【Vuforia】用户指南：模型目标生成器(Model Targets Generator)

一、引言

       模型目标生成器(MTG)将已有的3D模型转换为Vuforia引擎数据库(database)，Vuforia引擎可以使用该数据库对模型目标进行追踪。此工具使您能够确认模型特征是否可用，设置初始捕捉(snapping)位置，然后导出最终数据库。

       若要创建自定义“指引视图”(Guide View)图像作为应用程序(app)的视觉样式(visual style)，MTG生成的数据库包含Guide View(检测位置(detection position))里模型的预览图(renderings)，使用该预览图可能比Vuforia引擎API提供的默认Guide View图像更合适。

训练模型目标数据库(Training Model Target databases)

       Model Target Generator允许您为每个对象定义一个或多个Guide View，并允许您将不同的Model Targets(每个都具有一个或多个高级指引视图(Advanced Guide Views))合并到一个高级数据库(advanced database)中。

       MTG通过基于云的深度学习进程(cloud-based process)对高级数据库进行训练，该进程允许app在多个Model Targets之间自动切换，每个Target在运行时具有一个或多个识别范围高达360°的Advanced Guide Views。

二、安装Model Target Generator

最低系统要求

• Model Target Generator支持在Windows和macOS上运行。相关支持版本的详细信息，请参阅支持版本表。

安装和设置(Installation and Setup)

       MTG和您的开发者帐户相关联，并在您使用开发者凭据登录后启动。为了在多次MTG启动时轻松访问，可以通过选中“记住我(Remember Me)”框将凭据存储在Windows凭据存储区(credential store)或macOS密钥链(Keychain)中，此凭证将在登出(signing out)时删除。

       MTG附带了(shipped with)一组基本的模型转换器(model converters)。如果输入需要JT转换，那么还需要安装Creo View和相应的(accompanying)JT适配器(adapter)。只有当Creo View能够导入JT文件时，MTG才能这样做。支持格式的完整列表如下所示。

       只要源模型是能够导入MTG的格式，就不需要额外的模型转换。当创建一个新项目时，甚至当源文件被更新时(假设在创建项目时使用的位置仍然可以访问源文件)，MTG会自动对其进行处理。

三、模型要求和准备

       MTG可以读取各种3D文件，并将它们转换为Vuforia Engine的内部网格格式(internal mesh format)。因此，在此转换过程中所引入模型的任何可视化(visual)错误都将显示在MTG视口(viewport)中。一些源模型格式(source model formats)由于缺少网格信息(mesh information)，可能会导致模型转换出错。所以，应使用MTG检查导入模型是否与源数据(source data)一致。如果有问题，使用不同文件格式可能会得以解决；如果解决不了，则可能需对源数据进行修整(be cleaned up)。

       Vuforia Engine对Model Target的追踪效果在CAD模型上表现最好，因其拥有例如与物理对象相应的颜色、复杂程度低等特性(particular characteristics)，且其在我们的其他最佳实践中表现优异。

       详细有关信息，请参见【翻译】Vuforia最佳实践：支持作为模型目标(Model Targets)的对象和CAD模型(【原文】Model Targets Supported Objects & CAD Model Best Practices)。

支持特征

       导入管线支持包含以下内容的网格：

• 多个子网格(Multiple sub-meshes)

       每个sub-mesh与Renderer中的Material相对应，例如MeshRenderer或SkinnedMeshRenderer。sub-mesh由一组三角形组成，这些三角形指向(refer to)一组顶点(vertices)。顶点可以在多个sub-meshes之间共享。

• 顶点位置(Vertex positions)
• 顶点法线(Vertex normal)
• 顶点纹理坐标(Vertex texture coordinates)(仅一组)
• 漫反射纯色(Diffuse solid colors)
• 漫反射纹理颜色(Diffuse texture colors)
• 法线贴图(Normal maps)

       如果输入模型提供的信息多于上述信息(例如，额外的纹理坐标集)，则在导入时将忽略多余信息。

支持格式

       MTG支持读取：Creo View (.pvz), Collada (.dae), FBX (.fbx), IGES (.igs, .iges), Wavefront (.obj), STEP (.stp, .step), STL (.stl, .sla), VRML (.wrl, .vrml), glTF 2.0。如果安装了适用于JT的Creo View Adapter，那JT数据也支持。

注意：macOS的MTG不支持STEP(stp，.STEP)和JT数据文件。

       使用Creo View Adapter、Collada、FBX和JT可以观察到最佳的导入结果。

注意：模型支持的纹理格式为32-bit、24-bit和8-bit的JPG、PNG和PGM文件。

模型准备

       有关推荐规范和最佳实践的详细概述，请参见【翻译】Vuforia最佳实践：支持作为模型目标(Model Targets)的对象和CAD模型(【原文】Model Targets Supported Objects & CAD Model Best Practices)。

       在为MTG准备3D模型时，需要检查数字对象和物理对象的比例(scale)是否匹配。在某些情况下，全尺寸(full-size)目标对象的3D模型是不能对玩具仿制品(toy replica)进行追踪的。为了获得最佳的追踪效果，模型和目标对象的大小应该相匹配。有关此规则(topic)的详细信息，请参见Vuforia最佳实践：缩放模型目标(【原文】Best Practices for Scaling Model Targets)。

