Tango Unity SDKにパッケージされているExamplesのソースコードを読んで、サンプルアプリを作ります。
今回は、床（平面）を認識してマーカーを配置するExperimentalFloorFindingです。
ソースコードの解析
以下の3ファイルを解析・改変します。
ソースコードのライセンスは、[Apache License 2.0]
(http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0)です。
- TangoSDK/Examples/ExperimentalFloorFinding/Scripts/TangoFloorFindingUIController.cs
- TangoPrefabs/Scripts/TangoPointCloud.cs
- TangoPrefabs/Scripts/TangoPointCloudFloor.cs
床（平面）の高さを求める
GUIの"Find Floor"ボタンがトリガになります。ボタン押下時に、m_pointCloud.FindFloor()を呼び出しています。
public void OnGUI()
{
GUI.color = Color.white;
if (!m_findingFloor)
{
if (GUI.Button(new Rect(Screen.width - 220, 20, 200, 80), "<size=30>Find Floor</size>"))
{
if (m_pointCloud == null)
{
Debug.LogError("TangoPointCloud required to find floor.");
return;
}
m_findingFloor = true;
m_marker.SetActive(false);
m_tangoApplication.SetDepthCameraRate(TangoEnums.TangoDepthCameraRate.MAXIMUM);
m_pointCloud.FindFloor();
}
}
else
{
GUI.Label(new Rect(0, Screen.height - 50, Screen.width, 50), "<size=30>Searching for floor position. Make sure the floor is visible.</size>");
}
}
FindFloor()ではm_findFloorWithDepthにtrueをセットしています。
public void FindFloor()
{
m_floorFound = false;
m_findFloorWithDepth = true;
m_floorPlaneY = 0.0f;
}
pointCloudを取得するたびにOnTangoPointCloudAvailable()がcallされ、フラグを立てたことで_FindFloorWithDepth()が実行されます。
pointCloudについては、前回の記事を参照ください。
public void OnTangoPointCloudAvailable(TangoPointCloudData pointCloud)
{
...
// Try to find the floor using this set of depth points if requested.
if (m_findFloorWithDepth)
{
_FindFloorWithDepth();
}
...
}
_FindFloorWithDepth()がメインの処理になります。
private const int RECOGNITION_THRESHOLD = 1000;
private const int NOISE_THRESHOLD = 500;
private const float SENSITIVITY = 0.02f;
private void _FindFloorWithDepth()
{
m_numPointsAtY.Clear();
m_nonNoiseBuckets.Clear();
// Count each depth point into a bucket based on its world position y value.
for (int i = 0; i < m_pointsCount; i++)
{
Vector3 point = m_points[i];
if (!point.Equals(Vector3.zero))
{
// Group similar points into buckets based on sensitivity.
float roundedY = Mathf.Round(point.y / SENSITIVITY) * SENSITIVITY;
if (!m_numPointsAtY.ContainsKey(roundedY))
{
m_numPointsAtY.Add(roundedY, 0);
}
m_numPointsAtY[roundedY]++;
// Check if the y plane is a non-noise plane.
if (m_numPointsAtY[roundedY] > NOISE_THRESHOLD && !m_nonNoiseBuckets.Contains(roundedY))
{
m_nonNoiseBuckets.Add(roundedY);
}
}
}
// Find a plane at the y value. The y value must be below the camera y position.
m_nonNoiseBuckets.Sort();
for (int i = 0; i < m_nonNoiseBuckets.Count; i++)
{
float yBucket = m_nonNoiseBuckets[i];
int numPoints = m_numPointsAtY[yBucket];
if (numPoints > RECOGNITION_THRESHOLD && yBucket < Camera.main.transform.position.y)
{
// Reject the plane if it is not the lowest.
