さて、あなたのこのアプローチには少なくとも1つの問題があります。
磁力計に対応する 3D ベクトルを平均化ローパス フィルターと組み合わせて、データを平滑化すると仮定します。このようなアプローチは、加速度計からの生データなど、不連続性なしで変化するセンサー値にはうまく機能しますが、磁力計からフェッチされた角度変数ではそれほど効果的ではありません。なぜ、人は尋ねるかもしれませんか？
これらの角度変数 (アジマス、ピッチ、ロール) には上限と下限があるため、180 度を超える値 (たとえば 181 度) は 181-360 = -179 度に折り返され、任意の変数は-180 度を下回ると、反対方向に回り込みます。したがって、これらの角度変数の 1 つがこれらのしきい値 (180 または -180) に近づくと、この変数はこれら 2 つの極値に近い値に振動する傾向があります。これらの値にやみくもにローパス フィルターを適用すると、180 度から -180 度に向かって滑らかに減少するか、-180 度から 180 度に向かって滑らかに増加します。いずれにせよ、結果は上のビデオのようになります...からの生の角度データに平均バッファを直接適用する限りgetOrientation(...)、この問題は存在します（電話が直立している場合だけでなく、方位角のラップアラウンドがある場合にも存在するはずです...おそらくそれらのバグもテストできます...） .
バッファ サイズ 1 でこれをテストしたとのことです。理論的には、平均化がまったく行われなければ問題は発生しないはずですが、過去に見た循環バッファの一部の実装では、平均化がまったく行われていないわけではなく、少なくとも 1 つの過去の値でまだ平均化が行われています。これがあなたのケースである場合、私たちはあなたのバグの根本原因を発見しました.
残念ながら、標準の平均化フィルターを使用しながら実装できる洗練されたソリューションはあまりありません。この場合、私が通常行うことは、操作にディープ バッファーを必要としない別のタイプのローパス フィルターに切り替えることです: 単純な IIR フィルター (次数 1):
diff = x[n] - y[n-1]
y[n] - y[n-1] = アルファ* (x[n] - y[n-1]) = アルファ*差分
...ここで、yはフィルタリングされた角度、xは生の角度、アルファ<1 は時定数に類似しています。アルファ = 1 はフィルターなしの場合に対応し、ローパス フィルターの周波数カットオフは次のようになります。アルファがゼロに近づくにつれて低下します。鋭い目で見れば、これが単純なProportal Controllerに相当することに気付いたでしょう。
このようなフィルターを使用すると、角度値のラップアラウンドを補正できます。これは、 abs(diff)<=180になるようにdiffに 360 を加算または減算できるためです。これにより、フィルター処理された角度値が常に増加/減少します。その「設定点」に到達するための最適な方向。
定期的にスケジュールされ、指定された生の角度値 x に対してフィルター処理された角度値 y を計算する関数呼び出しの例は、次のようになります。
private float restrictAngle(float tmpAngle){
while(tmpAngle>=180) tmpAngle-=360;
while(tmpAngle<-180) tmpAngle+=360;
return tmpAngle;
}
//x is a raw angle value from getOrientation(...)
//y is the current filtered angle value
private float calculateFilteredAngle(float x, float y){
final float alpha = 0.1f;
float diff = x-y;
//here, we ensure that abs(diff)<=180
diff = restrictAngle(diff);
y += alpha*diff;
//ensure that y stays within [-180, 180[ bounds
y = restrictAngle(y);
return y;
}
関数は、次のcalculateFilteredAngle(float x, float y)ようなものを使用して定期的に呼び出すことができます (関数からの方位角の例getOrientation(...):
filteredAzimuth = calculateFilteredAngle(azimuth, filteredAzimuth);
この方法を使用すると、OPで言及されているように、フィルターは平均化フィルターのように誤動作しません。
OP によってアップロードされた .apk を読み込めなかったので、修正が機能するかどうかを確認するために、独自のテスト プロジェクトを実装することにしました。コード全体を次に示します (メイン レイアウトに .XML を使用していないため、含めませんでした)。それをテスト プロジェクトにコピーするだけで、特定のデバイスで動作するかどうかを確認できます (Android v. 2.1 を搭載した HTC Desire で機能をテスト済み)。
ファイル 1: Compass3DActivity.java:
package com.epichorns.compass3D;
import android.app.Activity;
import android.content.Context;
import android.hardware.Sensor;
import android.hardware.SensorEvent;
import android.hardware.SensorEventListener;
import android.hardware.SensorManager;
import android.os.Bundle;
import android.view.ViewGroup;
import android.widget.LinearLayout;
import android.widget.TextView;
public class Compass3DActivity extends Activity {
//Textviews for showing angle data
TextView mTextView_azimuth;
TextView mTextView_pitch;
TextView mTextView_roll;
TextView mTextView_filtered_azimuth;
TextView mTextView_filtered_pitch;
TextView mTextView_filtered_roll;
float mAngle0_azimuth=0;
float mAngle1_pitch=0;
float mAngle2_roll=0;
float mAngle0_filtered_azimuth=0;
float mAngle1_filtered_pitch=0;
float mAngle2_filtered_roll=0;
private Compass3DView mCompassView;
private SensorManager sensorManager;
//sensor calculation values
float[] mGravity = null;
float[] mGeomagnetic = null;
float Rmat[] = new float[9];
float Imat[] = new float[9];
float orientation[] = new float[3];
SensorEventListener mAccelerometerListener = new SensorEventListener(){
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {}