       如果模型拥有超过40万个多边形(polygons)或超过10个部分(parts)，则需要对模型进行简化。简化过程包括：减少将对象表示为网格所需的多边形数。如果要在移动设备上实时运行，则必须优化计算机视觉算法(computer vision algorithms)；简化过的多边形只要不是过于粗糙(coarse)，就不会影响检测追踪的精度。

       任何简化工具都会带来一定的缺陷(artefacts)。幅度(range)缩小至1：10的缺陷通常不会影响计算机视觉算法。例如，将一个与整车3D模型相对应的网格从50万个多边形减少到5万个，会造就一个大为简化的数据库，并仍然拥有良好的检测追踪性能。

原图	有缺陷

上面两张图是笔者找到的，对artefacts一词的应用。¹

修正(Modification)

       在某些情况下，对象的3D模型可以包含不在被追踪对象身上(或所有实例上)的部件，就像订购东西时，可以指定的那种可选的附加组件：比如摩托车上的附加搁脚板(footrests)或乘客座椅。理想情况下，用于追踪的3D模型不应包含此类部件。

       此外，可以轻易地从3D模型所在位置移动的部件(例如，可以旋转或调整以适合驾驶员操作的方向盘(steering wheel))也会干扰追踪。将其从3D模型中移除可以减少3D模型与真实物体之间的差异(disparities)，从而提高追踪质量。

       通常，包含在CAD模型中，但在尝试初始化追踪时无法从对象外部看到的内部(Internal)组件也应移除。存储在应用程序中时，这些部件会增加设备数据库的大小，并在运行时增加要处理的多边形数。去除以进一步提高Model Target的检测追踪性能。

工具

       若要简化或修改模型，请使用第三方网格编辑工具，如PiXYZ Studio、Simplygon、Blender、Maya、Umbra3D和MeshLab。更多相关信息，请参阅您所选用工具的官方文档。

四、Model Target Generator界面

       MTG Home Screen主界面有两个重要组成部分：在左侧，您将看到已导入或创建的各个模型目标Model Targets。双击其中任何一个都会跳转到3D查看器，用以操作模型，修改其Guide Views。在右侧，将列出Advanced Model Targets训练集(training sets)，显示已配置、正在运行和已完成的训练项目(training sessions)。在此处，您可以将一个或多个Model Targets组合到一个经过训练的设备数据库(Device Database)中，并导出最终结果。

       Home Screen顶部的状态栏显示了用于创建Model Targets和高级数据库的可用配额(quotas)。

       有关Vuforia分步指南：使用Model Target Generator创建一个新的Model Target的详细信息，请参见如何创建模型目标(【原文】How to Create a Model Target)。

使用输出文件

       对于Unity，您将使用*.unitypackage文件。将其导入到Unity项目中，并添加和配置ModelTarget GameObject以使用它。有关详细信息，请参见Unity中的Model Targets简介(【原文】Introduction to Model Targets in Unity)。

       对于使用Vuforia引擎原生(native)SDK开发的app，请将*.dat和*.xml加载到由ObjectTracker创建的Device Database中。详细有关信息，请参见Vuforia：模型目标原生工作流(【原文】Model Targets Native Workflow)。

可选：使用PNG文件作为基线(baseline)来设计自定义Guide View图像，app将使用这些图像来指导用户将相机与被追踪对象正确对齐，以便初始化跟踪。如果使用的话，请注意自定义的Guide Views需要由应用程序开发人员单独加载和打包。详细有关信息，请参见Vuforia：模型目标API概述(【原文】Model Targets API Overview)。

五、Guide Views

       使用Model Target Generator时，可以为模型目标Model Target定义一个或多个Guide Views，并为每个Guide View设置目标识别范围(Target Recognition Range)。详细有关信息，请参见Vuforia：模型目标的指引视图(【原文】Model Target Guide Views)。

六、Advanced Model Target Databases

       如果要允许app自动识别不同的对象并且不显示Guide Views，或者如果希望有一个或多个识别范围高达360°的Model Targets，则需要训练Advanced Model Target数据库。

       这是通过Model Target Generator桌面工具中基于云(cloud-based)的训练进程完成的。详细有关信息，请参见Vuforia：高级模型目标数据库(【原文】Advanced Model Target Databases)。

七、了解更多

• Vuforia：模型目标概述
  【原文】Model Targets Overview
• Vuforia：如何创建模型目标
  【原文】How to Create a Model Target
• Vuforia：模型目标的指引视图
  【原文】Model Target Guide Views
• Vuforia：高级模型目标数据库
  【原文】Advanced Model Target Databases
• 【Vuforia】最佳实践：支持作为模型目标(Model Targets)的对象和CAD模型
  【原文】Model Targets Supported Objects & CAD Model Best Practices
• Vuforia：模型目标API概述
  【原文】Model Targets API Overview

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1. 图片来源于Artifacts on a model (texture compression problem)，作者：antonyony。 ??