将 ARFaceAnchor 从左手坐标系翻转到右手坐标系

Question

通过打印faceAnchor.transform.columns.3 进行一些测试后，挖掘SO：ARFaceAnchor have negative Z position? 和Apple 的文档：ARFaceAnchor，我意识到z 轴实际上是翻转的，它不是文档中的右手坐标系. ARFaceAnchor 声明坐标：

x 正方向指向观察者的右侧（即人脸自身的左侧），y 正方向指向上方（相对于人脸本身，而不是世界），z 正方向指向从面对（朝向观察者）

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Sarasvati 提出了关于进行改造的建议：

    func faceAnchorPoseToRHS(_ mat: float4x4) -> float4x4 {
    let correctedPos = float4(x: mat.columns.3.x, y: mat.columns.3.y, z: -mat.columns.3.z, w: 1)

    let quat = simd_quatf(mat)
    let newQuat = simd_quatf(angle: -quat.angle, axis: float3(quat.axis.x, quat.axis.y, -quat.axis.z))
    var newPose = float4x4(newQuat)
    newPose.columns.3 = correctedPos

    return newPose
}

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基于 Andy Fedoroff 的更新：

extension ViewController: ARSCNViewDelegate {
    func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, didAdd node: SCNNode, for anchor: ARAnchor) {
        guard let faceAnchor = anchor as? ARFaceAnchor else { return }
        currentFaceAnchor = faceAnchor
        if node.childNodes.isEmpty, let contentNode = selectedContentController.renderer(renderer, nodeFor: faceAnchor) {
            node.addChildNode(contentNode)
        }
        selectedContentController.session = sceneView?.session
        selectedContentController.sceneView = sceneView
    }
    /// - Tag: ARFaceGeometryUpdate
    func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, didUpdate node: SCNNode, for anchor: ARAnchor) {
        guard anchor == currentFaceAnchor,
            let contentNode = selectedContentController.contentNode,
            contentNode.parent == node
            else { return }
        sceneView.session.currentFrame!.anchors.first!.transform
        print(currentFaceAnchor!.transform.columns.3)
        selectedContentController.session = sceneView?.session
        selectedContentController.sceneView = sceneView
        selectedContentController.renderer(renderer, didUpdate: contentNode, for: anchor)
    }
}

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但是，我打印了faceAnchor.transform.columns.3 并使用 True Depth 相机获得了 z 负片。下图显示 x,y,z,w 轴：

关于如何校正 z 轴的任何建议？提前谢谢你

Answer 1

首先，让我们看看默认矩阵值是什么。

恒等矩阵

这是一个带有默认值的Identity 4x4 matrix。

如果您需要有关4x4 matrices 元素的更多信息，请阅读this post。

 // 0  1  2  3
 ┌              ┐
 |  1  0  0  0  |  x
 |  0  1  0  0  |  y
 |  0  0  1  0  |  z
 |  0  0  0  1  |
 └              ┘

位置镜像

要翻转实体的Z axis 和X axis，以便将轴从人脸跟踪环境重新定向到世界跟踪环境，请使用4x4 transform matrix 的以下形式。

 // 0  1  2  3
 ┌              ┐
 | -1  0  0  0  |  x
 |  0  1  0  0  |  y
 |  0  0 -1  0  |  z
 |  0  0  0  1  |
 └              ┘

旋转镜像

在4x4 transform matrices 中，旋转是一个combination of scale and skew。要选择正确的旋转方向，顺时针 (CW) 或逆时针 (CCW) 使用 + 或 - 表示 cos 表达式。

这是一个正 Z 旋转表达式 (CCW)。

正面+cos(a)：

 ┌                    ┐
 | cos -sin   0    0  |
 | sin  cos   0    0  |
 |  0    0    1    0  |
 |  0    0    0    1  |
 └                    ┘

这是一个负 Z 旋转表达式 (CW)。

否定-cos(a)：

 ┌                    ┐
 |-cos -sin   0    0  |
 | sin -cos   0    0  |
 |  0    0    1    0  |
 |  0    0    0    1  |
 └                    ┘