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ARKit从入门到精通（8）-ARKit捕捉平地

ARKit从入门到精通（8）-ARKit捕捉平地-LMLPHP

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  • 在椅子上摆瓶花吧~
ARKit从入门到精通（8）-ARKit捕捉平地-LMLPHP

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1.1-ARKit捕捉平地实现流程介绍

  • 平地捕捉需要一点时间，ARKit内部会进行比较复杂的算法，所以有时候可能没有那么快，需要耐心等待。

  • 1.搭建自定义ARKit工作环境，详情请见笔者ARKit从入门到精通（3）-ARKit自定义实现这篇文章

  • 2.配置ARSessionConfiguration捕捉平地事件，实现ARSCNViewDelegate监听捕捉平地回调

  • 3.通过ARSCNView的代理获取平地锚点ARPlaneAnchor的位置，添加一个用于展示渲染平地的3D模型（上图中一个红色的平地）

    • 在前面小节笔者已经强调过，ARKit框架只负责捕捉真实世界的图像，虚拟世界的场景由SceneKit框架来加载。所以ARKit捕捉到的是一个平地的空间，而这个空间本身是没有东西的（一片空白，只是空气而已），要想让别人能够更加真实的看到这一个平地的空间，需要我们使用一个3D虚拟物体来放入这个空间

  • 4.开启延迟线程，在平地的位置添加一个花瓶节点

    • 此处一定要注意：花瓶节点是添加到代理捕捉到的节点中，而不是AR试图的根节点。因为捕捉到的平地锚点是一个本地坐标系，而不是世界坐标系

  • 核心代码介绍

#pragma mark -搭建ARKit环境

//懒加载会话追踪配置

- (ARSessionConfiguration *)arSessionConfiguration

{

    if (_arSessionConfiguration != nil) {

        return _arSessionConfiguration;

    }

    //1.创建世界追踪会话配置（使用ARWorldTrackingSessionConfiguration效果更加好），需要A9芯片支持

    ARWorldTrackingSessionConfiguration *configuration = [[ARWorldTrackingSessionConfiguration alloc] init];

    //2.设置追踪方向（追踪平面，后面会用到）

    configuration.planeDetection = ARPlaneDetectionHorizontal;

    _arSessionConfiguration = configuration;

    //3.自适应灯光（相机从暗到强光快速过渡效果会平缓一些）

    _arSessionConfiguration.lightEstimationEnabled = YES;

    return _arSessionConfiguration;

}

#pragma mark -- ARSCNViewDelegate

//添加节点时候调用（当开启平地捕捉模式之后，如果捕捉到平地，ARKit会自动添加一个平地节点）

- (void)renderer:(id <SCNSceneRenderer>)renderer didAddNode:(SCNNode *)node forAnchor:(ARAnchor *)anchor

{

    if(self.arType != ARTypePlane)

    {

        return;

    }

    if ([anchor isMemberOfClass:[ARPlaneAnchor class]]) {

        NSLog(@"捕捉到平地");

        //添加一个3D平面模型，ARKit只有捕捉能力，锚点只是一个空间位置，要想更加清楚看到这个空间，我们需要给空间添加一个平地的3D模型来渲染他

        //1.获取捕捉到的平地锚点

        ARPlaneAnchor *planeAnchor = (ARPlaneAnchor *)anchor;

        //2.创建一个3D物体模型    （系统捕捉到的平地是一个不规则大小的长方形，这里笔者将其变成一个长方形，并且是否对平地做了一个缩放效果）

        //参数分别是长宽高和圆角

        SCNBox *plane = [SCNBox boxWithWidth:planeAnchor.extent.x*0.3 height:0 length:planeAnchor.extent.x*0.3 chamferRadius:0];

        //3.使用Material渲染3D模型（默认模型是白色的，这里笔者改成红色）

        plane.firstMaterial.diffuse.contents = [UIColor redColor];

        //4.创建一个基于3D物体模型的节点

        SCNNode *planeNode = [SCNNode nodeWithGeometry:plane];

        //5.设置节点的位置为捕捉到的平地的锚点的中心位置  SceneKit框架中节点的位置position是一个基于3D坐标系的矢量坐标SCNVector3Make

        planeNode.position =SCNVector3Make(planeAnchor.center.x, 0, planeAnchor.center.z);

        //self.planeNode = planeNode;

        [node addChildNode:planeNode];

        //2.当捕捉到平地时，2s之后开始在平地上添加一个3D模型

        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{

            //1.创建一个花瓶场景

            SCNScene *scene = [SCNScene sceneNamed:@"Models.scnassets/vase/vase.scn"];