if (yBucket > m_nonNoiseBuckets[0])
{
return;
}
m_floorFound = true;
m_findFloorWithDepth = false;
m_floorPlaneY = yBucket;
m_numPointsAtY.Clear();
m_nonNoiseBuckets.Clear();
}
}
}
行っている処理はシンプルで、pointCloudから高さ(y座標)が同じpointの数を数えて、
- 一定数同じ高さのpointがある（平面である）
- カメラより位置が低い
の条件を満たす高さ(m_floorPlaneY)を求めています。
前半のループでは丸めた値をm_numPointsAtYでカウントしています。元の値はmm(ミリメートル)より細かい精度なので、SENSITIVITYで丸めています。SENSITIVITY = 0.02fは、0.02m = 2cmの精度です。
m_nonNoiseBucketsには、同じ高さのpointがNOISE_THRESHOLDを超えたときだけ、高さの値が格納されます。この配列が求める高さの候補になります。
後半の処理では、m_nonNoiseBucketsをソートした後、ループしているのですが、結局、一番小さい値以外は除外しているので、あまり意味はないような気もします。
if文の条件式で、point数がRECOGNITION_THRESHOLDより大きく、高さがカメラよりも低い場合、値をm_floorPlaneYにセットしています。
RECOGNITION_THRESHOLDとNOISE_THRESHOLDを別に定義している理由は、よくわかっていません。
マーカーを配置する
TangoPointCloudFloorのy座標がm_floorPlaneYで更新されます。
public void Update()
{
// If the point cloud has found the floor, adjust the position accordingly.
if (m_pointCloud.m_floorFound)
{
m_floorFound = true;
if (transform.position.y != m_pointCloud.m_floorPlaneY)
{
transform.position = new Vector3(0.0f, m_pointCloud.m_floorPlaneY, 0.0f);
foreach (Transform t in transform)
{
t.gameObject.SetActive(true);
}
}
...
}
else
{
m_floorFound = false;
m_depthTriggered = false;
}
}
UIControllerに戻って、TangoPointCloudFloorが更新された後の処理を行います。
画面の中心方向にRayCastを伸ばして、Floorと衝突した点にマーカーを移動しています。
public void Update()
{
...
if (!m_findingFloor)
{
return;
}
// If the point cloud floor has found a new floor, place the marker at the found y position.
if (m_pointCloudFloor.m_floorFound && m_pointCloud.m_floorFound)
{
m_findingFloor = false;
// Place the marker at the center of the screen at the found floor height.
m_marker.SetActive(true);
Vector3 target;
RaycastHit hitInfo;
if (Physics.Raycast(Camera.main.ScreenPointToRay(new Vector3(Screen.width / 2.0f, Screen.height / 2.0f)), out hitInfo))
{
// Limit distance of the marker position from the camera to the camera's far clip plane. This makes sure that the marker
// is visible on screen when the floor is found.
Vector3 cameraBase = new Vector3(Camera.main.transform.position.x, hitInfo.point.y, Camera.main.transform.position.z);
target = cameraBase + Vector3.ClampMagnitude(hitInfo.point - cameraBase, Camera.main.farClipPlane * 0.9f);
}
else
{
// If no raycast hit, place marker in the camera's forward direction.
Vector3 dir = new Vector3(Camera.main.transform.forward.x, 0.0f, Camera.main.transform.forward.z);
target = dir.normalized * (Camera.main.farClipPlane * 0.9f);
target.y = m_pointCloudFloor.transform.position.y;
}
m_marker.transform.position = target;
...
}
}
サンプルアプリの作成
マーカーの変更
GUIに紐付いているARMarkerを任意のGameObjectに変更するだけでOKです。
スクリーンショットの赤枠部分です。
マーカーの向きを変更
マーカーの位置を更新する際に、LookAtでカメラの方向を向くようにしました。
public void Update()
{
...
if (m_pointCloudFloor.m_floorFound && m_pointCloud.m_floorFound)
{
...
m_marker.transform.position = target;
m_marker.transform.LookAt (Camera.main.transform.position); // 追加
...
}
}
テスト
まとめ
コメントが多めに書かれているので、基礎を理解して処理の流れを追えれば、読み解くのは難しくないと思います。
ARの静止画ではそれっぽく見えていますが、サンプルアプリを動かした感触では、実用レベルでの精度は改めて評価する必要があるかなと。
_FindFloorWithDepth()のロジックには改良の余地がありそうです。
【2017/1/12追記】
マーカーの配置に関しては、AreaLearningを用いることで、マーカー座標のズレを補正する方法があり、そちらの処理を採用した方が精度が上がります。
おわりに
今回のサンプルでは、クエリちゃん SD版モデルを使用しました。
