Hololens官方教程精简版 - 07. Spatial mapping(空间映射)

Posted PhiloChou

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Hololens官方教程精简版 - 07. Spatial mapping(空间映射)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

前言

注意:本文已更新到5.5.1f1版本

个人建议,学习Holograms 230之前,一定完成《Hololens官方教程精简版 - 02. Introduction with Device》的学习。

本篇集中学习空间映射功能,完成以下目标:

Chapter 1 - 空间扫描

目标

  • 完成空间扫描
  • 替换三角面材质

实践

完成空间扫描

  1. 请按照第一篇的教程,完成项目的创建。
  2. 新建文件夹:”Assets/_Scenes/Holograms 230/”
  3. 新建场景:”Assets/_Scenes/Holograms 230/Holograms 230.unity
  4. 打开场景,删除默认的Main Camera
  5. 将”Assets/HoloToolkit/Input/Prefabs/HololensCamera.prefab”添加到Hierarchy根级
  6. 将”Assets/HoloToolkit/Input/Prefabs/InputManager.prefab”添加到Hierarchy根级
  7. 将”Assets/HoloToolkit/Input/Prefabs/Cursor/DefaultCursor.prefab”添加到Hierarchy根级
  8. 将”Assets/HoloToolkit/SpatialMapping/Prefabs/SpatialMapping.prefab”添加到Hierarchy根级

本节完成!

使用Hololens远程连接Unity进行调试,等待“一段时间”(这个一段时间,第一次可能很长……)。将会看到Hololens根据空间扫描结果,绘制了很多三角面。

替换三角面材质

  1. 点击SpatialMapping
  2. 找到Inspector面板中的Surface Material,替换为SpatialUnderstandingSurface

本节完成!

再次测试,会发现三角面的材质被替换。

Chapter 2 - 扫描结果处理

目标

扫描结束后,用手势点击,将扫描结果转换为地板模型

实践

  1. Hierarchy面板根级,新建空对象,重命名为:Controller
  2. 点击Controller,在Inspector面板中点击Add Component,加入:Surface Meshes To Planes组件
  3. 点击Surface Meshes To Planes组件属性Surface Plane Prefab右侧的圆钮,选择:SurfacePlane
  4. 同第2步相同的方法,为Controller添加Remove Surface Vertices
  5. 新建文件夹:”Assets/_Scenes/Holograms 230/Scripts/”
  6. 新建脚本文件:”Assets/_Scenes/Holograms 230/Scripts/Controller230.cs“,并附加到Controller
  7. 编辑脚本如下:

    using System.Collections.Generic;
    using UnityEngine;
    using HoloToolkit.Unity;
    
    public class Controller230 : Singleton<Controller230> 
    
        [Tooltip("扫描过多少秒开始转换")]
        public float scanTime = 30.0f;
    
        [Tooltip("扫描时使用的材质")]
        public Material defaultMaterial;
    
        [Tooltip("停止扫描所使用的材质")]
        public Material secondaryMaterial;
    
        [Tooltip("最小Plane实体数量")]
        public uint minimumPlanes = 10;
    
        /// <summary>
        /// 判断是否正在处理Mesh
        /// </summary>
        private bool meshesProcessed = false;
    
        private void Start()
        
            // 设置空间扫描器的材质为默认材质
            SpatialMappingManager.Instance.SetSurfaceMaterial(defaultMaterial);
    
            // 网格转Plane实体完成后的事件监听
            SurfaceMeshesToPlanes.Instance.MakePlanesComplete += SurfaceMeshesToPlanes_MakePlanesComplete;
        
    
        private void Update()
        
            if (!meshesProcessed)
            
                if ((Time.time - SpatialMappingManager.Instance.StartTime) < scanTime)
                
                    // 还未到指定扫描耗时,则跳过
                
                else
                
                    // 停止扫描器
                    if (SpatialMappingManager.Instance.IsObserverRunning())
                    
                        SpatialMappingManager.Instance.StopObserver();
                    
    
                    // 开始将网格转换为Plane
                    CreatePlanes();
    
                    meshesProcessed = true;
                
            
        
    
        private void SurfaceMeshesToPlanes_MakePlanesComplete(object source, System.EventArgs args)
        
            // 获取转换后得到的Plane实体对象
            List<GameObject> planes = new List<GameObject>();
            planes = SurfaceMeshesToPlanes.Instance.GetActivePlanes(PlaneTypes.Wall | PlaneTypes.Floor | PlaneTypes.Table);
    
            // 如果大于我们设置的最小Plane识别值,则对Plane做进一步处理
            if (planes.Count >= minimumPlanes)
            