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_ACCELEROMETER){
mGravity = event.values.clone();
processSensorData();
}
}
};
SensorEventListener mMagnetometerListener = new SensorEventListener(){
public void onAccuracyChanged(Sensor sensor, int accuracy) {}
public void onSensorChanged(SensorEvent event) {
if (event.sensor.getType() == Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD){
mGeomagnetic = event.values.clone();
processSensorData();
update();
}
}
};
private float restrictAngle(float tmpAngle){
while(tmpAngle>=180) tmpAngle-=360;
while(tmpAngle<-180) tmpAngle+=360;
return tmpAngle;
}
//x is a raw angle value from getOrientation(...)
//y is the current filtered angle value
private float calculateFilteredAngle(float x, float y){
final float alpha = 0.3f;
float diff = x-y;
//here, we ensure that abs(diff)<=180
diff = restrictAngle(diff);
y += alpha*diff;
//ensure that y stays within [-180, 180[ bounds
y = restrictAngle(y);
return y;
}
public void processSensorData(){
if (mGravity != null && mGeomagnetic != null) {
boolean success = SensorManager.getRotationMatrix(Rmat, Imat, mGravity, mGeomagnetic);
if (success) {
SensorManager.getOrientation(Rmat, orientation);
mAngle0_azimuth = (float)Math.toDegrees((double)orientation[0]); // orientation contains: azimut, pitch and roll
mAngle1_pitch = (float)Math.toDegrees((double)orientation[1]); //pitch
mAngle2_roll = -(float)Math.toDegrees((double)orientation[2]); //roll
mAngle0_filtered_azimuth = calculateFilteredAngle(mAngle0_azimuth, mAngle0_filtered_azimuth);
mAngle1_filtered_pitch = calculateFilteredAngle(mAngle1_pitch, mAngle1_filtered_pitch);
mAngle2_filtered_roll = calculateFilteredAngle(mAngle2_roll, mAngle2_filtered_roll);
}
mGravity=null; //oblige full new refresh
mGeomagnetic=null; //oblige full new refresh
}
}
/** Called when the activity is first created. */
@Override
public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
LinearLayout ll = new LinearLayout(this);
LinearLayout.LayoutParams llParams = new LinearLayout.LayoutParams(LinearLayout.LayoutParams.FILL_PARENT, LinearLayout.LayoutParams.FILL_PARENT);
ll.setLayoutParams(llParams);
ll.setOrientation(LinearLayout.VERTICAL);
ViewGroup.LayoutParams txtParams = new ViewGroup.LayoutParams(ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT, ViewGroup.LayoutParams.WRAP_CONTENT);
mTextView_azimuth = new TextView(this);
mTextView_azimuth.setLayoutParams(txtParams);
mTextView_pitch = new TextView(this);
mTextView_pitch.setLayoutParams(txtParams);
mTextView_roll = new TextView(this);
mTextView_roll.setLayoutParams(txtParams);
mTextView_filtered_azimuth = new TextView(this);
mTextView_filtered_azimuth.setLayoutParams(txtParams);
mTextView_filtered_pitch = new TextView(this);
mTextView_filtered_pitch.setLayoutParams(txtParams);
mTextView_filtered_roll = new TextView(this);
mTextView_filtered_roll.setLayoutParams(txtParams);
mCompassView = new Compass3DView(this);
ViewGroup.LayoutParams compassParams = new ViewGroup.LayoutParams(200,200);
mCompassView.setLayoutParams(compassParams);
ll.addView(mCompassView);
ll.addView(mTextView_azimuth);
ll.addView(mTextView_pitch);
ll.addView(mTextView_roll);
ll.addView(mTextView_filtered_azimuth);
ll.addView(mTextView_filtered_pitch);
ll.addView(mTextView_filtered_roll);
setContentView(ll);
sensorManager = (SensorManager) this.getSystemService(Context.SENSOR_SERVICE);
sensorManager.registerListener(mAccelerometerListener, sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_ACCELEROMETER), SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);
