Cómo usar los datos del sensor onSensorChanged en combinación con OpenGL

(Editar: He añadido el mejor enfoque de trabajo en mi marco de realidad aumentada y ahora también tener en cuenta el giroscopio que lo hace mucho más estable de nuevo: marco DroidAR )

He escrito un TestSuite para averiguar cómo calcular los ángulos de rotación de los datos SensorEventListener.onSensorChanged() en SensorEventListener.onSensorChanged() . Realmente espero que usted pueda completar mi solución para ayudar a la gente que tendrá los mismos problemas como yo. Aquí está el código, creo que lo entenderá después de leerlo.

Siéntase libre de cambiarlo, la idea principal era implementar varios métodos para enviar los ángulos de orientación a la vista opengl o cualquier otro objetivo que lo necesitara.

Método 1 a 4 están trabajando, están enviando directamente el rotationMatrix a la vista de OpenGl.

Método 6 funciona ahora también, pero no tengo ninguna explicación de por qué la rotación tiene que hacerse yx z ..

Todos los otros métodos no están trabajando o buggy y espero que alguien sabe para conseguirlos working.I piensa que el mejor método sería el método 5 si funcionaría, porque sería el más fácil de entender, pero no estoy seguro de lo eficiente que es . El código completo no está optimizado así que recomiendo no usarlo como lo está en su proyecto.

aquí está:

