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EasyAR 座標系

3D 程序中，座標系的定義非常重要。如果沒有特別說明，則採用以下慣例。

  • 向量均爲列向量。

  • 矩陣均採用 row-major。（OpenGL 爲 column-major）

  • 座標系均採用右手座標系。(與 OpenGL 一致)

  • 座標系如果存在物理標尺，則單位使用米。

  • 世界座標系的 Y 軸負方向爲重力方向。

  • 設備座標系的 X 軸向右，Y 軸向上，Z 軸爲屏幕向外；對於屏幕可以旋轉的設備，右和上的定義以其默認方向爲準，特別的，Android 的默認方向遵循系統定義。（眼鏡和部分平板的橫屏放置爲默認方向，手機和部分平板豎屏放置爲默認方向），iOS 的默認方向爲豎屏放置。（與 Android 和 iOS 的 IMU 說明中的定義一致）

物體跟蹤的 pose

平面圖像跟蹤（ImageTracker）和3D物體跟蹤（ObjectTracker）的物體 pose 存放在 pose，表示當前被跟蹤的 target 相對於 camera 的位姿。其中 camera 座標系與 target 座標系均爲右手座標系。camera 座標系的原點爲相機光心，x 軸正方向爲右，y 軸正方向爲上，z 軸正方向爲光線進入相機（出屏幕）的方向。（其中的右和上，指的是相機圖像中的右和上，可能和設備自然方向的可能不同。）數據的排列方式爲 row-major，與 OpenGL 的 column-major 相反。

pose 可寫成：

\[ P = \left( \begin{array}{cccc} p_{11} & p_{12} & p_{13} & p_{14} \\ p_{21} & p_{22} & p_{23} & p_{24} \\ p_{31} & p_{32} & p_{33} & p_{34} \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ \end{array} \right) \]

如果 3D 引擎採用了其他的座標軸定義，則在 3D 引擎中設置變換矩陣時需要考慮，例如 camera 座標系和 target 座標系的 z 方向均相反時，應設置 3D 引擎的 target 結點變換矩陣值爲：

\[ \left( \begin{array}{cccc} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & -1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ \end{array} \right)\left( \begin{array}{cccc} p_{11} & p_{12} & p_{13} & p_{14} \\ p_{21} & p_{22} & p_{23} & p_{24} \\ p_{31} & p_{32} & p_{33} & p_{34} \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ \end{array} \right)\left( \begin{array}{cccc} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & -1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ \end{array} \right)=\left( \begin{array}{cccc} p_{11} & p_{12} & -p_{13} & p_{14} \\ p_{21} & p_{22} & -p_{23} & p_{24} \\ -p_{31} & -p_{32} & p_{33} & -p_{34} \\ 0 & 0 & 0 & 1 \\ \end{array} \right) \]

運動跟蹤的 transform

表面跟蹤（SurfaceTracker） 的 transform 和運動跟蹤（MotionTrackerCameraDevice）、ARKit（ARKitCameraDevice）、ARCore（ARCoreCameraDevice）的 cameraTransform，表示 camera 相對於世界座標系的變換。其中 camera 座標系與世界座標系均爲右手座標系。camera 座標系的原點爲相機光心，x 軸正方向爲右，y 軸正方向爲上，z 軸正方向爲光線進入相機（出屏幕）的方向。（其中的右和上，在移動設備上指設備自然方向的右和上。）世界座標系的 y 軸向上（與重力方向相反），原點由運動跟蹤系統決定。數據的排列方式爲 row-major，與 OpenGL 的 column-major 相反。

稀疏空間地圖和 Mega 中的 pose

稀疏空間地圖 SparseSpatialMap 的 getMapPose和 Mega 中的 pose，表示地圖 block 在 camera 座標系中的位置和姿態。其中 camera 座標系與世地圖 block 座標系均爲右手座標系。camera 座標系的原點爲相機光心，x 軸正方向爲右，y 軸正方向爲上，z 軸正方向爲光線進入相機（出屏幕）的方向。（其中的右和上，在移動設備上指設備自然方向的右和上。）地圖 block 座標系的 y 軸向上（與重力方向相反），原點由地圖 block 數據決定。數據的排列方式爲 row-major，與 OpenGL 的 column-major 相反。