sensorManager.registerListener(mMagnetometerListener, sensorManager.getDefaultSensor(Sensor.TYPE_MAGNETIC_FIELD), SensorManager.SENSOR_DELAY_UI);
update();
}
@Override
public void onDestroy(){
super.onDestroy();
sensorManager.unregisterListener(mAccelerometerListener);
sensorManager.unregisterListener(mMagnetometerListener);
}
private void update(){
mCompassView.changeAngles(mAngle1_filtered_pitch, mAngle2_filtered_roll, mAngle0_filtered_azimuth);
mTextView_azimuth.setText("Azimuth: "+String.valueOf(mAngle0_azimuth));
mTextView_pitch.setText("Pitch: "+String.valueOf(mAngle1_pitch));
mTextView_roll.setText("Roll: "+String.valueOf(mAngle2_roll));
mTextView_filtered_azimuth.setText("Azimuth: "+String.valueOf(mAngle0_filtered_azimuth));
mTextView_filtered_pitch.setText("Pitch: "+String.valueOf(mAngle1_filtered_pitch));
mTextView_filtered_roll.setText("Roll: "+String.valueOf(mAngle2_filtered_roll));
}
}
ファイル 2: Compass3DView.java:
package com.epichorns.compass3D;
import android.content.Context;
import android.opengl.GLSurfaceView;
public class Compass3DView extends GLSurfaceView {
private Compass3DRenderer mRenderer;
public Compass3DView(Context context) {
super(context);
mRenderer = new Compass3DRenderer(context);
setRenderer(mRenderer);
}
public void changeAngles(float angle0, float angle1, float angle2){
mRenderer.setAngleX(angle0);
mRenderer.setAngleY(angle1);
mRenderer.setAngleZ(angle2);
}
}
ファイル 3: Compass3DRenderer.java:
package com.epichorns.compass3D;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.ByteOrder;
import java.nio.FloatBuffer;
import java.nio.ShortBuffer;
import javax.microedition.khronos.egl.EGLConfig;
import javax.microedition.khronos.opengles.GL10;
import android.content.Context;
import android.opengl.GLSurfaceView;
public class Compass3DRenderer implements GLSurfaceView.Renderer {
Context mContext;
// a raw buffer to hold indices
ShortBuffer _indexBuffer;
// raw buffers to hold the vertices
FloatBuffer _vertexBuffer0;
FloatBuffer _vertexBuffer1;
FloatBuffer _vertexBuffer2;
FloatBuffer _vertexBuffer3;
FloatBuffer _vertexBuffer4;
FloatBuffer _vertexBuffer5;
int _numVertices = 3; //standard triangle vertices = 3
FloatBuffer _textureBuffer0123;
//private FloatBuffer _light0Position;
//private FloatBuffer _light0Ambient;
float _light0Position[] = new float[]{10.0f, 10.0f, 10.0f, 0.0f};
float _light0Ambient[] = new float[]{0.05f, 0.05f, 0.05f, 1.0f};
float _light0Diffuse[] = new float[]{0.5f, 0.5f, 0.5f, 1.0f};
float _light0Specular[] = new float[]{0.7f, 0.7f, 0.7f, 1.0f};
float _matAmbient[] = new float[] { 0.6f, 0.6f, 0.6f, 1.0f };
float _matDiffuse[] = new float[] { 0.6f, 0.6f, 0.6f, 1.0f };
private float _angleX=0f;
private float _angleY=0f;
private float _angleZ=0f;
Compass3DRenderer(Context context){
super();
mContext = context;
}
public void setAngleX(float angle) {
_angleX = angle;
}
public void setAngleY(float angle) {
_angleY = angle;
}
public void setAngleZ(float angle) {
_angleZ = angle;
}
FloatBuffer InitFloatBuffer(float[] src){
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(4*src.length);
bb.order(ByteOrder.nativeOrder());
FloatBuffer inBuf = bb.asFloatBuffer();
inBuf.put(src);
return inBuf;
}
ShortBuffer InitShortBuffer(short[] src){
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(2*src.length);
bb.order(ByteOrder.nativeOrder());
ShortBuffer inBuf = bb.asShortBuffer();
inBuf.put(src);
return inBuf;
}
//Init data for our rendered pyramid
private void initTriangles() {
//Side faces triangles
float[] coords = {
-0.25f, -0.5f, 0.25f,
0.25f, -0.5f, 0.25f,
0f, 0.5f, 0f
};
float[] coords1 = {
