ARKit介绍
Apple在WWDC17上宣布了一个名为ARKit的新iOS框架。它是一个“允许您轻松为iPhone和iPad创建无与伦比的增强现实体验”的框架。该框架随iOS 11一起发布（目前处于测试阶段），并且仅由Apple的A9或A10芯片驱动的iOS设备支持。这意味着它不适用于iPhone 5S或iPad Mini等旧设备。此外，您无法在模拟器中使用它，因此您必须使用最新的测试版更新您的iPhone / iPad（iOS 11 SDK仅适用于Xcode 9）。
AR - 使用相机创建虚拟对象放置在物理世界中的错觉。
我们知道增强现实并不是新的，但由于Apple的新框架，AR现在正受到很多关注。Pokemon Go是第一个也许是最着名的应用程序之一，它向我们展示了应用程序中AR的强大功能。实现与Pokemon Go具有相同交互性的应用程序并不容易，这就是为什么我认为ARKit会有所作为。
通过这个新框架，通过为iOS提供本机AR支持，开发人员可以更方便地访问AR。它使用相机传感器进行照明估算，它可以分析相机视图所呈现的内容，并找到像桌子和地板一样的水平平面，它可以在锚点上放置和跟踪物体。您甚至可以使用Metal，SceneKit和Unity和虚幻引擎等第三方工具渲染3D对象。ARKit以卓越的性能完成所有这一切，并且有很好的文档记录。
需要一些想法才能使用ARKit？您可以查看madewitharkit，并通过在您的应用上加入此框架来了解可能实现的目标。
使用ARKit测量对象
我真正喜欢的项目之一是“AR Measure App Demo”：
他们创造了一个精确的虚拟标尺，与真实标尺相比，我惊呆了。我心想：“我需要试试这个！”，所以我决定使用ARKit创建自己的测量应用程序。
我开始观看介绍ARKit：来自WWDC17的iOS增强现实视频。然后我阅读文档并使用演示应用程序（在增强现实中放置对象）。在那之后，我了解了我可以使用什么以及如何工作。从演示中，我了解到场景单元映射到ARKit中的米，所以这是一个很好的提示。
两个节点之间的距离
我想要一个基本的应用程序，只需点击屏幕选择点并计算最后一个点击与前一个点的距离。所以，我使用Swift和SceneKit创建了一个新项目：
创建项目步骤1
创建项目步骤1
创建项目步骤2
创建项目步骤2
“增强现实应用程序”模板为我们提供了一个基本代码。有一个ViewController实现AR场景视图delegate（ARSCNViewDelegate），它已经有一个ARSCNView很好的IB出口，因为这是用于使用相机显示带有3D SceneKit内容的AR的视图。
免责声明：我使用SceneKit玩过一次，所以我对它有一些基本的了解。如果您没有这些知识或任何3D渲染，如Metal，OpenGL或Unity，那么我建议您在使用ARKit之前查看其中一个，因为它将帮助您理解我将呈现的代码（例如，矢量和矩阵等3D概念以及可以对它们执行的一般操作。
我删除了加载ship.scn资源的当前场景，viewDidLoad因为我想从干净的环境开始（在摄像机视图中没有任何内容）。
然后我UITapGestureRecognizer在主视图中添加了一个以识别用于添加节点的轻击手势。A SCNNode是“场景图的结构元素，表示3D坐标空间中的位置和变换”，其中可以附加几何图形，灯光，相机或其他可显示内容。我决定使用球体作为几何体。我希望节点位于摄像机前方10厘米处，因此我需要当前帧才能访问摄像机在世界坐标空间中的位置和方向。
红色是“x”轴，绿色是“y”轴，蓝色是“z”轴。
红色是“x”轴，绿色是“y”轴，蓝色是“z”轴。
为了实现10厘米的平移，我需要在第四列上应用转换z。正值定义为更接近相机，负值更远。因此，如果使用0，对象位置将位于当前相机框架的正前方。
@objc func handleTapGesture(sender: UITapGestureRecognizer) {
if sender.state != .ended {
return
}
guard let currentFrame = sceneView.session.currentFrame else {
return
}
// Create a transform with a translation of 0.1 meters (10 cm) in front of the camera
var translation = matrix_identity_float4x4
translation.columns.3.z = -0.1
// Add a node to the session
let sphere = SCNSphere(radius: 0.005)
sphere.firstMaterial?.diffuse.contents = UIColor.red
sphere.firstMaterial?.lightingModel = .constant
sphere.firstMaterial?.isDoubleSided = true
let sphereNode = SCNNode(geometry: sphere)
sphereNode.simdTransform = matrix_multiply(currentFrame.camera.transform, translation)
sceneView.scene.rootNode.addChildNode(sphereNode)
}
这translation是一个包含4行和4列的矩阵。这就是3D点的表示方式，可以应用平移，缩放，旋转，反射，倾斜等变换（通过搜索可以更好地理解OpenGL Matrices）。
最后一步是计算两个节点之间的距离。使用三维欧氏距离公式可以实现两点的距离：
image.png
3D中的欧几里德距离公式
我用结束节点位置（两个3D矢量）减去起始节点位置，得到一个新的矢量，然后我应用了公式|a| = sqrt((ax * ax) + (ay * ay) + (az * az))。这将给出结果向量的长度，它与说明相同：距节点A和节点B的距离。
func distance(startNode: SCNNode, endNode: SCNNode) -> Float {
let vector = SCNVector3Make(startNode.position.x - endNode.position.x, startNode.position.y - endNode.position.y, startNode.position.z - endNode.position.z)
// Scene units map to meters in ARKit.
