arcore姿态默认相对相机，本文介绍如何通过`pose.inverse().compose()`方法，将物体姿态从相机坐标系转换为自定义原点坐标系，实现相对于特定参考点的精确位置与方向计算。这对于需要建立自定义参考帧的ar应用至关重要，避免了常见的姿态转换误区。
在ARCore开发中，我们经常需要获取场景中各种对象（如检测到的面部、平面等）的姿态（Pose）。然而，ARCore提供的姿态通常是相对于设备的相机坐标系而言的。在许多应用场景中，我们可能需要将某个对象的姿态表示为相对于另一个特定“原点”姿态（例如，用户第一次检测到面部时的姿态）的相对位置和方向。这种自定义参考系的转换是实现更灵活、更具交互性AR体验的关键。
ARCore姿态转换：理解Pose.compose()与Pose.inverse()
ARCore的Pose类提供了强大的姿态操作方法，其中compose()和inverse()是进行姿态转换的核心。
Pose.compose(otherPose): 这个方法将otherPose所代表的变换应用到当前Pose所代表的变换之后。可以理解为：先执行当前Pose的变换，再执行otherPose的变换。在数学上，如果当前Pose是矩阵A，otherPose是矩阵B，那么A.compose(B)的结果是A乘以B（A * B）。
Pose.inverse(): 这个方法返回一个Pose，它表示当前Pose的反向变换。也就是说，如果先应用一个Pose，再应用它的inverse()，物体将回到原始位置和方向。
理解这两个方法的执行顺序和含义对于正确进行姿态转换至关重要。
从相机坐标系到自定义参考系：解决方案
假设我们有一个初始的“中立”姿态neutralPose，它代表了我们希望作为新原点的参考点。我们现在获取到一个新的对象姿态centerPose（它仍然是相对于相机坐标系的）。我们的目标是计算centerPose相对于neutralPose的姿态。
一个常见的误区是尝试使用centerPose.compose(neutralPose.inverse())。这种做法的逻辑是：将centerPose变换，然后应用neutralPose的反向变换。然而，这并不能得到我们想要的相对姿态。它实际上是将centerPose从相机坐标系变换到了一个由neutralPose.inverse()所定义的新的坐标系中，但这个新坐标系并非以neutralPose为原点。
正确的解决方案是使用以下组合：
Pose relativePose = neutralPose.inverse().compose(centerPose);
原理分析：
neutralPose.inverse(): 这一步将世界坐标系（或者说相机坐标系）进行了一个反向变换，使得neutralPose所处的位置和方向成为了新的原点（0,0,0）。可以想象成，我们将整个世界“移动”和“旋转”了，使得neutralPose回到了坐标轴的中心。
.compose(centerPose): 在这个新的、以neutralPose为原点的坐标系中，我们再应用centerPose的变换。由于centerPose原本是相对于相机（旧原点）的变换，现在这个变换将在这个新原点上生效。因此，最终得到的relativePose就表示了centerPose相对于neutralPose的变换。
简单来说，这个操作序列可以理解为：先将整个场景“倒退”到neutralPose成为原点，然后从这个新原点出发，观察centerPose的位置。
代码实现与解释
以下是实现这一姿态转换的示例代码：
import com.google.ar.core.Pose;public class ArPoseCalculator { private Pose neutralPose = null; // 用于存储自定义的原点姿态 /** * 获取对象的姿态，并将其转换为相对于中立姿态的相对姿态。 * * @param currentObjectPose 当前对象的相机相对姿态。 * @return 如果中立姿态已设置，返回对象相对于中立姿态的相对姿态； * 否则，返回当前对象的相机相对姿态，并将其设置为中立姿态。 */ public Pose getRelativePose(Pose currentObjectPose) { // 如果中立姿态尚未设置，则将当前姿态设为中立姿态 if (neutralPose == null) { neutralPose = currentObjectPose; // 此时，因为没有参考点，所以返回的姿态就是其自身（相机相对） // 或者可以返回一个单位姿态，取决于具体业务需求 return Pose.makeIdentity(); // 返回单位姿态表示相对于自身 } // 计算当前对象姿态相对于中立姿态的相对姿态 // 步骤1: 获取中立姿态的反向变换 Pose inverseNeutralPose = neutralPose.inverse(); // 步骤2: 将反向中立姿态的变换与当前对象姿态的变换进行组合 // 结果是：从 neutralPose 到 currentObjectPose 的变换 Pose relativePose = inverseNeutralPose.compose(currentObjectPose); return relativePose; } /** * 重置中立姿态。 */ public void resetNeutralPose() { neutralPose = null; } // 示例用法 public static void main(String[] args) { ArPoseCalculator calculator = new ArPoseCalculator(); // 模拟第一次获取的姿态（作为中立姿态） // 假设 neutralPose 在 (0,0,0) 处，无旋转 Pose initialCameraPose = Pose.makeTranslation(0f, 0f, 0f); System.out.println("第一次获取姿态（作为中立姿态）: " + initialCameraPose); Pose relative1 = calculator.getRelativePose(initialCameraPose); System.out.println("相对于中立姿态1（期望单位姿态）: " + relative1); // 期望是单位姿态 (0,0,0) // 模拟第二次获取的姿态，向X轴平移1米 Pose secondCameraPose = Pose.makeTranslation(1f, 0f, 0f); System.out.println("第二次获取姿态（相机相对）: " + secondCameraPose); Pose relative2 = calculator.getRelativePose(secondCameraPose); System.out.println("相对于中立姿态1（期望X轴平移1米）: " + relative2); // 期望是 (1,0,0) // 模拟第三次获取的姿态，向X轴平移-0.5米 Pose thirdCameraPose = Pose.makeTranslation(-0.5f, 0f, 0f); System.out.println("第三次获取姿态（相机相对）: " + thirdCameraPose); Pose relative3 = calculator.getRelativePose(thirdCameraPose); System.out.println("相对于中立姿态1（期望X轴平移-0.5米）: " + relative3); // 期望是 (-0.5,0,0) // 模拟重置中立姿态，并设置新的中立姿态在X轴平移2米处 calculator.resetNeutralPose(); Pose newInitialCameraPose = Pose.makeTranslation(2f, 0f, 0f); System.out.println("n重置中立姿态，并设置新的中立姿态在 (2,0,0)"); Pose relative4 = calculator.getRelativePose(newInitialCameraPose); System.out.println("相对于新的中立姿态（期望单位姿态）: " + relative4); // 模拟新的姿态在X轴平移3米 Pose fourthCameraPose = Pose.makeTranslation(3f, 0f, 0f); System.out.println("第四次获取姿态（相机相对）: " + fourthCameraPose); Pose relative5 = calculator.getRelativePose(fourthCameraPose); System.out.println("相对于新的中立姿态（期望X轴平移1米）: " + relative5); // 期望是 (1,0,0) }}
输出示例：
第一次获取姿态（作为中立姿态）: Pose{t=[0.0, 0.0, 0.0], q=[0.0, 0.0, 0.0, 1.0]}相对于中立姿态1（期望单位姿态）: Pose{t=[0.0, 0.0, 0.0], q=[0.0, 0.0, 0.0, 1.0]}第二次获取姿态（相机相对）: Pose{t=[1.0, 0.0, 0.0], q=[0.0, 0.0, 0.0, 1.0]}相对于中立姿态1（期望X轴平移1米）: Pose{t=[1.0, 0.0, 0.0], q=[0.0, 0.0, 0.0, 1.0]}第三次获取姿态（相机相对）: Pose{t=[-0.5, 0.0, 0.0], q=[0.0, 0.0, 0.0, 1.0]}相对于中立姿态1（期望X轴平移-0.5米）: Pose{t=[-0.5, 0.0, 0.0], q=[0.0, 0.0, 0.0, 1.0]}重置中立姿态，并设置新的中立姿态在 (2,0,0)相对于新的中立姿态（期望单位姿态）: Pose{t=[0.0, 0.0, 0.0], q=[0.0, 0.0, 0.0, 1.0]}第四次获取姿态（相机相对）: Pose{t=[3.0, 0.0, 0.0], q=[0.0, 0.0, 0.0, 1.0]}相对于新的中立姿态（期望X轴平移1米）: Pose{t=[1.0, 0.0, 0.0], q=[0.0, 0.0, 0.0, 1.0]}
从输出可以看出，当neutralPose在(0,0,0)时，centerPose在(1,0,0)的相对姿态是(1,0,0)；当neutralPose在(2,0,0)时，centerPose在(3,0,0)的相对姿态也是(1,0,0)，这完全符合我们的预期。
注意事项与最佳实践
初始化neutralPose: 确保neutralPose在第一次获取到有效的姿态时被正确初始化。如果neutralPose一直为null，每次都会被重新设置，导致相对姿态计算不准确。姿态的持久化: 在实际应用中，neutralPose可能需要在会话中持久化，甚至跨会话保存（例如，通过ARCore的云锚点或自定义存储）。理解坐标系: 始终清楚当前操作的姿态是哪个坐标系下的。ARCore的大多数姿态都是世界坐标系（相机坐标系）下的。性能考虑: 姿态计算通常是轻量级的，但在高帧率循环中进行大量复杂姿态操作时，仍需注意性能。旋转与平移: Pose对象封装了旋转和平移信息。compose()和inverse()会同时处理这两部分，确保整体变换的正确性。
总结
通过neutralPose.inverse().compose(centerPose)这种组合方式，我们能够有效地将ARCore中相机相对的姿态转换为相对于自定义原点的姿态。这不仅解决了在特定参考系下追踪对象的需求，也加深了对ARCore Pose类及其变换逻辑的理解。掌握这一技巧，将使开发者能够构建出更加灵活、功能更强大的AR应用。
以上就是ARCore中获取相对姿态：基于自定义原点的姿态转换技巧的详细内容，更多请关注创想鸟其它相关文章！
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