更高版本上。
  • Android 系统，需要安卓手机设备的系统在 Android 7.0 或更高版本的 Android 系统。

谷歌的 ARCore 文档是这样说的：“从根本上说，ARCore 做了两件事：在移动设备移动时跟踪它的位置，并建立它对现实世界的理解。”

如果您正在寻找一些实际使用 ARCore 的示例，请查看这些使用 ARCore 的应用程序。其中一些应用 ARCore 来查看您自己空间中的电子商务产品的尺寸，例如宜家目录，而另一些则是基于娱乐的，例如星球大战 AR 游戏。

2、什么是 ARKit？

ARKit 是 Apple 的一套工具，可让您为 iOS 构建增强现实应用程序。在 iOS 11.0 或更高版本上使用 Apple A9 或更高版本（iPhone 6s/7/SE/8/X、iPad 2017/Pro）的任何人都可以使用 ARKit。对于某些功能，需要 iOS 12 或更高版本。

如果您正在寻找一些 ARKit 动作，请查看 Swift Playground。这是一款专为 iPad 和 Mac 打造的应用，让学习 Swift 变得有趣。

ARKit 与 ARCore 有许多相似之处，它们的主要区别在于其 Apple 独有的支持与 SceneKit 和 SpriteKit 配合得很好。我们可以从此处了解有关 ARKit 的更多信息。

3、开始入门

我们可以从此下面的地址处下载包含所有预构建 UI 的入门应用程序，https://github.com/himanshusharma89/arcore_example/tree/starter

在编辑器中打开它，然后构建并运行应用程序：

启动项目的文件结构如下所示：

  • main.dart – 整个应用程序的入口点
  • homeView.dart - 这包含主视图，有一个导航到 AR 视图屏幕的按钮
  • localAndWebObjectsView.dart - 屏幕显示从本地和 Web 获取 3D 对象的用法

什么是 ar_flutter_plugin？

ar_flutter_plugin（https://github.com/CariusLars/ar_flutter_plugin） 是一个用于 AR 的 Flutter 插件，支持 Android 上的 ARCore 和 iOS 设备上的 ARKit。你同时得到两个！显然，这是一个优势，因为您不必为另一个选择开发。

此外，您可以从此地址（https://github.com/CariusLars/ar_flutter_plugin#plugin-architecture）了解此插件架构内容。

设置插件

01）、添加 Flutter 依赖

在 pubspec.yaml 文件中添加 ar_flutter_plugin：

...
dependencies:
flutter:
  sdk: flutter
ar_flutter_plugin: ^0.6.2
...

02）、安卓配置

更新应用级 build.gradle 文件中的 minSdkVersion：

android {
   defaultConfig {
       ...
       minSdkVersion 24
   }
}

或者在 Android 目录下的 local.properties 文件中添加 minSdkVersion：

flutter.minSdkVersion=24

并更新应用级 build.gradle 文件：

android {
   defaultConfig {
       ...
       minSdkVersion localProperties.getProperty('flutter.minSdkVersion')
   }
}

03）、iOS 配置

如果您在 iOS 中遇到权限问题，请在您的 iOS 目录中添加以下 Podfile：

post_install do |installer|
   installer.pods_project.targets.each do |target|
     flutter_additional_ios_build_settings(target)
     target.build_configurations.each do |config|
       # Additional configuration options could already be set here
       # BEGINNING OF WHAT YOU SHOULD ADD
       config.build_settings['GCC_PREPROCESSOR_DEFINITIONS'] ||= [
         '$(inherited)',
         ## dart: PermissionGroup.camera
         'PERMISSION_CAMERA=1',
         ## dart: PermissionGroup.photos
         'PERMISSION_PHOTOS=1',
         ## dart: [PermissionGroup.location, PermissionGroup.locationAlways, PermissionGroup.locationWhenInUse]
         'PERMISSION_LOCATION=1',
         ## dart: PermissionGroup.sensors
         'PERMISSION_SENSORS=1',
         ## dart: PermissionGroup.bluetooth
         'PERMISSION_BLUETOOTH=1',´
         # add additional permission groups if required
       ]
       # END OF WHAT YOU SHOULD ADD
     end
   end
 end

用法

在继续之前，您需要了解以下 API：

  • ARView：使用 PlatformARView 创建与平台相关的相机视图
  • ARSessionManager：管理 ARView 的会话配置、参数和事件
  • ARObjectManager：管理一个 ARView 的所有节点相关的动作
  • ARAnchorManager：管理锚功能，如下载处理程序和上传处理程序
  • ARLocationManager：提供获取和更新设备当前位置的能力
  • ARNode：节点对象的模型类

