c++ - 使用笛卡尔坐标和欧拉角控制 OpenSceneGraph 相机

Question

我正在尝试使用我从文件中读入的笛卡尔坐标(X、Y、Z)和欧拉角(Yaw、Pitch、Roll)来控制 osg::Camera。

第 1 部分

出于某种原因，设置我的滚动将导致相机围绕 z 轴而不是预期的 y 轴旋转。

以下是我正在向其提供位置数据的先前编写的相机操纵器。

class EulerManipulator : public osgGA::CameraManipulator
{
    public:
        EulerManipulator(osg::ref_ptr<osg::View> x) :
            view(x),
            camView(new osg::CameraView)
        {
        }

        virtual ~EulerManipulator(){}

        virtual osg::Matrixd getMatrix() const
        {
            // Note: (x, y, z) and (yaw, pitch, roll) are read in from file and saved in memory

            // Position works fine
            this->camView->setPosition(osg::Vec3d(x, y, z));

            // Possibly something wrong with rotation
            osg::Quat rotationQuat;

            const osg::Vec3d headingAxis(0.0, 0.0, 1.0);
            const osg::Vec3d pitchAxis(1.0, 0.0, 0.0);
            const osg::Vec3d rollAxis(0.0, 1.0, 0.0);

            std::array<double, 3> rotation = {yaw, pitch, roll};

            rotationQuat.makeRotate(
                deg2rad(rotation[2]), rollAxis, 
                deg2rad(rotation[1] + 90.0f), pitchAxis, 
                -deg2rad(rotation[0]), headingAxis);

            this->camView->setAttitude(rotationQuat);

            // Not 100% sure what this does but assume it works as Heading and Pitch seem to work fine.
            auto nodePathList = this->camView->getParentalNodePaths();
            return osg::computeLocalToWorld(nodePathList[0]);
        }

    private:
        osg::ref_ptr<osg::View> view;
        osg::ref_ptr<osg::CameraView> camView;
};

注意:以上代码不是我自己的，而是用于驱动相机的代码。我的目标是从我自己的相机中获取笛卡尔位置和欧拉角并写入文件。但在执行此操作之前，我需要弄清楚为什么这段代码没有按预期运行。

上面的代码有什么明显的错误吗？

第 2 部分

对于这个问题的第二部分，我正在捕获相机的位置数据并将其写入文件。

我取得了一些成功，但它仍然无法正常工作。下面是我为附加到我的 View 的事件处理程序编写的重载句柄函数。目标是在场景中四处移动相机时捕获相机的位置数据。

在这里我运行我的程序并水平旋转相机(偏航)但由于某种原因俯仰角急剧减小。如果我从 0 度偏航到 90 度偏航。我的俯仰角将从 0 度减小到大约 90 度。我本以为水平旋转相机时我的俯仰保持大致相同。

    virtual bool handle(const osgGA::GUIEventAdapter& ea, osgGA::GUIActionAdapter&, osg::Object*, osg::NodeVisitor*) override
    {
        switch(ea.getEventType())
        {
            case osgGA::GUIEventAdapter::FRAME:
                {
                    if((this->camera != nullptr))
                    {
                        osg::Vec3d center;
                        osg::Vec3d vecDontCare;
                        this->camera->getViewMatrixAsLookAt(vecDontCare, center, vecDontCare);

                        auto rotation = this->camera->getViewMatrix().getRotate();

                        std::array<double, 4> quat = {{rotation.x(), rotation.y(), rotation.z(), rotation.w()}};

                        // Assuming this conversion is correct
                        auto ypr = Quaternion2YawPitchRoll(quat);

                        // Convert the rotation into my coordinate system.
                        ypr[0] *= -1.0;
                        ypr[1] -= 90.0;

                        // The output angles for YPR don't appear to align with the manual rotation I perform with the camera
                        Debug << "Y: " << ypr[0] << " P: " << ypr[1] << " R: " << ypr[2];
                        // Write XYZ and YPR to file
                    }
                }
                break;

            default:
                break;
        }

问题是，我获取相机位置数据的方式有什么明显的错误吗？有更好的方法吗？

Answer 1

第 1 部分

问题是我将角度添加到四元数的顺序。

rotationQuat.makeRotate(
    deg2rad(rotation[1] + 90.0f), pitchAxis,
    deg2rad(rotation[2]), rollAxis, 
    -deg2rad(rotation[0]), headingAxis);

在绕 X 轴旋转时必须首先添加俯仰

第 2 部分

这里有几处错误。

首先，我需要获取逆 View 矩阵。我不是 100% 确定为什么，也许有更多知识的人可以发表评论，但它有效。

auto rotation = this->camera->getViewInverseMatrix().getRotate();

其次，假设转换函数是正确的结果证明是错误的。我为这个函数写了一个单元测试，结果发现它是错误的。

// Assuming this conversion is correct
auto ypr = Quaternion2YawPitchRoll(quat);