【IOS】ARAnchor到底是什麼？

我正在嘗試瞭解和使用ARKit。但是有一件事我無法完全理解。

蘋果關於ARAnchor說:

A real-world position and orientation that can be used for placing objects in an AR scene.

但這還不夠。所以我的問題是:

確切的ARAnchor是什麼？

anchor 和特徵點之間有什麼區別？

ARAnchor是特徵點的一部分嗎？

ARKit如何確定其 anchor ？

解決辦法

更新:2020年7月19日。
TL; DR

anchor ARAnchor是一個不可見的空物件，可以將3D模型保持在世界空間中 anchor 的位置。將ARAnchor視為模型的區域性軸transform node(可以對其進行平移，旋轉和縮放)。每個3D模型都有一個樞軸點，對不對？因此，此樞軸點必須滿足ARAnchor。
如果不在ARKit / RealityKit應用程式中使用 anchor ，則3D模型可能會從放置它們的位置移開，這會對使用者體驗產生影響。因此， anchor 是AR場景中的關鍵元素。
根據ARKit文件2017:

ARAnchor is a real-world position and orientation that can be used for placing objects in AR Scene. Adding an anchor to the session helps ARKit to optimize world-tracking accuracy in the area around that anchor, so that virtual objects appear to stay in place relative to the real world. If a virtual object moves, remove the corresponding anchor from the old position and add one at the new position.

ARAnchor是ARKit框架中現有的所有其他 anchor 型別的父類，因此所有這些子類均繼承自ARAnchor類，但不能直接在您的程式碼中使用。我還必須說ARAnchor和Feature Points沒有共同點。 Feature Points用於除錯。ARAnchor不會自動跟蹤真實目標。如果需要自動化，則必須使用rendered(...)或session(...)例項方法，如果您分別符合協議(protocol)ARSCNViewDelegate或ARSessionDelegate，則可以呼叫這些方法。
這是帶有平面 anchor 的可視表示的影象。但請記住:預設情況下，您既看不到檢測到的平面，也看不到其對應的ARPlaneAnchor。因此，如果您想在場景中看到任何 anchor ，則必須使用三個瘦SCNCylinder原語“視覺化”它。



在ARKit中，您可以使用不同的場景自動將ARAnchors新增到場景中:

ARPlaneAnchor

如果水平和/或垂直 planeDetection 例項屬性為ON，則ARKit可以將ARPlaneAnchors新增到當前 session 。有時啟用的planeDetection會大大增加場景理解階段所需的時間。

ARImageAnchor (符合 ARTrackable 協議(protocol))

這種型別的定位點包含有關在世界跟蹤 session 中檢測到的影象(定位點位於影象中心)的位置和方向的資訊。要進行啟用，請使用 detectionImages 例項屬性。在ARKit 2.0中，您總共可以跟蹤多達25張影象，在ARKit 3.0和ARKit 4.0中，分別可以跟蹤多達100張影象。但是，在兩種情況下均為not more than just 4 images simultaneously。

ARBodyAnchor (符合ARTrackable協議(protocol))

在最新版本的ARKit中，您可以通過使用 ARBodyTrackingConfiguration() 執行 session 來啟用 body 跟蹤。您將以CG Skeleton的 Root Joint 或在跟蹤角色的骨盆位置獲得ARBodyAnchor。

ARFaceAnchor (符合ARTrackable協議(protocol))

Face Anchor儲存有關可使用前置TrueDepth攝像頭或常規RGB攝像頭檢測到的拓撲和姿勢以及面部表情的資訊。當檢測到臉部時，“臉部固定點”將附加在 Nose 後面的臉部中央。在ARKit 2.0中，您只能跟蹤一張臉，而在ARKit 3.0中，最多可以同時跟蹤3張臉。在ARKit 4.0中，許多被跟蹤的面部取決於TrueDepth感測器和CPU:配備TrueDepth攝像頭的智慧手機最多可跟蹤3個面孔，帶有A12 +晶片組但不配備TrueDepth攝像頭的智慧手機也可以最多跟蹤3個面孔。

ARObjectAnchor

此 anchor 的型別保留有關在世界跟蹤 session 中檢測到的真實3D物件的6個自由度(位置和方向)的資訊。請記住，您需要為 session 配置的ARReferenceObject屬性指定detectionObjects例項。

AREnvironmentProbeAnchor

探針 anchor 可以在世界跟蹤 session 中為特定空間區域提供環境照明資訊。 ARKit的人工智慧使用它為反射著色器提供環境反射。

ARParticipantAnchor

這是多使用者AR體驗必不可少的 anchor 型別。如果要使用它，請在true框架中將isCollaborationEnabled值用於MultipeerConnectivity例項屬性。

ARMesh anchor

ARKit 3.5+將使用者周圍的重建現實世界場景細分為網格 anchor 。隨著ARKit增強對現實世界的瞭解，網格 anchor 不斷更新其資料。儘管ARKit更新了網格以反映物理環境的變化，但是網格的後續變化並非旨在實時反映。

