Hololens 开发笔记(4)——Coordinate Systems

混合现实应用的核心就是如何在现实世界中放置看起来真实的全息影像,这涉及到全息图的精确定位,无论是在现实世界还是在虚拟世界中,Hololens 为我们提供了空间坐标系统(spatial coordinate systems)来方便几何图形的定位。

一、空间坐标系统

所有的三维应用程序都是使用笛卡尔坐标系来描述物体的位置和方向,沿着坐标系建立 X,Y,Z轴。空间坐标系以为单位表示其坐标值,因此可以十分方便的渲染对象和环境。

Hololens 采用右手笛卡尔坐标系,也就是说 X 轴正方向指向右边,Y 轴正方向与重力平行且指向上方,Z轴正方向朝向你。

笛卡尔坐标系的左手和右手的区别就是 Z 轴的方向是朝向你还是远离你。将左手和右手平放均指向右方,将手指弯曲指向上方,此时大拇指的朝向就是 Z 轴的朝向。

二、坐标参考框架

在全息渲染中,有些影像需要跟随用户头部的移动而移动,有些影像在用户头部移动时需要始终保持在固定的位置上。

Hololens 为我们提供了两种参考框架,分别是静止参考框架(Stationary frame of reference) 和附加参考框架(Attached frame of reference)。

2.1 附加参考框架

附加参照框架中,当用户移动或转动头部的时候,内容也会跟着走。当 Hololens 无法获取空间信息时,就只会渲染基于附加参照框架的全息图。例如程序在丢失空间映射时,弹出一个正在扫描空间信息的界面,来帮助用户。

2.2 静止参考框架

在编写游戏、VR程序时,传统做法是建立一个,绝对

<think>好的,用户让我介绍“Export Coordinate Systems”,也就是导出坐标系。首先,我需要理解这个术语可能出现在哪些领域。通常在计算机图形学、地理信息系统(GIS)、CAD软件或者3D建模中会涉及到坐标系导出。用户可能是工程师、设计师或者相关领域的学生,他们可能在处理不同软件之间的数据转换需要导出坐标系信息。 接下来,我要确认“Export Coordinate Systems”的具体含义。导出坐标系通常指的是将某个系统或软件中定义的坐标系参数转换或保存为外部文件或其他软件可读的格式。例如,在GIS中,可能需要将某个项目的坐标系设置导出为WKT(Well-Known Text)或PRJ文件,以便在其他工具中使用。或者在3D建模软件中,导出模型包含坐标系信息,确保在不同平台中位置正确。 然后,我需要考虑用户可能的深层需求。他们可能遇到了数据在不同系统间不兼容的问题,或者需要共享坐标系设置给团队成员,或者在处理多源数据保持坐标一致性。因此,解释导出坐标系的步骤、常见格式以及注意事项是关键。 还要注意用户要求使用中文回答,结构清晰,分步骤说明。需要确保LaTeX格式正确,行内公式用$...$,独立公式用$$...$$。例如,提到坐标系转换公式,可能需要展示仿射变换的矩阵,用LaTeX排版。 接下来,我需要组织内容。首先定义导出坐标系,然后说明应用场景,再介绍常见格式,导出步骤,注意事项,示例等部分。确保每个部分简明扼要,帮助用户理解如何操作以及为何重要。 需要验证一些技术细节,比如WKT格式的结构,PRJ文件的内容,以及仿射变换的参数是否正确。例如,WKT中的PROJCS和GEOGCS结构是否正确,仿射变换的六个参数代表什么(平移、缩放、旋转等)。 可能还需要考虑不同软件中的具体操作,比如ArcGIS、QGIS或AutoCAD中的导出方法,但用户可能不需要具体软件步骤,而是通用概念。因此,保持一般性的介绍,同举例说明几种常见格式。 最后,检查是否涵盖了用户可能的问题,比如为什么需要导出坐标系,导出可能出现的错误(如参数不匹配),以及如何确保兼容性。这样用户能全面了解导出坐标系的重要性和方法。</think>导出坐标系(Export Coordinate Systems)是地理信息系统(GIS)、计算机图形学、工程建模等领域中,将特定坐标系参数保存或转换为外部文件或其他软件可读格式的过程。以下是分步介绍: --- ### 1. **坐标系导出的核心目的** - **数据兼容性**:确保不同平台/软件间的坐标数据一致(如GIS软件与CAD软件交互)。 - **参数复用**:保存自定义坐标系参数(如投影方式、椭球体、基准面),避免重复配置。 - **标准化交换**:符合行业标准格式(如WKT、EPSG编码),便于协作。 --- ### 2. **常见导出格式** - **WKT(Well-Known Text)** 以文本形式描述坐标系参数,例如: ```wkt PROJCS["WGS_1984_UTM_Zone_50N", GEOGCS["GCS_WGS_1984", ...]] ``` - **PRJ文件** GIS软件(如ArcGIS)中与Shapefile配套的坐标系描述文件,本质是WKT格式。 - **EPSG编码** 通过标准编号(如EPSG:4326代表WGS84地理坐标系)简化导出。 - **仿射变换参数** 用于栅格数据,以6参数矩阵定义坐标变换: $$ \begin{bmatrix} a & b & c \\ d & e & f \\ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix} $$ 其中$a,e$为缩放,$b,d$为旋转,$c,f$为平移。 --- ### 3. **导出步骤(通用流程)** 1. **确认源坐标系** 在软件中查看当前数据的坐标系(如ArcGIS的`图层属性 → 源`)。 2. **选择导出格式** 根据目标平台需求选择格式(如CAD工程需WKT,遥感处理需仿射参数)。 3. **执行导出操作** - **手动保存**:复制WKT文本或生成PRJ文件。 - **自动导出**:通过软件功能生成(如QGIS的`导出坐标系为PRJ`)。 4. **验证一致性** 在目标平台中导入坐标系,检查坐标值是否匹配。 --- ### 4. **注意事项** - **单位一致性**:确认导出单位(米、度)与目标系统匹配。 - **基准面转换**:若涉及不同基准面(如WGS84与北京54),需附加转换参数。 - **动态坐标系**:对地移动数据(如卫星影像)需导出间相关参数。 --- ### 5. **应用示例** - **GIS到CAD**:将地图的UTM投影坐标系导出为PRJ文件,确保CAD中定位准确。 - **遥感影像处理**:导出GeoTIFF的仿射变换参数,用于Python脚本中的栅格对齐。 通过导出坐标系,可有效解决跨平台数据空间参考不一致的问题,提升工作流效率
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