            //2.获取花瓶节点（一个场景会有多个节点，此处我们只写，花瓶节点则默认是场景子节点的第一个）

            //所有的场景有且只有一个根节点，其他所有节点都是根节点的子节点

            SCNNode *vaseNode = scene.rootNode.childNodes[0];

            //4.设置花瓶节点的位置为捕捉到的平地的位置，如果不设置，则默认为原点位置，也就是相机位置

            vaseNode.position = SCNVector3Make(planeAnchor.center.x, 0, planeAnchor.center.z);

            //5.将花瓶节点添加到当前屏幕中

            //!!!此处一定要注意：花瓶节点是添加到代理捕捉到的节点中，而不是AR试图的根节点。因为捕捉到的平地锚点是一个本地坐标系，而不是世界坐标系

            [node addChildNode:vaseNode];

        });

    }

}

1.2-完整代码

#import "ARSCNViewViewController.h"

//3D游戏框架

#import <SceneKit/SceneKit.h>

//ARKit框架

#import <ARKit/ARKit.h>

@interface ARSCNViewViewController ()<ARSCNViewDelegate,ARSessionDelegate>

//AR视图：展示3D界面

@property(nonatomic,strong)ARSCNView *arSCNView;

//AR会话，负责管理相机追踪配置及3D相机坐标

@property(nonatomic,strong)ARSession *arSession;

//会话追踪配置：负责追踪相机的运动

@property(nonatomic,strong)ARSessionConfiguration *arSessionConfiguration;

//飞机3D模型(本小节加载多个模型)

@property(nonatomic,strong)SCNNode *planeNode;

@end

@implementation ARSCNViewViewController

- (void)viewDidLoad {

    [super viewDidLoad];

    // Do any additional setup after loading the view.

}

- (void)back:(UIButton *)btn

{

    [self dismissViewControllerAnimated:YES completion:nil];

}

- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated

{

    [super viewDidAppear:animated];

    //1.将AR视图添加到当前视图

    [self.view addSubview:self.arSCNView];

    //2.开启AR会话（此时相机开始工作）

    [self.arSession runWithConfiguration:self.arSessionConfiguration];

    //添加返回按钮

    UIButton *btn = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeCustom];

    [btn setTitle:@"返回" forState:UIControlStateNormal];

    btn.frame = CGRectMake(self.view.bounds.size.width/2-50, self.view.bounds.size.height-100, 100, 50);

    btn.backgroundColor = [UIColor greenColor];

    [btn addTarget:self action:@selector(back:) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];

    [self.view addSubview:btn];

}

#pragma mark -搭建ARKit环境

//懒加载会话追踪配置

- (ARSessionConfiguration *)arSessionConfiguration

{

    if (_arSessionConfiguration != nil) {

        return _arSessionConfiguration;

    }

    //1.创建世界追踪会话配置（使用ARWorldTrackingSessionConfiguration效果更加好），需要A9芯片支持

    ARWorldTrackingSessionConfiguration *configuration = [[ARWorldTrackingSessionConfiguration alloc] init];

    //2.设置追踪方向（追踪平面，后面会用到）

    configuration.planeDetection = ARPlaneDetectionHorizontal;

    _arSessionConfiguration = configuration;

    //3.自适应灯光（相机从暗到强光快速过渡效果会平缓一些）

    _arSessionConfiguration.lightEstimationEnabled = YES;

    return _arSessionConfiguration;

}

//懒加载拍摄会话

- (ARSession *)arSession

{

    if(_arSession != nil)

    {

        return _arSession;

    }

    //1.创建会话

    _arSession = [[ARSession alloc] init];

    _arSession.delegate = self;

    //2返回会话

    return _arSession;

}

//创建AR视图

- (ARSCNView *)arSCNView

{

    if (_arSCNView != nil) {

        return _arSCNView;

    }

    //1.创建AR视图

    _arSCNView = [[ARSCNView alloc] initWithFrame:self.view.bounds];

    //2.设置代理  捕捉到平地会在代理回调中返回

    _arSCNView.delegate = self;

    //2.设置视图会话

    _arSCNView.session = self.arSession;

    //3.自动刷新灯光（3D游戏用到，此处可忽略）

    _arSCNView.automaticallyUpdatesLighting = YES;

    return _arSCNView;

}

#pragma mark -- ARSCNViewDelegate

//添加节点时候调用（当开启平地捕捉模式之后，如果捕捉到平地，ARKit会自动添加一个平地节点）

- (void)renderer:(id <SCNSceneRenderer>)renderer didAddNode:(SCNNode *)node forAnchor:(ARAnchor *)anchor

{

    if(self.arType != ARTypePlane)

