three.js Raycaster简介，不基于body加载，Raycaster射线拾取对象出现误差问题，基于全屏和非全屏DOM射线拾取方法封装

浏览器中浏览3D图形的时候，想要与3D图形之间做一些点击事件和交互操作，比较常用的一个解决方案就是使用Raycaster对象来实现（射线拾取）。

光线投射Raycaster API简述

光线投射用于进行鼠标拾取（在三维空间中计算出鼠标移过了什么物体）。
Raycaster( origin : Vector3, direction : Vector3, near : Float, far : Float )

origin：光线投射的原点向量。
direction：向射线提供方向的方向向量，应当被标准化。
near：返回的所有结果比near远。near不能为负值，其默认值为0。
far：返回的所有结果都比far近。far不能小于near，其默认值为Infinity（正无穷。）

属性

.far：远距离因数（投射远点）。这个值表明哪些对象可以基于该距离而被raycaster所丢弃。这个值不应当为负，并且应当比near属性大。
.near：近距离因数（投射近点）。这个值表明哪些对象可以基于该距离而被raycaster所丢弃。这个值不应当为负，并且应当比far属性小。
.camera : 对依赖于视图的对象进行光线投射时使用的相机。默认为空。
.layers：Raycaster 在执行相交测试时使用它来选择性地忽略 3D 对象。
.ray：用于进行光线投射的射线。

方法

.set ( origin : Vector3, direction : Vector3 ) : undefined：设置射线的起点和方向。
- origin一个Vector3对象，光线投射的原点向量（射线起点）。
- direction 一个Vector3对象，为光线提供方向的标准化方向向量（射线方向）。
.setFromCamera ( coords : Vector2, camera : Camera ) : undefined：通过相机设置射线。
- coords 在标准化设备坐标中鼠标的二维坐标，X分量与Y分量应当在-1到1之间。
- camera 射线所来源的摄像机。
.intersectObject ( object : Object3D, recursive : Boolean, optionalTarget : Array ) : Array：检测所有在射线与物体之间，包括或不包括后代的相交部分。返回结果时，相交部分将按距离进行排序，最近的位于第一个。
- object 检查与射线相交的物体。
- recursive 若为true，则同时也会检查所有的后代。否则将只会检查对象本身。默认值为true。
- optionalTarget （可选）设置结果的目标数组。如果不设置这个值，则一个新的Array会被实例化；如果设置了这个值，则在每次调用之前必须清空这个数组（例如：array.length = 0;）。
.intersectObjects ( objects : Array, recursive : Boolean, optionalTarget : Array ) : Array：检测所有在射线与物体之间，包括或不包括后代的相交部分。返回结果时，相交部分将按距离进行排序，最近的位于第一个
- objects检测和射线相交的一组物体。
- recursive若为true，则同时也会检测所有物体的后代。否则将只会检测对象本身的相交部分。默认值为true。
- optionalTarget（可选）设置结果的目标数组。如果不设置这个值，则一个新的Array会被实例化；如果设置了这个值，则在每次调用之前必须清空这个数组（例如：array.length = 0;）。

注意点

intersectObject和intersectObjects方法返回一个包含有交叉部分的数组，凡是选中的都会以数组的形式返回，返回数据结构是：[ { distance, point, face, faceIndex, object }, ... ]
- distance射线投射原点和相交部分之间的距离。
- point 射线与物体相交的第一个顶点（世界坐标）
- face与射线相交的面
- faceIndex与射线相交的平面的索引
- object相交的物体，一般是Mesh，point，Line等。
如果两个网格模型屏幕坐标位置是重合的，那么都会被选中，因此可以通过数组下标的形式访问第几个对象，被选中的网格模型对象以object属性的形式存在，代码intersects[0].object就表示被选中所有的网格模型中的第一个网格模型对象。例如通过语句intersects[0].object.material.opacity = 0.6;可以更改材质对象的透明度。
当计算这条射线是否和物体相交的时候，Raycaster将传入的对象委托给raycast方法。这将可以让mesh对于光线投射的响应不同于lines和pointclouds。
对于网格来说，面必须朝向射线的原点，以便其能够被检测到。用于交互的射线穿过面的背侧时，将不会被检测到。如果需要对物体中面的两侧进行光线投射，你需要将material中的side属性设置为THREE.DoubleSide。

