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EasyAR 坐标系

3D 程序中，坐标系的定义非常重要。如果没有特别说明，则采用以下惯例。

  • 向量均为列向量。

  • 矩阵均采用 row-major。（OpenGL 为 column-major）

  • 坐标系均采用右手坐标系。(与 OpenGL 一致)

  • 坐标系如果存在物理标尺，则单位使用米。

  • 世界坐标系的 Y 轴负方向为重力方向。

  • 设备坐标系的 X 轴向右，Y 轴向上，Z 轴为屏幕向外；对于屏幕可以旋转的设备，右和上的定义以其默认方向为准，特别的，Android 的默认方向遵循系统定义。（眼镜和部分平板的横屏放置为默认方向，手机和部分平板竖屏放置为默认方向），iOS 的默认方向为竖屏放置。（与 Android 和 iOS 的 IMU 说明中的定义一致）

物体跟踪的 pose

平面图像跟踪（ImageTracker）和3D物体跟踪（ObjectTracker）的物体 pose 存放在 pose，表示当前被跟踪的 target 相对于 camera 的位姿。其中 camera 坐标系与 target 坐标系均为右手坐标系。camera 坐标系的原点为相机光心，x 轴正方向为右，y 轴正方向为上，z 轴正方向为光线进入相机（出屏幕）的方向。（其中的右和上，指的是相机图像中的右和上，可能和设备自然方向的可能不同。）数据的排列方式为 row-major，与 OpenGL 的 column-major 相反。

pose 可写成：

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

如果 3D 引擎采用了其他的坐标轴定义，则在 3D 引擎中设置变换矩阵时需要考虑，例如 camera 坐标系和 target 坐标系的 z 方向均相反时，应设置 3D 引擎的 target 结点变换矩阵值为：

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

运动跟踪的 transform

表面跟踪（SurfaceTracker） 的 transform 和运动跟踪（MotionTrackerCameraDevice）、ARKit（ARKitCameraDevice）、ARCore（ARCoreCameraDevice）的 cameraTransform，表示 camera 相对于世界坐标系的变换。其中 camera 坐标系与世界坐标系均为右手坐标系。camera 坐标系的原点为相机光心，x 轴正方向为右，y 轴正方向为上，z 轴正方向为光线进入相机（出屏幕）的方向。（其中的右和上，在移动设备上指设备自然方向的右和上。）世界坐标系的 y 轴向上（与重力方向相反），原点由运动跟踪系统决定。数据的排列方式为 row-major，与 OpenGL 的 column-major 相反。

稀疏空间地图和 Mega 中的 pose

稀疏空间地图 SparseSpatialMap 的 getMapPose和 Mega 中的 pose，表示地图 block 在 camera 坐标系中的位置和姿态。其中 camera 坐标系与世地图 block 坐标系均为右手坐标系。camera 坐标系的原点为相机光心，x 轴正方向为右，y 轴正方向为上，z 轴正方向为光线进入相机（出屏幕）的方向。（其中的右和上，在移动设备上指设备自然方向的右和上。）地图 block 坐标系的 y 轴向上（与重力方向相反），原点由地图 block 数据决定。数据的排列方式为 row-major，与 OpenGL 的 column-major 相反。