                // 将与Plane实体重叠的顶点删除
                RemoveVertices(SurfaceMeshesToPlanes.Instance.ActivePlanes);
    
                // 扫描结束后,切换第二个材质,本例中使用了“剔除材质(使用了一个剔除Shader)”,即除了Plane外,其他的三角面将被隐藏
                SpatialMappingManager.Instance.SetSurfaceMaterial(secondaryMaterial);
            
            else
            
                // 未达到最小Plane识别数,继续扫描
                SpatialMappingManager.Instance.StartObserver();
    
                meshesProcessed = false;
            
        
    
        /// <summary>
        /// 扫描网格转Plane实体
        /// </summary>
        private void CreatePlanes()
        
            SurfaceMeshesToPlanes surfaceToPlanes = SurfaceMeshesToPlanes.Instance;
            if (surfaceToPlanes != null && surfaceToPlanes.enabled)
            
                surfaceToPlanes.MakePlanes();
            
        
    
        /// <summary>
        /// 移除与指定对象组重叠的顶点
        /// </summary>
        private void RemoveVertices(IEnumerable<GameObject> boundingObjects)
        
            RemoveSurfaceVertices removeVerts = RemoveSurfaceVertices.Instance;
            if (removeVerts != null && removeVerts.enabled)
            
                removeVerts.RemoveSurfaceVerticesWithinBounds(boundingObjects);
            
        
    
        protected override void OnDestroy()
        
            if (SurfaceMeshesToPlanes.Instance != null)
            
                SurfaceMeshesToPlanes.Instance.MakePlanesComplete -= SurfaceMeshesToPlanes_MakePlanesComplete;
            
    
            base.OnDestroy();
        
    

    注意:5.5.1f1版本中,名称空间有所变化,大家可自行引入

  8. 如下图设置各个组件:

本节完成!

设备远程连接Unity进行调试,等待片刻,空间扫描的网格会转换为地板

说明

  • Surface Meshes To Planes脚本
    将扫描的网格转换为实体,在其Inspector面板中,找到Draw Planes属性,可以设置需要转换的类型,本例中设置了只转换Floor(地板),见上图标注青色的部分。
  • Remove Surface Vertices脚本
    把与实体重合的网格删除

Chapter 3 - 放置物体

目标

将物体放置到地板上

实践

  1. 根级创建一个Cube,设置如下:

  2. Cube添加Tap To Place脚本

  3. Controller添加World Anchor Manager脚本

本节完成!

点击Cube后,Cube会随视线移动,但只能贴合到已经创建的地板上。
再次点击Cube进行放置操作。同时,系统会记录下Cube的空间位置。下次启动时,Cube回还原到该位置。

说明

  • World Anchor Manager
    用来管理全息空间的物体锚点
    使用WorldAnchorManager.Instance.AttachAnchor(GameObject gameObjectToAnchor, string anchorName),即可为物体添加全息空间锚点信息,从而“固化”物体的空间位置(混合现实的显著特征之一)。
  • Tap To Place
    放置物体(包含空间模型的检测)。核心功能就两个:
    • 放置过程中,使用Raycast方法,实时设置物体的位置
    • 放置完成后,使用上面提到的AttachAnchor(...)来”固化”物体位置

Chapter 4 - 空间遮挡

本节主要通过射线判断摄像机和目标物体间有没有被其他物体遮挡,进而对物体进行进行类似隐藏的处理(当然,官方使用了自己的Shader来实现)。不作为精简版的内容。有兴趣的朋友可以自行研究。

小结

  • SpatialMapping.prefab
    空间扫描最核心的组件,内部使用Unity提供的SurfaceObserver工具进行空间扫描,从而获取到扫描数据。
  • Surface Meshes To Planes
    识别扫描数据的类型(墙、地、桌等),进而转换为对应的模型。内部使用PlaneFinding类对扫描数据进行分析。
  • PlaneFinding
    空间扫描物体的类型识别算法核心组件。涉及到大量的运算,生产环境中,禁止参与Unity的主线程运算。可参考Surface Meshes To Planes源码自行使用。
  • Remove Surface Vertices
    移除与指定物体列表相重叠的空间三角形。
  • World Anchor Manager
    空间锚点管理器,“固化”物体到空间的核心组件。

参考文档
官方教程Holograms 230:https://developer.microsoft.com/en-us/windows/mixed-reality/holograms_230


VR/AR/MR技术交流QQ群:594299228

以上是关于Hololens官方教程精简版 - 07. Spatial mapping(空间映射)的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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