您可以从以下地址处了解更多 API。https://pub.dev/documentation/ar_flutter_plugin/latest/

使用本地或远程对象

最基本的用途之一是将 3D 对象从资产或网络放置到屏幕上。

为此，您需要在 pubspec 文件中提供 .gltf 或 .glb 文件，如下所示：

什么是 glTF 或 GLB 文件？

glTF 是 3D 模型和场景的图形语言传输格式。它有两个扩展：

  • .gltf：以 JSON/ASCII 格式存储场景描述，包括节点层次结构、相机和材质
  • .glb：以二进制格式存储模型描述

您可以从此地址（https://en.wikipedia.org/wiki/GlTF）处了解有关 glTF 的更多信息。

现在，转到 localAndWebObjectsView.dart 文件并创建以下变量：

late ARSessionManager arSessionManager;
late ARObjectManager arObjectManager;
//String localObjectReference;
ARNode? localObjectNode;
//String webObjectReference;
ARNode? webObjectNode;

接下来，使用 ARView 小部件更新空容器，如下所示：

ARView(
onARViewCreated: onARViewCreated,
)

在这里，您将 onARViewCreated 方法用于小部件的 onARViewCreated 属性：

void onARViewCreated(
  ARSessionManager arSessionManager,
  ARObjectManager arObjectManager,
  ARAnchorManager arAnchorManager,
  ARLocationManager arLocationManager) {
// 1
this.arSessionManager = arSessionManager;
this.arObjectManager = arObjectManager;
// 2
this.arSessionManager.onInitialize(
      showFeaturePoints: false,
      showPlanes: true,
      customPlaneTexturePath: "triangle.png",
      showWorldOrigin: true,
      handleTaps: false,
    );
// 3
this.arObjectManager.onInitialize();
}

在上面的代码中，您正在执行以下操作：

  • 定义 arSessionManager 和 arObjectManager 变量
  • 使用 ARSessionManager 的 onInitialize 方法设置会话属性
  • 这些设置用于可视化特征点、平面、世界坐标系等。在这里，您使用 customPlaneTexturePath 来引用您的 pubspec 中定义的资产。

另外，使用 ARObjectManager 的 onInitialize 来设置管理器。

创建和删除本地对象

现在，我们需要使用“添加/删除本地对象”按钮使用 onLocalObjectButtonPressed 回调创建或删除 localObjectNode，如下所示：

Future onLocalObjectButtonPressed() async {
// 1
if (localObjectNode != null) {
  arObjectManager.removeNode(localObjectNode!);
  localObjectNode = null;
} else {
  // 2
  var newNode = ARNode(
      type: NodeType.localGLTF2,
      uri: "assets/Chicken_01/Chicken_01.gltf",
      scale: Vector3(0.2, 0.2, 0.2),
      position: Vector3(0.0, 0.0, 0.0),
      rotation: Vector4(1.0, 0.0, 0.0, 0.0));
  // 3
  bool? didAddLocalNode = await arObjectManager.addNode(newNode);
  localObjectNode = (didAddLocalNode!) ? newNode : null;
}
}

在这里，我们完成了以下操作：

检查localObjectNode是否为null，如果不为null则删除本地对象。

通过提供本地 glTF 文件路径和类型以及包含节点的位置、旋转和其他变换的坐标系来创建一个新的 ARNode 对象。

将 newNode 添加到 ARView 的顶层（如 Stack）并将其分配给 localObjectNode。

NodeType 是一个枚举，用于设置插件支持的节点类型，包括 localGLTF2、webGLB、fileSystemAppFolderGLB 和 fileSystemAppFolderGLTF2。

添加远程对象

接下来，您需要使用带有 onWebObjectAtButtonPressed 回调的 Add / Remove Web Object 按钮，如下所示：

Future onWebObjectAtButtonPressed() async {
if (webObjectNode != null) {
  arObjectManager.removeNode(webObjectNode!);
  webObjectNode = null;
} else {
  var newNode = ARNode(
      type: NodeType.webGLB,
      uri:
          "https://github.com/KhronosGroup/glTF-Sample-Models/raw/master/2.0/Duck/glTF-Binary/Duck.glb",
      scale: Vector3(0.2, 0.2, 0.2));
  bool? didAddWebNode = await arObjectManager.addNode(newNode);
  webObjectNode = (didAddWebNode!) ? newNode : null;
}
}

上述方法与 onLocalObjectButtonPressed 方法类似，只是 URL 有所不同。在这里，URL 以来自网络的 GLB 文件为目标。

如果要跟踪 3D 对象的位置或姿势变化，则需要为此定义锚点。锚点描述或检测现实世界中的特征点和平面，并简单地让您在世界中放置 3D 对象。

注意，特征点是图像中的独特位置。例如，角落、路口等。

即使环境随时间发生变化并影响应用程序的用户体验，这也可确保对象保持在其放置的位置。

最后，使用 dispose 方法对管理人员进行处置，以释放资源。

结论

最终的项目地址：https://github.com/himanshusharma89/arcore_example

在今天的文章中，我们了解了如何使用 Flutter 构建增强现实应用程序。对于下一步，您可以尝试使用手势旋转或转换对象，或者使用 Google Cloud Anchor API 或外部数据库获取 3D 对象。

我希望今天的内容对你有用，如果你喜欢今天的内容，记得点赞我，关注我，并分享给你身边做开发的朋友，也许能够帮助到他。

最后感谢你的阅读，祝编程快乐！

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