射线拾取使用

在 three.js 中利用射线Raycaster进行碰撞检测获取射线穿透对象。射线最主要的用途就是拾取物体，简单说，我们在屏幕上添加一个点击事件，然后以屏幕的位置发射一条射线，执行拾取所有场景的物体，并拿到拾取到的物体，做对应的交互事件，这样我们一套点击事件就完成了。主要步骤：

绑定点击事件。
获取点击时的位置并创建标准化设备坐标。
根据点击时的标准化设备坐标创建射线.
根据逻辑，让整个数组的物体发生交互事件，或者指定拾取到的第一个，让其发生交互事件。

创建射线

// 创建射线对象
let rayCaster = new THREE.Raycaster();
// 创建一个用来存储标准化设备坐标的二维向量
let mouse = new THREE.Vector2();

绑定点击事件

window.addEventListener( 'click', event => {
    
    
    // 获取鼠标位置
    let x = event.clientX;
    let y = event.clientY;
});

获取点击时的位置并创建映射顶点

我们最终点击的位置，要用映射的方式传给射线，射线根据计算的比例，计算出实际发射射线的方向，再发出射线。
官方使用的方式是映射，而我们鼠标点击的位置一般不是空间中的实际位置。我们要将屏幕的坐标的坐标系转换一下，并计算当前点中的顶点在坐标系中表示的二维顶点，并保存在mouse上。

// 将鼠标位置归一化为设备坐标。x 和 y 方向的取值范围是 (-1 to +1)
mouse.x = ( event.clientX / window.innerWidth ) * 2 - 1;
mouse.y = - ( event.clientY / window.innerHeight ) * 2 + 1;

如果你的 canvas 不是全屏，就会发现射线拾取的计算偏了，所以官方提供的方法是建立在你的 canvas 覆盖全屏的情况下。
我们的 canvas 不是全屏时，我们需要使用另外的公式计算，我们依然可以用event.clientX和event.clientY拿到鼠标的点击位置。不一样的是，我们要根据dom.getBoundingClientRect().left和dom.getBoundingClientRect().top获取到 canvas 距离屏幕左边和上边的位置，通过event.clientX减掉dom.getBoundingClientRect().left在除以当前canvas的宽度，就可得到比例值。

let getBoundingClientRect = canvas.getBoundingClientRect();
// 屏幕坐标转标准设备坐标
let x = ((event.clientX - getBoundingClientRect.left) / canvas.offsetWidth) * 2 - 1; // 标准设备横坐标
let y = -((event.clientY - getBoundingClientRect.top) / canvas.offsetHeight) * 2 + 1; // 标准设备纵坐标

根据点击时的位置创建射线

创建射线有两种方法实现：

通过raycaster的.setFromCamera()计算射线射线位置。把鼠标单击位置坐标和相机作为.setFromCamera()方法的参数，.setFromCamera()就会计算射线投射器Raycaster的射线属性.ray，形象点说就是在点击位置创建一条射线，用来选中拾取模型对象。

// 通过鼠标点击的位置(二维坐标)和当前相机的矩阵计算出射线位置
raycaster.setFromCamera(mouse,camera);

坐标转换 + 计算射线方向。通过三维向量.unproject()将设备坐标转世界坐标，计算相机和设备坐标计算射线投射方向，及射线投射器Raycaster的射线属性.ray。

// 标准设备坐标
let vector = new THREE.Vector3(x, y, 0); 
// 标准设备坐标转世界坐标
let worldVector = vector.unproject(camera);
// 射线投射方向单位向量(worldVector坐标减相机位置坐标)
let ray = worldVector.sub(camera.position).normalize();
// 创建射线投射器对象
let rayCaster = new THREE.Raycaster(camera.position, ray);