    {

        return;

    }

    if ([anchor isMemberOfClass:[ARPlaneAnchor class]]) {

        NSLog(@"捕捉到平地");

        //添加一个3D平面模型，ARKit只有捕捉能力，锚点只是一个空间位置，要想更加清楚看到这个空间，我们需要给空间添加一个平地的3D模型来渲染他

        //1.获取捕捉到的平地锚点

        ARPlaneAnchor *planeAnchor = (ARPlaneAnchor *)anchor;

        //2.创建一个3D物体模型    （系统捕捉到的平地是一个不规则大小的长方形，这里笔者将其变成一个长方形，并且是否对平地做了一个缩放效果）

        //参数分别是长宽高和圆角

        SCNBox *plane = [SCNBox boxWithWidth:planeAnchor.extent.x*0.3 height:0 length:planeAnchor.extent.x*0.3 chamferRadius:0];

        //3.使用Material渲染3D模型（默认模型是白色的，这里笔者改成红色）

        plane.firstMaterial.diffuse.contents = [UIColor redColor];

        //4.创建一个基于3D物体模型的节点

        SCNNode *planeNode = [SCNNode nodeWithGeometry:plane];

        //5.设置节点的位置为捕捉到的平地的锚点的中心位置  SceneKit框架中节点的位置position是一个基于3D坐标系的矢量坐标SCNVector3Make

        planeNode.position =SCNVector3Make(planeAnchor.center.x, 0, planeAnchor.center.z);

        //self.planeNode = planeNode;

        [node addChildNode:planeNode];

        //2.当捕捉到平地时，2s之后开始在平地上添加一个3D模型

        dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{

            //1.创建一个花瓶场景

            SCNScene *scene = [SCNScene sceneNamed:@"Models.scnassets/vase/vase.scn"];

            //2.获取花瓶节点（一个场景会有多个节点，此处我们只写，花瓶节点则默认是场景子节点的第一个）

            //所有的场景有且只有一个根节点，其他所有节点都是根节点的子节点

            SCNNode *vaseNode = scene.rootNode.childNodes[0];

            //4.设置花瓶节点的位置为捕捉到的平地的位置，如果不设置，则默认为原点位置，也就是相机位置

            vaseNode.position = SCNVector3Make(planeAnchor.center.x, 0, planeAnchor.center.z);

            //5.将花瓶节点添加到当前屏幕中

            //!!!此处一定要注意：花瓶节点是添加到代理捕捉到的节点中，而不是AR试图的根节点。因为捕捉到的平地锚点是一个本地坐标系，而不是世界坐标系

            [node addChildNode:vaseNode];

        });

    }

}

//刷新时调用

- (void)renderer:(id <SCNSceneRenderer>)renderer willUpdateNode:(SCNNode *)node forAnchor:(ARAnchor *)anchor

{

    NSLog(@"刷新中");

}

//更新节点时调用

- (void)renderer:(id <SCNSceneRenderer>)renderer didUpdateNode:(SCNNode *)node forAnchor:(ARAnchor *)anchor

{

    NSLog(@"节点更新");

}

//移除节点时调用

- (void)renderer:(id <SCNSceneRenderer>)renderer didRemoveNode:(SCNNode *)node forAnchor:(ARAnchor *)anchor

{

    NSLog(@"节点移除");

}

#pragma mark -ARSessionDelegate

//会话位置更新（监听相机的移动），此代理方法会调用非常频繁，只要相机移动就会调用，如果相机移动过快，会有一定的误差，具体的需要强大的算法去优化，笔者这里就不深入了

- (void)session:(ARSession *)session didUpdateFrame:(ARFrame *)frame

{

    NSLog(@"相机移动");

}

- (void)session:(ARSession *)session didAddAnchors:(NSArray<ARAnchor*>*)anchors

{

    NSLog(@"添加锚点");

}

- (void)session:(ARSession *)session didUpdateAnchors:(NSArray<ARAnchor*>*)anchors

{

    NSLog(@"刷新锚点");

}

- (void)session:(ARSession *)session didRemoveAnchors:(NSArray<ARAnchor*>*)anchors

{

    NSLog(@"移除锚点");

}

- (void)didReceiveMemoryWarning {

    [super didReceiveMemoryWarning];

    // Dispose of any resources that can be recreated.

}

/*

#pragma mark - Navigation

// In a storyboard-based application, you will often want to do a little preparation before navigation

- (void)prepareForSegue:(UIStoryboardSegue *)segue sender:(id)sender {

    // Get the new view controller using [segue destinationViewController].

    // Pass the selected object to the new view controller.

}

*/

@end

1.3-代码下载地址

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