ARKit – 有没有办法知道物体在与 ARCamera 相关的空间中的位置?

2024-03-16

我在 ARKit 的屏幕上有一个物体,我想知道它与相机方向之间的水平角度,或者至少该物体位于屏幕的左侧、中心或右侧?


绝对(很好)

首先,我们需要了解ARKit。

  1. ARKit 对象不在actual空间并基于相机所看到的内容。

  2. 相机并不完美;你会注意到“静止”由于照明、周围环境等原因而移动的物体。

  3. 没有人的手是稳的;不仅物体会移动,手机也会进行细微的调整。

现在,有了这些信息,我们就可以使用已知的变量来计算 3 个已知位置之间的角度(当然是在 3D 空间中!)。

Using 这个答案 https://stackoverflow.com/questions/19729831/angle-between-3-points-in-3d-space,我们可以看到,通过大量的数学计算,我们可以从 3 个 3D 点得出一个角度


现在,进入它的代码。

让我们得到我们的变量

  1. 你可以获得你的phone使用以下函数提供的位置SCNSceneRendererDelegate
func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, willRenderScene scene: SCNScene, atTime time: TimeInterval) {
    guard let pointOfView = sceneView.pointOfView else { return }
    let transform = pointOfView.transform
    let orientation = SCNVector3(-transform.m31, -transform.m32, transform.m33)
    let location = SCNVector3(transform.m41, transform.m42, transform.m43)
    let currentPositionOfCamera = orientation + location
    print(currentPositionOfCamera)
}

func +(lhv:SCNVector3, rhv:SCNVector3) -> SCNVector3 {
     return SCNVector3(lhv.x + rhv.x, lhv.y + rhv.y, lhv.z + rhv.z)
}
  1. 你可以获得你的object通过做
let anObject = SCNNode()
let pos = anObject.position
  1. 你可以获得你的userViewDirection以一种稍微有创意的方式——我能想到的最好的方式就是创造一个新的SCNNode并将其放置在您面前一定距离的地方。我们可以通过使用来做到这一点这个链接 https://stackoverflow.com/questions/42029347/position-a-scenekit-object-in-front-of-scncameras-current-orientation
func updatePositionAndOrientationOf(_ node: SCNNode, withPosition position: SCNVector3, relativeTo referenceNode: SCNNode) {
    let referenceNodeTransform = matrix_float4x4(referenceNode.transform)

    // Setup a translation matrix with the desired position
    var translationMatrix = matrix_identity_float4x4
    translationMatrix.columns.3.x = position.x
    translationMatrix.columns.3.y = position.y
    translationMatrix.columns.3.z = position.z

    // Combine the configured translation matrix with the referenceNode's transform to get the desired position AND orientation
    let updatedTransform = matrix_multiply(referenceNodeTransform, translationMatrix)
    node.transform = SCNMatrix4(updatedTransform)
}
//Create a global node 
let lookingNode:SCNNode = SCNNode()

//Now update node say `2` away in the Z (looking direction)
let position = SCNVector3(x: 0, y: 0, z: -2)
updatePositionAndOrientationOf(lookingNode, withPosition: position, relativeTo: cameraNode)

现在我们有了 3 个变量。

我们可以简单地对它们进行数学计算:)

//Vertex is pos1
func calculateAngleBetween3Positions(pos1:SCNVector3, pos2:SCNVector3, pos3:SCNVector3) -> Float {
    let v1 = SCNVector3(x: pos2.x-pos1.x, y: pos2.y-pos1.y, z: pos2.z-pos1.z)
    let v2 = SCNVector3(x: pos3.x-pos1.x, y: pos3.y-pos1.y, z: pos3.z-pos1.z)

    let v1Magnitude = sqrt(v1.x * v1.x + v1.y * v1.y + v1.z * v1.z)
    let v1Normal = SCNVector3(x: v1.x/v1Magnitude, y: v1.y/v1Magnitude, v1.z/v1Magnitude)
  
    let v2Magnitude = sqrt(v2.x * v2.x + v2.y * v2.y + v2.z * v2.z)
    let v2Normal = SCNVector3(x: v2.x/v2Magnitude, y: v2.y/v2Magnitude, v2.z/v2Magnitude)

    let result = v1Normal.x * v2Normal.x + v1Normal.y * v2Normal.y + v1Normal.z * v2Normal.z
    let angle = acos(result)

    return angle
}
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