 /** * This class provides a basic demonstration of how to use the * {@link android.hardware.SensorManager SensorManager} API to draw a 3D * compass. */ public class SensorToOpenGlTests extends Activity implements Renderer, SensorEventListener { private static final boolean TRY_TRANSPOSED_VERSION = false; /* * MODUS overview: * * 1 - unbufferd data directly transfaired from the rotation matrix to the * modelview matrix * * 2 - buffered version of 1 where both acceleration and magnetometer are * buffered * * 3 - buffered version of 1 where only magnetometer is buffered * * 4 - buffered version of 1 where only acceleration is buffered * * 5 - uses the orientation sensor and sets the angles how to rotate the * camera with glrotate() * * 6 - uses the rotation matrix to calculate the angles * * 7 to 12 - every possibility how the rotationMatrix could be constructed * in SensorManager.getRotationMatrix (see * http://www.songho.ca/opengl/gl_anglestoaxes.html#anglestoaxes for all * possibilities) */ private static int MODUS = 2; private GLSurfaceView openglView; private FloatBuffer vertexBuffer; private ByteBuffer indexBuffer; private FloatBuffer colorBuffer; private SensorManager mSensorManager; private float[] rotationMatrix = new float[16]; private float[] accelGData = new float[3]; private float[] bufferedAccelGData = new float[3]; private float[] magnetData = new float[3]; private float[] bufferedMagnetData = new float[3]; private float[] orientationData = new float[3]; // private float[] mI = new float[16]; private float[] resultingAngles = new float[3]; private int mCount; final static float rad2deg = (float) (180.0f / Math.PI); private boolean landscape; public SensorToOpenGlTests() { } /** Called with the activity is first created. */ @Override public void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); mSensorManager = (SensorManager) getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE); openglView = new GLSurfaceView(this); openglView.setRenderer(this); setContentView(openglView); } @Override protected void onResume() { // Ideally a game should implement onResume() and onPause() // to take appropriate action when the activity looses focus super.onResume(); openglView.onResume(); if (((WindowManager) getSystemService(WINDOW_SERVICE)) .getDefaultDisplay().getOrientation() == 1) { landscape = true; } else { landscape = false; } mSensorManager.registerListener(this, mSensorManager .getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER), SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME); mSensorManager.registerListener(this, mSensorManager .getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD), SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME); mSensorManager.registerListener(this, mSensorManager .getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ORIENTATION), SensorManager.SENSOR_DELAY_GAME); } @Override protected void onPause() { // Ideally a game should implement onResume() and onPause() // to take appropriate action when the activity looses focus super.onPause(); openglView.onPause(); mSensorManager.unregisterListener(this); } public int[] getConfigSpec() { // We want a depth buffer, don't care about the // details of the color buffer. int[] configSpec = { EGL10.EGL_DEPTH_SIZE, 16, EGL10.EGL_NONE }; return configSpec; } public void onDrawFrame(GL10 gl) { // clear screen and color buffer: gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL10.GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // set target matrix to modelview matrix: gl.glMatrixMode(GL10.GL_MODELVIEW); // init modelview matrix: gl.glLoadIdentity(); // move camera away a little bit: if ((MODUS == 1) || (MODUS == 2) || (MODUS == 3) || (MODUS == 4)) { if (landscape) { // in landscape mode first remap the rotationMatrix before using // it with glMultMatrixf: float[] result = new float[16]; SensorManager.remapCoordinateSystem(rotationMatrix, SensorManager.AXIS_Y, SensorManager.AXIS_MINUS_X, result); gl.glMultMatrixf(result, 0); } else { gl.glMultMatrixf(rotationMatrix, 0); } } else { //in all other modes do the rotation by hand //the order yxz is important! gl.glRotatef(resultingAngles[2], 0, 1, 0); gl.glRotatef(resultingAngles[1], 1, 0, 0); gl.glRotatef(resultingAngles[0], 0, 0, 1); } //move the axis to simulate augmented behaviour: gl.glTranslatef(0, 2, 0); // draw the 3 axis on the screen: gl.glVertexPointer(3, GL_FLOAT, 0, vertexBuffer); gl.glColorPointer(4, GL_FLOAT, 0, colorBuffer); gl.glDrawElements(GL_LINES, 6, GL_UNSIGNED_BYTE, indexBuffer); } public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int width, int height) { gl.glViewport(0, 0, width, height); float r = (float) width / height; gl.glMatrixMode(GL10.GL_PROJECTION); gl.glLoadIdentity(); gl.glFrustumf(-r, r, -1, 1, 1, 10); } public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) { gl.glDisable(GL10.GL_DITHER); gl.glClearColor(1, 1, 1, 1); gl.glEnable(GL10.GL_CULL_FACE); gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH); gl.glEnable(GL10.GL_DEPTH_TEST); gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY); gl.glEnableClientState(GL10.GL_COLOR_ARRAY); // load the 3 axis and there colors: float vertices[] = { 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1 }; float colors[] = { 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1 }; byte indices[] = { 0, 1, 0, 2, 0, 3 }; ByteBuffer vbb; vbb = ByteBuffer.allocateDirect(vertices.length * 4); vbb.order(ByteOrder.nativeOrder()); vertexBuffer = vbb.asFloatBuffer(); vertexBuffer.put(vertices); vertexBuffer.position(0); vbb = ByteBuffer.allocateDirect(colors.length * 4); vbb.order(ByteOrder.nativeOrder()); colorBuffer = vbb.asFloatBuffer(); colorBuffer.put(colors); colorBuffer.position(0); indexBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(indices.length); indexBuffer.put(indices); indexBuffer.position(0); } public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) { } public void onSensorChanged(SensorEvent event) { // load the new values: loadNewSensorData(event); if (MODUS == 1) { SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, accelGData, magnetData); } if (MODUS == 2) { rootMeanSquareBuffer(bufferedAccelGData, accelGData); rootMeanSquareBuffer(bufferedMagnetData, magnetData); SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, bufferedAccelGData, bufferedMagnetData); } if (MODUS == 3) { rootMeanSquareBuffer(bufferedMagnetData, magnetData); SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, accelGData, bufferedMagnetData); } if (MODUS == 4) { rootMeanSquareBuffer(bufferedAccelGData, accelGData); SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, bufferedAccelGData, magnetData); } if (MODUS == 5) { // this mode uses the sensor data recieved from the orientation // sensor resultingAngles = orientationData.clone(); if ((-90 > resultingAngles[1]) || (resultingAngles[1] > 90)) { resultingAngles[1] = orientationData[0]; resultingAngles[2] = orientationData[1]; resultingAngles[0] = orientationData[2]; } } if (MODUS == 6) { SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, accelGData, magnetData); final float[] anglesInRadians = new float[3]; SensorManager.getOrientation(rotationMatrix, anglesInRadians); //TODO check for landscape mode resultingAngles[0] = anglesInRadians[0] * rad2deg; resultingAngles[1] = anglesInRadians[1] * rad2deg; resultingAngles[2] = anglesInRadians[2] * -rad2deg; } if (MODUS == 7) { SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, accelGData, magnetData); rotationMatrix = transpose(rotationMatrix); /* * this assumes that the rotation matrices are multiplied in xyz * order Rx*Ry*Rz */ resultingAngles[2] = (float) (Math.asin(rotationMatrix[2])); final float cosB = (float) Math.cos(resultingAngles[2]); resultingAngles[2] = resultingAngles[2] * rad2deg; resultingAngles[0] = -(float) (Math.acos(rotationMatrix[0] / cosB)) * rad2deg; resultingAngles[1] = (float) (Math.acos(rotationMatrix[10] / cosB)) * rad2deg; } if (MODUS == 8) { SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, accelGData, magnetData); rotationMatrix = transpose(rotationMatrix); /* * this assumes that the rotation matrices are multiplied in zyx */ resultingAngles[2] = (float) (Math.asin(-rotationMatrix[8])); final float cosB = (float) Math.cos(resultingAngles[2]); resultingAngles[2] = resultingAngles[2] * rad2deg; resultingAngles[1] = (float) (Math.acos(rotationMatrix[9] / cosB)) * rad2deg; resultingAngles[0] = (float) (Math.asin(rotationMatrix[4] / cosB)) * rad2deg; } if (MODUS == 9) { SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, accelGData, magnetData); rotationMatrix = transpose(rotationMatrix); /* * this assumes that the rotation matrices are multiplied in zxy * * note z axis looks good at this one */ resultingAngles[1] = (float) (Math.asin(rotationMatrix[9])); final float minusCosA = -(float) Math.cos(resultingAngles[1]); resultingAngles[1] = resultingAngles[1] * rad2deg; resultingAngles[2] = (float) (Math.asin(rotationMatrix[8] / minusCosA)) * rad2deg; resultingAngles[0] = (float) (Math.asin(rotationMatrix[1] / minusCosA)) * rad2deg; } if (MODUS == 10) { SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, accelGData, magnetData); rotationMatrix = transpose(rotationMatrix); /* * this assumes that the rotation matrices are multiplied in yxz */ resultingAngles[1] = (float) (Math.asin(-rotationMatrix[6])); final float cosA = (float) Math.cos(resultingAngles[1]); resultingAngles[1] = resultingAngles[1] * rad2deg; resultingAngles[2] = (float) (Math.asin(rotationMatrix[2] / cosA)) * rad2deg; resultingAngles[0] = (float) (Math.acos(rotationMatrix[5] / cosA)) * rad2deg; } if (MODUS == 11) { SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, accelGData, magnetData); rotationMatrix = transpose(rotationMatrix); /* * this assumes that the rotation matrices are multiplied in yzx */ resultingAngles[0] = (float) (Math.asin(rotationMatrix[4])); final float cosC = (float) Math.cos(resultingAngles[0]); resultingAngles[0] = resultingAngles[0] * rad2deg; resultingAngles[2] = (float) (Math.acos(rotationMatrix[0] / cosC)) * rad2deg; resultingAngles[1] = (float) (Math.acos(rotationMatrix[5] / cosC)) * rad2deg; } if (MODUS == 12) { SensorManager.getRotationMatrix(rotationMatrix, null, accelGData, magnetData); rotationMatrix = transpose(rotationMatrix); /* * this assumes that the rotation matrices are multiplied in xzy */ resultingAngles[0] = (float) (Math.asin(-rotationMatrix[1])); final float cosC = (float) Math.cos(resultingAngles[0]); resultingAngles[0] = resultingAngles[0] * rad2deg; resultingAngles[2] = (float) (Math.acos(rotationMatrix[0] / cosC)) * rad2deg; resultingAngles[1] = (float) (Math.acos(rotationMatrix[5] / cosC)) * rad2deg; } logOutput(); } /** * transposes the matrix because it was transposted (inverted, but here its * the same, because its a rotation matrix) to be used for opengl * * @param source * @return */ private float[] transpose(float[] source) { final float[] result = source.clone(); if (TRY_TRANSPOSED_VERSION) { result[1] = source[4]; result[2] = source[8]; result[4] = source[1]; result[6] = source[9]; result[8] = source[2]; result[9] = source[6]; } // the other values in the matrix are not relevant for rotations return result; } private void rootMeanSquareBuffer(float[] target, float[] values) { final float amplification = 200.0f; float buffer = 20.0f; target[0] += amplification; target[1] += amplification; target[2] += amplification; values[0] += amplification; values[1] += amplification; values[2] += amplification; target[0] = (float) (Math .sqrt((target[0] * target[0] * buffer + values[0] * values[0]) / (1 + buffer))); target[1] = (float) (Math .sqrt((target[1] * target[1] * buffer + values[1] * values[1]) / (1 + buffer))); target[2] = (float) (Math .sqrt((target[2] * target[2] * buffer + values[2] * values[2]) / (1 + buffer))); target[0] -= amplification; target[1] -= amplification; target[2] -= amplification; values[0] -= amplification; values[1] -= amplification; values[2] -= amplification; } private void loadNewSensorData(SensorEvent event) { final int type = event.sensor.getType(); if (type == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER) { accelGData = event.values.clone(); } if (type == Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD) { magnetData = event.values.clone(); } if (type == Sensor.TYPE_ORIENTATION) { orientationData = event.values.clone(); } } private void logOutput() { if (mCount++ > 30) { mCount = 0; Log.d("Compass", "yaw0: " + (int) (resultingAngles[0]) + " pitch1: " + (int) (resultingAngles[1]) + " roll2: " + (int) (resultingAngles[2])); } } } 

