根据摄像头的三维方向移动

Question

我的问题是：

假设我处于（x，y，z）位置，我有几个点（xn，yn，zn），根据我的观察方向，假设我有垂直、水平和滚动的角度值，我希望我的HUD识别出这些点，如果它们在我的视角内，如果有任何角度变化，就移动。基本上是把它转到屏幕上的（x，y）坐标。在

就像下面游戏中的任务点跟踪行为：https://www.youtube.com/watch?v=I_LlEC-xB50

我该怎么做？在

编辑： 我用以下方法得到坐标：

def convert_to_xyz(point):
  # Lat / Lon / Alt -> point[0] / point[1] / point[2]
  # Note: point[2] = earth circumference + altitude

  point[2] += _earth_radius
  x = math.cos(point[0]) * math.cos(point[1]) * point[2]
  y = math.cos(point[0]) * math.sin(point[1]) * point[2]
  z = math.sin(point[0]) * point[2]  # z is 'up'

  return numpy.array([x, y, z])

获取摄像机矩阵：

^{pr2}$

转换到摄影机空间：

def transform_to_camera_space(point, camera_matrix):
  return np.dot(point, camera_matrix)

然后我使用@spug的答案得到如下值：

array([ 133.99847154,  399.15007301])

Answer 1

第一步：

将点从世界空间转换为摄影机空间，方法是将其乘以摄影机矩阵。你应该仔细阅读关于构建这个的信息-有无数的网络资源。在（俯仰、偏航、横摇）坐标中，旋转必须按横滚->俯仰->偏航的顺序发生，对应于：

1. 通过角度roll->；矩阵R

2. 通过角度pitch->；矩阵p

3. 通过角度yaw->；矩阵Y

因此，摄像机矩阵的旋转部分由（YPR）^T，按相乘的顺序给出。XYZ旋转矩阵在本页给出：https://en.wikipedia.org/wiki/Rotation_matrix#Basic_rotations。在

相机空间中的点由q = transpose(YPR) * (p - c)给出，其中p = (xn, yn, zn)是世界空间中的点，c = (x, y, z)是相机的位置。另一种方法是构造一个4x4矩阵，并用-(YPR)*c填充第4列，同样可以在互联网上找到。在

此时，如果点q的X值低于某个限制（称为近剪裁平面-将其设置为某个正值），则丢弃该点。这样可以确保不显示摄影机后面的点。在

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第二步：

下图说明了透视投影背后的过程：

• θ是视野的一半
• p是点的深度值=相机帧中的X坐标）
• s是相机帧中的Y坐标
• X是屏幕坐标

与Y类似：

• t是摄影机帧中的Z坐标
• A是您的纵横比（高/宽）