return sqrtf(vector.x * vector.x + vector.y * vector.y + vector.z * vector.z)
}
self.distanceLabel.text = String(format: "%.2f", distance(startNode: nodeA, endNode: nodeB)) + "m"
您可以在此处查看此实施。
增强测量
在第一次实现之后，我注意到测量不准确，因为您不能保证节点A和节点B在同一表面中。在那种情况下，我需要平面检测功能。垂直平面检测不是一个特征（但是），但可以用一行代码激活水平平面检测configuration.planeDetection = .horizontal然后ARKit将自动添加，更改或删除当前会话中的平面锚点。您可以观察通过实施这些变化session(_:didAdd:)，session(_:didUpdate:)并且session(_:didRemove:)方法从ARSessionDelegate委托（请确保您验证是否锚参数是ARPlaneAnchor）。用户应该知道水平面何时可用，以便开始添加测量点。在苹果公司的ARKit演示实现了一个方形指示器，我认为它可以使用该sceneView.debugOptions属性，但事实并非如此。
平面检测在行动中
平面检测在行动中
所以，我FocusSquare从Apple的演示中借用了这个课程。
最后，最后一个问题：如何将节点放在最近的平面上？我已经知道如何将节点放置在摄像机所在的位置，但我如何获得距离最近的平面的距离。答案是：hitTest(_:types:)。此方法在摄像机图像中搜索视图坐标中指定点的有效曲面，并返回一个列表，其中命中测试结果的排序距离最近（距离摄像机的距离）。
let planeHitTestResults = sceneView.hitTest(view.center, types: .existingPlaneUsingExtent)
if let result = planeHitTestResults.first {
let hitPosition = SCNVector3.positionFromTransform(result.worldTransform)
let sphere = SCNSphere(radius: 0.005)
sphere.firstMaterial?.diffuse.contents = UIColor.red
sphere.firstMaterial?.lightingModel = .constant
sphere.firstMaterial?.isDoubleSided = true
let node = SCNNode(geometry: sphere)
node.position = hitPosition //<--
sceneView.scene.rootNode.addChildNode(node)
}
我假设主视图的中心作为目标，并且作为默认平面，我使用了列表的第一项（最近的平面）。
最后，我实现了session(_:cameraDidChangeTrackingState:) 可以观察设备位置跟踪状态的方法。
func session(_ session: ARSession, cameraDidChangeTrackingState camera: ARCamera) {
switch camera.trackingState {
case .notAvailable:
trackingStateLabel.text = "Tracking not available"
trackingStateLabel.textColor = .red
case .normal:
trackingStateLabel.text = "Tracking normal"
trackingStateLabel.textColor = .green
case .limited(let reason):
switch reason {
case .excessiveMotion:
trackingStateLabel.text = "Tracking limited: excessive motion"
case .insufficientFeatures:
trackingStateLabel.text = "Tracking limited: insufficient features"
case .none:
trackingStateLabel.text = "Tracking limited"
case .initializing:
trackingStateLabel.text = "Tracking limited: initializing"
}
trackingStateLabel.textColor = .yellow
}
}
您可以检查整个项目并在您的设备上进行测试。
我对AR的力量印象深刻。有很多用例可以探索。如果您有任何我们可以帮助您使用AR的项目，请不要犹豫，并与我们联系。