ARGeoAnchor (符合ARTrackable協議(protocol))

在ARKit 4.0+中，有一個地理定位點(也稱為位置定位點)，可使用GPS，Apple Maps和來自Apple伺服器的其他環境資料來跟蹤地理位置。這種定位標記可標識應用程式可以引用的世界中的特定區域。當用戶在場景中四處移動時， session 會根據座標和裝置的地理 anchor 指南針方向更新位置 anchor 的變換。

There are also other regular approaches to create anchors in AR session:

命中測試方法

在螢幕上點選，將一個點投影到一個不可見的檢測平面上，將ARAnchor放置在虛擬射線與該平面相交的位置。順便說一句，iOS 14中將棄用ARHitTestResult類及其對ARSCNView和ARSKView的命中測試方法，因此您必須習慣射線鑄造。

射線鑄造方法

如果您使用的是ray-casting，則在螢幕上輕按會在不可見的檢測平面上投影3D點。但是，您也可以在3D場景中的A和B位置之間執行射線投射。射線投射與命中測試的主要區別在於，當使用第一個ARKit時，它會在瞭解有關檢測到的表面的更多資訊時繼續完善射線投射，並且射線投射可以是2D到3D和3D到3D

特徵點

ARKit在現實世界物件的高對比度邊緣上自動生成的特殊黃色點，可以為您提供放置ARAnchor的位置。

ARCamera的轉換

iPhone相機的位置和方向simd_float4x4可以輕鬆用作ARAnchor的位置。

任何任意世界位置

將自定義ARWorldAnchor放置在場景中的任何位置。您可以像在RealityKit中找到的world anchor一樣生成ARKit的AnchorEntity(.world(transform: mtx))版本。

此程式碼段顯示瞭如何在委託(delegate)人的方法中使用ARPlaneAnchor:renderer(_:didAdd:for:):

func renderer(_ renderer: SCNSceneRenderer, 
             didAdd node: SCNNode, 
              for anchor: ARAnchor) {
    
    guard let planeAnchor = anchor as? ARPlaneAnchor 
    else { return }

    let grid = Grid(anchor: planeAnchor)
    node.addChildNode(grid)
}

anchor 實體
根據RealityKit文件2019:

AnchorEntity is an anchor that tethers virtual content to a real-world object in an AR session.

WWDC'19中釋出了 RealityKit 框架和 Reality Composer 應用程式。他們有一個名為AnchorEntity的新類。您可以將AnchorEntity用作任何實體層次結構的根點，並且必須將其新增到Scene anchors集合中。 AnchorEntity自動跟蹤現實世界的目標。在RealityKit和Reality Composer中，AnchorEntity在層次結構的頂部。該 anchor 能夠容納一百個模型，在這種情況下，與為每個模型使用100個個人 anchor 相比，它更穩定。
讓我們看看它在程式碼中的外觀:

func makeUIView(context: Context) -> ARView {
    
    let arView = ARView(frame: .zero)
    let modelAnchor = try! Experience.loadModel()
    arView.scene.anchors.append(modelAnchor)
    return arView
}

AnchorEntity 具有三個組成部分:

Anchoring元件

Transform元件

Synchronization元件

To find out the difference between ARAnchor and AnchorEntity look at THIS POST.

以下是RealityKit 2.0 for iOS中提供的九種AnchorEntity案例:

// Fixed position in the AR scene
AnchorEntity(.world(transform: mtx)) 

// For body tracking (a.k.a. Motion Capture)
AnchorEntity(.body)

// Pinned to the tracking camera
AnchorEntity(.camera)

// For face tracking (Selfie Camera config)
AnchorEntity(.face)

// For image tracking config
AnchorEntity(.image(group: "Group", name: "model"))

// For object tracking config
AnchorEntity(.object(group: "Group", name: "object"))

// For plane detection with surface classification
AnchorEntity(.plane([.any], classification: [.seat], minimumBounds: [1.0, 1.0]))

// When you use ray-casting
AnchorEntity(raycastResult: myRaycastResult)     /* no dot notation */

// When you use ARAnchor with a given identifier
AnchorEntity(.anchor(identifier: uuid))

// Creates anchor entity on a basis of ARAnchor
AnchorEntity(anchor: arAnchor)                   /* no dot notation */

這是RealityKit 2.0中適用於macOS的僅兩種AnchorEntity案例:

// Fixed world position in VR scene
AnchorEntity(.world(transform: mtx))

// Camera transform
AnchorEntity(.camera)

Also it’s not superfluous to say that you can use any subclass of ARAnchor for AnchorEntity needs:

func session(_ session: ARSession, didUpdate anchors: [ARAnchor]) {

    guard let faceAnchor = anchors.first as? ARFaceAnchor 
    else { 
        return 
    }
    arView.session.add(anchor: faceAnchor)

    let anchor = AnchorEntity(anchor: faceAnchor)
    anchor.addChild(model)        
    arView.scene.anchors.append(anchor)
}

出處