No pude probar el código todavía (pero lo haré, parece realmente interesante). Una cosa que me llamó la atención es que no parece filtrar los datos del sensor de ninguna manera.

Las lecturas del sensor son muy ruidosas por naturaleza, especialmente el sensor magnético. Le sugeriría implementar algunos filtros de paso bajo.

Vea mi respuesta anterior para más lecturas.

Sería más fácil probar y depurar el Método 5 usando la función lookAt de GLU: http://www.opengl.org/sdk/docs/man2/xhtml/gluLookAt.xml

También, como villoren sugirió que es bueno filtrar sus datos del sensor, pero no causaría realmente los insectos si usted mueve el dispositivo lentamente. Si desea probar, una simple sería la siguiente:

 newValue = oldValue * 0.9 + sensorValue * 0.1; oldValue = newValue; 

Después de analizar su código anterior, en el método 5 está asignando los datos de orientación como sigue,

 resultingAngles[1] = orientationData[0]; // orientation z axis to y axis resultingAngles[2] = orientationData[1]; // orientation x axis to z axis resultingAngles[0] = orientationData[2]; // orientation y axis to x axis 

Usted ha hecho la rotación en la manera yzx. Trate de cambiar la orientación ..

Creo que podría ser el problema allí .. Por favor, verifique y hágamelo saber ..

Consulte la documentación de los valores del evento, http://developer.android.com/guide/topics/sensors/sensors_position.html

Gracias por tu duro trabajo

Tenga en cuenta que si está recibiendo lecturas incorrectas, puede que tenga que calibrar su brújula, moviéndola con las muñecas en una figura 8.

Difícil de explicar esto en palabras; Mira este video: http://www.youtube.com/watch?v=sP3d00Hr14o

Puede usar y-motor para Usar sensores con OpenGL. Marque el ejemplo https://github.com/nicolasgramlich/AndEngineExamples/tree/GLES2/src/org/andengine/examples/app/cityradar

Echa un vistazo a la aplicación de demostración de fusión de Sensor que utiliza diferentes sensores (giroscopio, vector de rotación, acelerómetro + brújula, etc.) y convierte las salidas de los eventos onSensorChanged en un cubo de color que gira según el teléfono.

Los resultados de esos eventos se almacenan como cuaterniones y matrices de rotación y se utilizan en esta clase que OpenGL.

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