注意THREE.Raycaster()的第二个参数direction需要标准化，执行.normalize()归一化或者说标准化。

获取拾取的物体并做出指定操作

// 返回射线选中的对象
let intersects = rayCaster.intersectObjects(scene.children);
// 返回选中的对象数组
if(intersects.length > 0){
    
    
	console.log(intersects[0].object);
}

这时就有人问为啥做射线拾取的时候，总是被其他物体挡住，而不到我想要的物体。
根据上述API讲述intersectObjects方法的参数我们就可以知道，如果需要你需要拾取指定的物体mesh1和mesh2，你就将指定物体放入一个数组中[mesh1,mesh2]，作为intersectObjects的第一个参数参入，这个时候射线就只会针对于mesh1和mesh2做射线拾取算法，而得到的结果不会是这两个元素以外的元素。
如果你不仅想获取当前拾取元素，还想获取拾取的子元素，就设置intersectObjects第二个参数为true。

拾取方法封装和使用

基础版本

基于全屏，只针对于3D模型加载canvas填充整个屏幕时有效。采用Raycaster自带的setFromCamera方法。

/**
 * @param { 事件对象 } event
 * @param { 场景对象 } scene
 * @param { 镜头对象 } camera
 */
function getCanvasIntersects(event, scene, camera) {
    
    
    // 声明 raycaster 和 mouse 变量
    let rayCaster = new THREE.Raycaster();
    let mouse = new THREE.Vector2();
    event.preventDefault();
    if (event.touches) {
    
    
        mouse.x = (event.touches[0].pageX / window.innerWidth) * 2 - 1;
        mouse.y = -(event.touches[0].pageY / window.innerHeight) * 2 + 1;
    } else {
    
    
        // 通过鼠标点击位置,计算出 raycaster 所需点的位置,以屏幕为中心点,范围 -1 到 1
        mouse.x = (event.clientX / window.innerWidth) * 2 - 1;
        mouse.y = -(event.clientY / window.innerHeight) * 2 + 1;
    }
    // 通过鼠标点击的位置(二维坐标)和当前相机的矩阵计算出射线位置
    rayCaster.setFromCamera(mouse, camera);
    // 返回射线选中的对象 第二个参数如果不填 默认是false
    let intersects = rayCaster.intersectObjects(scene.children, true);
    // 返回选中的对象数组
    return intersects;
}

使用方法

// 点击事件 获取某一个盒子canvas中模型对象
function getBoxClickObjFn(event, scene, camera, canvas) {
    
    
    let intsersects = getCanvasIntersects(event, scene, camera, canvas);
    if (intsersects.length > 0) {
    
    
    	// 改变材质透明度
    	intersects[0].object.material.opacity = 0.6;
    }
}

基于某个DOM节点射线穿透获取对象

基于某一个不充满全屏的DOM时获取对象。采用坐标转换计算射线方向方法实现。

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/**
 * @param { 事件对象 } event
 * @param { 场景对象 } scene
 * @param { 镜头对象 } camera
 * @param canvas 绘制盒子
 * 当canvas不占满整屏时射线拾取存在偏差，获取点击对象
 */
function getCanvasIntersects(event, scene, camera, canvas) {
    
    
    event.preventDefault();
    // 获取元素的大小及其相对于视口的位置
    let getBoundingClientRect = canvas.getBoundingClientRect();
    // 屏幕坐标转标准设备坐标
    let x = ((event.clientX - getBoundingClientRect.left) / canvas.offsetWidth) * 2 - 1; // 标准设备横坐标
    let y = -((event.clientY - getBoundingClientRect.top) / canvas.offsetHeight) * 2 + 1; // 标准设备纵坐标
    let vector = new THREE.Vector3(x, y, 0); // 标准设备坐标
    // 标准设备坐标转世界坐标
    let worldVector = vector.unproject(camera);
    // 射线投射方向单位向量(worldVector坐标减相机位置坐标)
    let ray = worldVector.sub(camera.position).normalize();
    // 创建射线投射器对象
    let rayCaster = new THREE.Raycaster(camera.position, ray);
    // 返回射线选中的对象 第二个参数如果不填 默认是false
    let intersects = rayCaster.intersectObjects(scene.children, true);
    //返回选中的对象数组
    return intersects;
}

使用方法：

// 点击事件 获取某一个盒子canvas中模型对象
function getBoxClickObjFn(event, scene, camera, canvas) {
    
    
    let intsersects = getCanvasIntersects(event, scene, camera, canvas);
    if (intsersects.length > 0) {
    
    
    	// 改变材质透明度
    	intersects[0].object.material.opacity = 0.6;
    }
}