3D打印的隐形AR标记，或能替代计算机视觉算法？

业界作者：青亭网 2022-03-18 19:17:56

Esther｜编辑

作为一种简单、低成本、轻量化的AR方案，Web AR被认为具有易于传播等特点。通常，只需要一个链接或是扫描二维码，即可在手机中直接打开AR内容，无需下载应用。扫描二维码是开启Web AR的最常见方式之一，不过二维码能呈现的设计有限，看起来不算美观。

近期，为了将AR标记/二维码变得更低调，更融入日常生活场景，Meta科研人员研发了一种在3D打印工艺中集成隐形二维码的方案：InfraredTags。据悉，该方案基于红外传感原理，隐形的二维码为生活中的物品加入AR标记，无需计算机视觉算法，就能快速识别物品上叠加的AR效果。

据了解，InfraredTags是一种在3D打印对象中嵌入隐形二维码的低成本、简易工艺。隐形二维码可以作为AR标记，利用红外摄像头来触发AR内容或操作界面，比如用手机的红外摄像头扫描外壳上的二维码，来控制音响的音量或恒温器的温度。甚至，还可以利用二维码在路由器上叠加网络名称、密码等AR信息，以及读取3D打印对象的3D模型、将3D打印物体变成游戏控制器。也可以在食物外包装中内嵌隐形二维码，利用AR头显的红外摄像头扫描后，可查看卡路里等信息。

实际上，一提到手机扫描物体触发AR，人们常常想到计算机视觉技术，通过人工智能算法来识别环境中的物体。相比之下，InfraredTags设计更简单，不需要AI算法，只需要将隐形的红外传感二维码放置于环境中。

其特点是，采用一种特殊的细丝材质来内嵌二维码，该材质在红外摄像头照射下会变透明，通过组合细丝，便可以内嵌肉眼不可见的二维码图案。该工艺利用常见的3D打印技术即可实现，在打印之前，你可以在系统先集成3D模型、二维码和可触发的UI。接着，在现成的智能手机上加入一个低成本相机模组，便可以识别AR标记。

简单来讲，InfraredTags通过隐形的二维码来识别并定位3D打印物体。利用二维码来定位AR是一种简易、低成本的方案，在早期阶段用来展示AR广告、3D AR模型或实现一些简易的AR游戏。不过，黑白相间的二维码看上去不够美观，难以和产品设计融合，虽然可以设计个性化的彩色图案，也能清晰看出二维码主题元素。

相比之下，Meta和MIT科研人员通过更隐秘的红外传感材料，内嵌到3D打印工艺中，允许二维码以肉眼不可见的形式出现，不影响硬件的外观设计。

原理是由于红外光可看穿一些可见光下不透明的材料，比如用红外细丝材质做成的图案在正常光中肉眼不可见，但是在红外光照射下会变得透明。

iPhone X等手机已经配备红外摄像头，不过一些手机的API不允许第三方开发者访问非本地应用。于是，科研人员开发了一个兼容现有手机型号的红外摄像头插件。插件中包括一个微型处理器、电池、红外LED、红外相机、可见光滤镜。

科研人员采用的红外光传感细线由一家德国初创公司3dk.berlin定制，其特点是采用塑料细丝设计，适用于3D打印系统。此外，它对可见光不透明，在红外光照射下是透明或半透明的。简单来讲，就是在3D打印过程中采用两种材质：可透过红外光的塑料和红外光下不透明的塑料，二者融合可以打印出清晰度、对比度足够好的二维码。

3dk.berlin提供的红外灯丝价格为5.86美元/100g，可在常规3D打印中使用。在肉眼看来，红外灯丝是轻微的半透明黑色，经过3D打印后变得不透明。

此外，科研人员还开发了一个软件UI，将AR内容或信息绑定在二维码上。3D打印物体上可以嵌入多个二维码，以避免其他二维码被遮挡时扫不出来。而为了展示InfraredTags操控游戏的效果，科研人员3D打印了一个内嵌ArUco标记的方向盘道具，并在电脑上接入IR相机，利用IR相机来定位方向盘，实现方向盘与电脑游戏的互动。细节方面，IR相机通过识别方向盘上标记的转动，可以准确定位方向盘转动方向和程度。

科研人员表示：InfraredTags目标是代替贴在产品上的标准条形码，比油墨印的条形码更耐用、更不显眼，直接嵌入在3D打印工艺中。它可应用于多种场景，比如叠加在杂货店出售的所有物品，比如电池、电路、计算机、汽车零件等等。此外，也可以印在照片、专辑封面上面，将音乐、照片中内嵌的元数据，以AR的形式与实物结合，为商店、博物馆、图书馆等线下场景附加额外的信息。

参考：

https://news.mit.edu/2022/invisible-labels-identify-track-objects-0128

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