0.25f, -0.5f, 0.25f,
0.25f, -0.5f, -0.25f,
0f, 0.5f, 0f
};
float[] coords2 = {
0.25f, -0.5f, -0.25f,
-0.25f, -0.5f, -0.25f,
0f, 0.5f, 0f
};
float[] coords3 = {
-0.25f, -0.5f, -0.25f,
-0.25f, -0.5f, 0.25f,
0f, 0.5f, 0f
};
//Base triangles
float[] coords4 = {
-0.25f, -0.5f, 0.25f,
0.25f, -0.5f, -0.25f,
0.25f, -0.5f, 0.25f
};
float[] coords5 = {
-0.25f, -0.5f, 0.25f,
-0.25f, -0.5f, -0.25f,
0.25f, -0.5f, -0.25f
};
float[] textures0123 = {
// Mapping coordinates for the vertices (UV mapping CW)
0.0f, 0.0f, // bottom left
1.0f, 0.0f, // bottom right
0.5f, 1.0f, // top ctr
};
_vertexBuffer0 = InitFloatBuffer(coords);
_vertexBuffer0.position(0);
_vertexBuffer1 = InitFloatBuffer(coords1);
_vertexBuffer1.position(0);
_vertexBuffer2 = InitFloatBuffer(coords2);
_vertexBuffer2.position(0);
_vertexBuffer3 = InitFloatBuffer(coords3);
_vertexBuffer3.position(0);
_vertexBuffer4 = InitFloatBuffer(coords4);
_vertexBuffer4.position(0);
_vertexBuffer5 = InitFloatBuffer(coords5);
_vertexBuffer5.position(0);
_textureBuffer0123 = InitFloatBuffer(textures0123);
_textureBuffer0123.position(0);
short[] indices = {0, 1, 2};
_indexBuffer = InitShortBuffer(indices);
_indexBuffer.position(0);
}
public void onSurfaceCreated(GL10 gl, EGLConfig config) {
gl.glEnable(GL10.GL_CULL_FACE); // enable the differentiation of which side may be visible
gl.glShadeModel(GL10.GL_SMOOTH);
gl.glFrontFace(GL10.GL_CCW); // which is the front? the one which is drawn counter clockwise
gl.glCullFace(GL10.GL_BACK); // which one should NOT be drawn
initTriangles();
gl.glEnableClientState(GL10.GL_VERTEX_ARRAY);
gl.glEnableClientState(GL10.GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
}
public void onDrawFrame(GL10 gl) {
gl.glPushMatrix();
gl.glClearColor(0, 0, 0, 1.0f); //clipping backdrop color
// clear the color buffer to show the ClearColor we called above...
gl.glClear(GL10.GL_COLOR_BUFFER_BIT);
// set rotation
gl.glRotatef(_angleY, 0f, 1f, 0f); //ROLL
gl.glRotatef(_angleX, 1f, 0f, 0f); //ELEVATION
gl.glRotatef(_angleZ, 0f, 0f, 1f); //AZIMUTH
//Draw our pyramid
//4 side faces
gl.glColor4f(0.5f, 0f, 0f, 0.5f);
gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, _vertexBuffer0);
gl.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES, _numVertices, GL10.GL_UNSIGNED_SHORT, _indexBuffer);
gl.glColor4f(0.5f, 0.5f, 0f, 0.5f);
gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, _vertexBuffer1);
gl.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES, _numVertices, GL10.GL_UNSIGNED_SHORT, _indexBuffer);
gl.glColor4f(0f, 0.5f, 0f, 0.5f);
gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, _vertexBuffer2);
gl.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES, _numVertices, GL10.GL_UNSIGNED_SHORT, _indexBuffer);
gl.glColor4f(0f, 0.5f, 0.5f, 0.5f);
gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, _vertexBuffer3);
gl.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES, _numVertices, GL10.GL_UNSIGNED_SHORT, _indexBuffer);
//Base face
gl.glColor4f(0f, 0f, 0.5f, 0.5f);
gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, _vertexBuffer4);
gl.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES, _numVertices, GL10.GL_UNSIGNED_SHORT, _indexBuffer);
gl.glVertexPointer(3, GL10.GL_FLOAT, 0, _vertexBuffer5);
gl.glDrawElements(GL10.GL_TRIANGLES, _numVertices, GL10.GL_UNSIGNED_SHORT, _indexBuffer);
gl.glPopMatrix();
}
public void onSurfaceChanged(GL10 gl, int w, int h) {
gl.glViewport(0, 0, w, h);
gl.glViewport(0, 0, w, h);
}
}
このコードは、タブレットのデフォルトの横向きを補正しないため、電話でのみ正しく動作することが期待されることに注意してください (修正コードをテストするためにタブレットを近くに持っていませんでした)。
