ios - 如何将视觉框架坐标系转化为ARKit？

Question

我正在使用 ARKit(与 SceneKit)添加虚拟对象(例如球)。我正在使用视觉框架跟踪真实世界的对象(例如脚)，并在视觉请求完成处理程序方法中接收其更新后的位置。

let request = VNTrackObjectRequest(detectedObjectObservation: lastObservation, completionHandler: self.handleVisionRequestUpdate)

我想用虚拟替换跟踪的真实世界对象(例如用立方体替换脚)但我不确定如何将 boundingBox 矩形(我们在视觉请求完成中收到)替换为场景工具包节点，因为坐标系是不同。

下面是视觉请求完成处理程序的代码:

 private func handleVisionRequestUpdate(_ request: VNRequest, error: Error?) {
    // Dispatch to the main queue because we are touching non-atomic, non-thread safe properties of the view controller
    DispatchQueue.main.async {
      // make sure we have an actual result
      guard let newObservation = request.results?.first as? VNDetectedObjectObservation else { return }

      // prepare for next loop
      self.lastObservation = newObservation

      // check the confidence level before updating the UI
      guard newObservation.confidence >= 0.3 else {
        return
      }

      // calculate view rect
      var transformedRect = newObservation.boundingBox

     //How to convert transformedRect into AR Coordinate
  self.node.position = SCNVector3Make(?.worldTransform.columns.3.x,
    ?.worldTransform.columns.3.y,

    }
  }

请指导我转移坐标系。

Answer 1

假设矩形在水平面上，您可以对场景的所有 4 个角执行 HitTest ，并使用其中的 3 个角来计算矩形的宽度、高度、中心和方向。

我在 GitHub 上有一个演示应用程序可以做到这一点: https://github.com/mludowise/ARKitRectangleDetection

来自 VNRectangleObservation 的矩形角的坐标将与图像的大小相关，并且根据手机的旋转在不同的坐标中。您需要将它们乘以 View 大小并根据手机的旋转反转它们:

func convertFromCamera(_ point: CGPoint, view sceneView: ARSCNView) -> CGPoint {
    let orientation = UIApplication.shared.statusBarOrientation

    switch orientation {
    case .portrait, .unknown:
        return CGPoint(x: point.y * sceneView.frame.width, y: point.x * sceneView.frame.height)
    case .landscapeLeft:
        return CGPoint(x: (1 - point.x) * sceneView.frame.width, y: point.y * sceneView.frame.height)
    case .landscapeRight:
        return CGPoint(x: point.x * sceneView.frame.width, y: (1 - point.y) * sceneView.frame.height)
    case .portraitUpsideDown:
        return CGPoint(x: (1 - point.y) * sceneView.frame.width, y: (1 - point.x) * sceneView.frame.height)
    }
}

然后您可以对所有 4 个角执行 HitTest 。在执行 HitTest 时使用 .existingPlaneUsingExtent 类型很重要，以便 ARKit 返回水平面的命中。

let tl = sceneView.hitTest(convertFromCamera(rectangle.topLeft, view: sceneView), types: .existingPlaneUsingExtent)
let tr = sceneView.hitTest(convertFromCamera(rectangle.topRight, view: sceneView), types: .existingPlaneUsingExtent)
let bl = sceneView.hitTest(convertFromCamera(rectangle.bottomLeft, view: sceneView), types: .existingPlaneUsingExtent)
let br = sceneView.hitTest(convertFromCamera(rectangle.bottomRight, view: sceneView), types: .existingPlaneUsingExtent)

然后它变得有点复杂......

因为每个 HitTest 都可能返回 0 到 n 个结果，所以您需要过滤掉包含在不同平面上的所有 HitTest 。您可以通过比较每个 ARHitTestResult 的 anchor 来做到这一点:

hit1.anchor == hit2.anchor

此外，您只需要 4 个角中的 3 个来识别矩形的尺寸、位置和方向，因此如果一个角不返回任何 HitTest 结果也没关系。看看here我是怎么做到的。

您可以根据左右角(顶部或底部)之间的距离计算矩形的宽度。同样，您可以根据顶角和底角之间的距离(左角或右角)计算矩形的高度。

func distance(_ a: SCNVector3, from b: SCNVector3) -> CGFloat {
    let deltaX = a.x - b.x
    let deltaY = a.y - b.y
    let deltaZ = a.z - b.z

    return CGFloat(sqrt(deltaX * deltaX + deltaY * deltaY + deltaZ * deltaZ))
}

let width = distance(right, from: left)
let height = distance(top, from: bottom)

您可以通过从矩形的对角(topLeft & bottomRight 或 topRight & bottomLeft)获取中点来计算它的位置:

let midX = (c1.x + c2.x) / 2
let midY = (c1.y + c2.y) / 2
let midZ = (c1.z + c2.z) / 2
let center = SCNVector3Make(midX, midY, midZ)

您还可以从左角和右角(顶部或底部)计算矩形的方向(沿 y 轴旋转):

let distX = right.x - left.x
let distZ = right.z - left.z
let orientation = -atan(distZ / distX)

然后将它们放在一起并在 AR 中显示覆盖在矩形上的内容。下面是通过子类化 SCNNode 来显示虚拟矩形的示例:

class RectangleNode: SCNNode {

    init(center: SCNVector3, width: CGFloat, height: CGFloat, orientation: Float) {
        super.init()

        // Create the 3D plane geometry with the dimensions calculated from corners
        let planeGeometry = SCNPlane(width: width, height: height)
        let rectNode = SCNNode(geometry: planeGeometry)

        // Planes in SceneKit are vertical by default so we need to rotate
        // 90 degrees to match planes in ARKit
        var transform = SCNMatrix4MakeRotation(-Float.pi / 2.0, 1.0, 0.0, 0.0)

        // Set rotation to the corner of the rectangle
        transform = SCNMatrix4Rotate(transform, orientation, 0, 1, 0)

        rectNode.transform = transform

        // We add the new node to ourself since we inherited from SCNNode
        self.addChildNode(rectNode)

        // Set position to the center of rectangle
        self.position = center
    }
}