将 ARFaceAnchor 与 SpriteKit 叠加层对齐

Posted 2023-03-23

【中文标题】将 ARFaceAnchor 与 SpriteKit 叠加层对齐

【英文标题】：Aligning ARFaceAnchor with SpriteKit overlay

【发布时间】：2019-04-10 01:50:49

【问题描述】：

我正在尝试在特定几何点ARFaceGeometry/ARFaceAnchor 上计算 SpriteKit 覆盖内容位置（不仅仅是覆盖视觉内容）。

我正在使用计算出的世界坐标中的SCNSceneRenderer.projectPoint，但结果是 y 反转并且未与相机图像对齐：

let vertex4 = vector_float4(0, 0, 0, 1)
let modelMatrix = faceAnchor.transform
let world_vertex4 = simd_mul(modelMatrix, vertex4)
let pt3 = SCNVector3(x: Float(world_vertex4.x),
                     y: Float(world_vertex4.y),
                     z: Float(world_vertex4.z))
let sprite_pt = renderer.projectPoint(pt3)

// To visualize sprite_pt
let dot = SKSpriteNode(imageNamed: "dot")
dot.size = CGSize(width: 7, height: 7)
dot.position = CGPoint(x: CGFloat(sprite_pt.x), 
                       y: CGFloat(sprite_pt.y))
overlayScene.addChild(dot)

【参考方案1】：

根据我的经验，ARKit 的projectPoint 函数给出的屏幕坐标在绘制到例如CALayer 时可以直接使用。这意味着它们遵循here 中描述的 ios 坐标，其中原点在左上角，y 是倒置的。

SpriteKit 有its own coordinate system:

单位坐标系将原点放置在框架的左下角，将（1,1）放置在框架的右上角。 sprite 的锚点默认为 (0.5,0.5)，对应于帧的中心。

最后，SKNodes 被放置在一个 SKScene 中，它的原点位于左下角。您应该确保您的 SKScene 与您的实际视图大小相同，否则原点可能不在视图的左下角，因此您从视图坐标中定位节点的位置可能不正确。 this question 的答案可能会有所帮助，特别是检查视图的 AspectFit 或 AspectFill 以确保您的场景被缩小。

场景的原点位于左下角，根据您的场景大小和缩放比例，它可能会在屏幕外。这是 0,0 所在的位置。因此，您添加的每个孩子都将从那里开始，并根据位置向上和向上工作。 SKSpriteNode 的原点位于中心。

因此，从视图坐标和 SpriteKit 坐标转换的两个基本步骤是 1) 反转 y 轴，使原点位于左下方，以及 2) 确保 SKScene 框架与视图框架匹配。

我可以稍后更全面地测试一下，如果有任何问题，我会进行编辑

【讨论】：

我发布了一个简单的测试用例来演示这个问题：github.com/AnsonT/ARFaceSpriteKitMapping。使用 ProjectPoint 映射到 spritekit 坐标的顶点只是不与图像或场景套件几何图形对齐。非常感谢您查看我的问题。

注意，目标是做正确的变换计算以映射到相机图像，我只是使用 spritekit 进行可视化。

您想要映射到的“相机图像”是什么意思？喜欢实际的ARFrame？如果您只是使用 SpriteKit 来可视化 projectPoint 的输出，那么您的可视化器的坐标系将与您最终尝试映射到的坐标系不同。

是的，ARFrame,capturedImage。

那么最终你会想要从屏幕坐标转换为 ARFrame 坐标。尝试使用ARFrame's displayTransform function 给出的变换矩阵的逆矩阵。您可能必须首先对 projectPoint 调用返回的坐标进行归一化。

【参考方案2】：

找到了使用 camera.projectPoint 而不是 renderer.projectPoint 的转换。

要在 spritekit 上正确缩放点：设置 scaleMode=.aspectFill

我更新了https://github.com/AnsonT/ARFaceSpriteKitMapping 来演示这个。

    guard let faceAnchor = anchor as? ARFaceAnchor,
        let camera = sceneView.session.currentFrame?.camera,
        let sie = overlayScene?.size
    else  return 

    let modelMatrix = faceAnchor.transform

    let vertices = faceAnchor.geometry.vertices

    for vertex in vertices 
        let vertex4 = vector_float4(vertex.x, vertex.y, vertex.z, 1)
        let world_vertex4 = simd_mul(modelMatrix, vertex4)
        let world_vector3 = simd_float3(x: world_vertex4.x, y: world_vertex4.y, z: world_vertex4.z)

        let pt = camera.projectPoint(world_vector3, orientation: .portrait, viewportSize: size)

        let dot = SKSpriteNode(imageNamed: "dot")
        dot.size = CGSize(width: 7, height: 7)
        dot.position = CGPoint(x: CGFloat(pt.x), y: size.height - CGFloat(pt.y))
        overlayScene?.addChild(dot)