Oriented Points 检测斜面与有向特征点

问题场景：斜面 Hit Test 不准

当用户用 Hit Test 在一个倾斜表面（比如楼梯台阶、书架斜角、弯曲的物体表面）上点一下，ARCore 需要返回这个表面的正确朝向——而不是默认的水平朝上。

在 Depth API 启用前，Hit Test 命中单个特征点时返回的 Pose 通常假设表面是水平朝上的（y轴方向 = (0, -1, 0) 表示表面朝下，而不是按实际表面方向）。这导致虚拟物体放置在斜面上时，朝向会歪。

Oriented Points（有向点） 解决的就是这个问题：它让 ARCore 为场景中的单个特征点估计出该位置的表面法线方向，返回一个带正确朝向的 Pose。

Oriented Points 与普通 Trackable Point 的区别

启用 Oriented Points

Oriented Points 是 ARCore 的默认行为之一，不需要显式启用。当 Hit Test 命中一个有足够邻近特征点的 Point 时，ARCore 会自动估计该位置的表面法线。

但你可以在 Session 配置中显式开启（某些旧版本需要）：

session.configure(
    Session.Config(context).apply {
        // 确保启用有向点检测（某些版本默认关闭）
        setPlaneFindingMode(Session.Config.PlaneFindingMode.HORIZONTAL_AND_VERTICAL)
        // 同时检测水平和垂直平面，有利于有向点法线估计
    }
)

如何利用 Oriented Points

Hit Test 返回的正确旋转

// 假设用户点在了一个斜面上
val hitResult = frame.hitTest(tapX, tapY).first()

// hitResult.pose 的旋转现在包含了斜面的正确朝向
val surfaceNormal = hitResult.pose.rotation.transformVector(Vector3(0f, 1f, 0f))
// surfaceNormal 就是该点表面的法线方向

// 把虚拟物体的底部对齐这个表面
// 而不是硬设为水平
virtualObject.transform.rotation = hitResult.pose.rotation
virtualObject.transform.position = hitResult.pose.translation

直接查询 Oriented Points

// 从 Session 中获取所有被跟踪的有向点
val orientedPoints = session.getAllTrackables<Point>()

orientedPoints.forEach { point ->
    if (point.trackingState == TrackingState.TRACKING) {
        // point.pose.translation = 位置
        // point.pose.rotation = 表面法线方向（Z 轴方向 = 法线）
        val normal = point.pose.rotation.transformVector(Vector3(0f, 0f, 1f))
        // normal 指向表面法线方向
    }
}

估计质量的影响因素

ARCore 估计有向点表面法线的质量依赖于周围特征点的密度和分布：

如果周围特征点太少，ARCore 会退回到"默认水平"的假设——此时有向点的 Pose 旋转不会反映斜面方向。

与 Depth API 结合

Depth API 启用后，Hit Test 返回的 DEPTH_POINT 类型命中自带深度值，ARCore 可以更精确地估计表面方向：

// Depth 数据的法线估计更准确
val depthHits = frame.hitTest(tapX, tapY)
val bestHit = depthHits.firstOrNull { 
    it.trackable == HitTest.TrackableType.DEPTH_POINT 
}

if (bestHit != null) {
    // bestHit.pose 的旋转包含了从深度图计算的精确表面法线
    // 质量通常优于纯特征点估计
}

Unity 中的 Surface Placement

Unity AR Foundation 中，Raycast 返回的 ARRaycastHit.pose 已经包含了正确的表面朝向：

var hit = raycastManager.Raycast(touch.position, hits, TrackableType.FeaturePoint)
if (hit)
{
    // hit.pose.rotation 已经是正确的表面朝向
    // Oriented Points 是 Unity 底层自动处理的
    var rotation = hit.pose.rotation;
    var position = hit.pose.position;
}

实际场景：家具摆放对齐

一个很实际的场景：用户想把虚拟画挂在倾斜的墙面上（比如斜天花板）。

// 传统做法：假设墙面是垂直的，手动计算旋转
val wallNormal = Vector3(0f, 0f, 1f)  // 默认法线
// 这种做法在斜天花板上会让画歪

// 用 Oriented Points：
val hitResult = frame.hitTest(tapX, tapY).first()
// hitResult.pose 已经包含了精确的墙面法线
// 直接用它，画自然就能对齐任何角度的表面
virtualPicture.transform.pose = hitResult.pose

与平面检测的关系

有向点和平面检测是互补关系：

• 平面检测在特征点足够密集且呈现共面趋势时生效，返回大的 Plane 对象
• 有向点在单个或少量特征点但有方向信息时生效，返回小的带方向的 Point

两者不会冲突——同一个物理区域如果被检测为 Plane，Hit Test 会优先返回 Plane 而不是 Point；如果区域还没完成平面检测，就返回带方向的 Point。