Unity 3D 中陀螺仪参考系转换的四元数旋转答案

【问题标题】：Quaternion rotation for gyroscope frame-of-reference conversion in Unity 3DUnity 3D 中陀螺仪参考系转换的四元数旋转
【发布时间】：2017-12-20 07:27:00
【问题描述】：

使用来自 Thalmic 的 Myo 臂章的原始陀螺仪数据，我几乎能够在 Unity3D 中控制对象在 2D 空间中的移动（类似于光标的移动）。

我试图通过一系列旋转和变换将陀螺仪数据从它自己的轴/参考系转换为世界参考系。

除了一个错误之外，一切都可以编译，当忽略此错误时，对象会随着陀螺仪的旋转而移动，但最终的 x/y 坐标会向错误的方向倾斜。

如果我错了，请纠正我，但我的 general approach 将是：

获取陀螺仪矢量

按方向四元数（来自加速度计）旋转以对齐到世界空间

获取旋转右向量的归一化四元数

通过此四元数旋转来自 (2) 的对齐向量，以获得来自 (2) 和 (y) 的向量的补偿向量 (-z) 分量来自 (4) 的补偿向量的分量将给出所需的 dx 和 dy 值

这是我的方法：调用转换函数，输入陀螺数据、当前方向和xDirection（手环是正对手腕还是反方向）：

Vector2 dxdy = gyroConversion (thalmicMyo.gyroscope, myo.transform.rotation, thalmicMyo.xDirection);

transform.Translate (dxdy [0], dxdy [1], 0, Space.World);

陀螺转换函数：

Vector2 gyroConversion (Vector3 gyroData, Quaternion orientation, object xdir) {

    // Convert gyro data from the gyroscope's frame of reference to the world frame of reference.

    // Rotate gyroData by orientation quaternion.
    Vector3 gyroWorldData = orientation * gyroData;

    // Check which direction the armband is facing.
    if (xdir.Equals(Thalmic.Myo.XDirection.TowardWrist)) {
        Vector3 forwardSource = new Vector3 (1, 0, 0);
    }

    else {
        Vector3 forwardSource = new Vector3 (-1, 0, 0);
    }

    Vector3 right = Vector3.Cross(forward, new Vector3 (0, 0, -1));
    Vector3 up = new Vector3 (0, 1, 0);

    Quaternion yQuat = Quaternion.FromToRotation(right, up);

    float m = Mathf.Sqrt(yQuat.w * yQuat.w +
        yQuat.x * yQuat.x +
        yQuat.y * yQuat.y +
        yQuat.z * yQuat.z);

     yCompNorm = new Quaternion (yQuat.w / m, yQuat.x / m, yQuat.y / m, yQuat.z / m);

    Vector3 gyroCompensated = yCompNorm * gyroWorldData;

    Vector2 coordinates = new Vector2 (-gyroWorldData.z, gyroCompensated.y);

    return coordinates; }

注意：forwardSource 导致错误告诉我它“在当前上下文中不存在”，但是当存在单个 forwardSource 定义而不是 if-else 对时，它可以正常工作，这就是我知道所需的物体实际上在移动，只是非常奇怪。似乎我在陀螺仪上的左右运动在 Unity 中产生了上下运动。

这可能是旋转的问题，但我看不出在哪里。

【问题讨论】：

标签： c# math unity3d vector quaternions

【解决方案1】：

似乎我在陀螺仪上的左右移动正在 Unity 中产生上下移动。

不确定这是否是问题所在，但在 Unity 使用 左手坐标 系统时，陀螺仪 Input.gyro.attitude 传感器值以右手坐标返回。您需要先将陀螺仪（右手坐标）转换为左手坐标，然后再尝试使用它来移动对象。

private static Quaternion GyroToUnity(Quaternion q)
{
    return new Quaternion(q.x, q.y, -q.z, -q.w);
}

...

Quaternion convertedValue = GyroToUnity(Input.gyro.attitude);

现在，您可以使用 convertedValue 变量进行其他计算或移动对象/相机。

【讨论】：