【ARFoundation学习笔记】射线检测

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写在前面的话

本系列笔记旨在记录作者在学习Unity中的AR开发过程中需要记录的问题和知识点。难免出现纰漏，更多详细内容请阅读原文以及官方文档。

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射线检测

射线检测是Unity中常见的一种物理检测方法，具体就不赘述了。除了Unity提供的Physics.Raycast()方法进行射线检测外，AR foundation还提供了AR RaycastManager组件专门用于AR中处理射线与平面、特征点的碰撞检测。

射线检测概念

射线检测通常用于在二维的屏幕上进行三维的物体检测，其简单原理就是从起始点向某一方向发射一条无限长的射线，这条射线一旦与物体的碰撞器接触就会触发检测事件。

假设要实现在手机屏幕上点击到AR plane之后，在对应位置产生一个小圆球（这就是第一章中使用到的案例），最好的方案就是射线检测。我们将摄像头的位置设置为初始点，而手指在屏幕上点击的位置视为基准点，构建一条穿过二点的射线，这条射线将触碰到其位置上的所有虚拟物体。往往射线检测的触发结果是从初始点开始触碰到的第一个物体。请看下述代码：

1．  using System.Collections.Generic;
2．  using UnityEngine;
3．  using UnityEngine.XR.ARFoundation;
4．  using UnityEngine.XR.ARSubsystems;
5． 
6．  [RequireComponent(typeof(ARRaycastManager))]
7．  public class AppControler : MonoBehaviour
8．  {
9．     public  GameObject spawnPrefab;
10．    static List<ARRaycastHit> Hits;
11．    private ARRaycastManager mRaycastManager;
12．    private GameObject spawnedObject = null;
13．    private void Start()
14．    {
15．       Hits = new List<ARRaycastHit>();
16．       mRaycastManager = GetComponent<ARRaycastManager>();
17．    }
18． 
19．    void Update()
20．    {
21．       if (Input.touchCount == 0)
22．          return;
23．       var touch = Input.GetTouch(0);
24．       if (mRaycastManager.Raycast(touch.position, Hits, TrackableType.PlaneWithin  
          Polygon | TrackableType.PlaneWithinBounds))
25．       {
26．          var hitPose = Hits[0].pose;
27．          if (spawnedObject == null)
28．          {
29．             spawnedObject = Instantiate(spawnPrefab, hitPose.position, hitPose.rotation);
30．          }
31．          else
32．          {
33．             spawnedObject.transform.position = hitPose.position;
34．          }
35．       }
36．    }
37． }

在上述代码中，Hits是一个ARRaycastHit的List，它保存了所有射线Hit到的物体的信息。当触发点击事件时，mRaycastManager.Raycast从摄像头发射一条向着touch.position的射线，并返回所有触碰到的虚拟物体的姿态信息给Hits，并且设置了检测的可跟踪对象为TrackableType.PlaneWithinPolygon | TrackableType.PlaneWithinBounds(平面上的多边形或者平面带边界的平面包围盒，也就是摄像机内渲染出的可视化平面），并使用第一个检测到的平面物体的姿态信息Hits[0].pose来初始化预制体。

在ARFoundation中，目前射线检测只能用来检测平面和点云。ARFoundation中的射线检测与Unity中Physics模块使用的射线检测相似，但提供了独立的接口，在ARFoundation中使用射线检测需要ARRaycastManager组件，因为射线检测与被检测物体需要在同一个坐标空间中，所以该组件需要挂载在ARSessionOrigin对象上。
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版权声明：本文为CSDN博主「DavidWang」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/yolon3000/article/details/94458183

射线检测方法	说明
public bool Raycast(Vector2 screenPoint, List hitResults, TrackableType trackableTypeMask = TrackableType.All)	参数1为屏幕坐标点，参数2为所有与射线发生碰撞的对象列表，参数3为Trackable类型掩码（即只对该类或几类可跟踪对象进行射线检测），该方法的返回值为Bool型，true表示发生碰撞，false表示未发生碰撞。
public bool Raycast(Vector2 screenPoint, List hitResults, TrackableType trackableTypeMask = TrackableType.All)	参数1为Ray类型的射线（包括位置与方向），参数2为所有与射线发生碰撞的对象列表，参数3为Trackable类型掩码（即只对该类或几类可跟踪对象进行射线检测），该方法的返回值为Bool型，true表示发生碰撞，false表示未发生碰撞。

trackableTypeMask 用来过滤需要进行碰撞检测的对象类型，Trackable类型其值可以是以下属性值的一个，也可以是几个，如果是几个，可以采用按位或，如TrackableType.PlaneWithinPolygon | TrackableType.FeaturePoint。

trackableType 属性	说明
All	这个值用于与放置的所有物体发生碰撞检测。如果我们填写这个值，那么在ARFoundation中，我们发射的射线将与场景中的所有平面、包围多边形、带法线的特征点进行碰撞检测。
FeaturePoint	与当前帧点云中所有的特征点进行碰撞检测。
None	此值用来表示trackableHit返回中没有碰撞发生，如果将此值传递给raycast，则不会得到任何碰撞结果。
PlaneWithinPolygon	与已检测平面内的凸边界多边形进行碰撞检测。
PlaneWithinBounds	与当前帧中已检测平面内的包围盒进行碰撞检测。
PlaneWithinInfinity	与已检测到的平面进行碰撞检测，但这个检测不仅仅局限于包围盒或者多边形，而是可以与已检测到的平面的延展平面进行碰撞检测。
FeaturePointWithSurfaceNormal	射线与评估平面进行碰撞检测，评估平面不一定能形成一个平面。
Planes	射线与以上所有平面类型进行碰撞检测。
Image	与2D图像进行射线检测。
Face	与人脸进行射线检测。

ARRaycastHit类保存的是发生碰撞时检测到的碰撞体相关信息，其主要属性如下表所示。

ARRaycastHit 属性	说明
Distance	float类型，获取从射线源到命中点的距离
trackableId	发生碰撞的可跟踪对象ID。
Pose	Pose类型，获取射线击中的物体在Unity世界坐标中的姿态。
hitType	Trackable类型，获取命中的可跟踪对象，即前文所述的七种可跟踪类型之一（实际上，目前ARFoundation只能对平面与特征点做射线检测）。
sessionRelativeDistance	在Session空间中从射线起点到碰撞点的距离。
sessionRelativePose	在Session空间碰撞点的姿态。

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小结

使用AR RaycastHit可以用来专门处理AR空间中的射线检测信息。由于姿态信息都保存在了AR Session Rigion组件上，因此AR Raycast Manager也要挂载在该对象上。

AR RaycastHit可以获取到三维空间上所有的射线触碰到的姿态信息。我们总结了两个射线检测方法以及其参数信息，使用射线检测来实现一些基本的功能。
（作者本人的博客比官方文档写的详细多了）