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日志

 
 

Kinect介绍和应用  

2016-12-19 18:05:44|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、Kinect简介

      Kinectfor Xbox 360,简称 Kinect,是由微软开发,应用于Xbox 360 主机的周边设备。它让玩家不需要手持或踩踏控制器,而是使用语音指令或手势来操作 Xbox360 的系统界面。它也能捕捉玩家全身上下的动作,用身体来进行游戏,带给玩家“免控制器的游戏与娱乐体验”。其在2010年11月4日于美国上市,建议售价149美金。Kinect在销售前60天内,卖出八百万部,目前已经申请金氏世界记录,成为全世界销售最快的消费性电子产品。

       2012年2月1日,微软正式发布面向Windows系统的Kinect版本“Kinect for Windows”,建议售价249美金。而在2012年晚些时候,微软还将发布面向“教育用户”的特别版Kinect。(以上来自wiki百科)

1.1、硬件

       Kinect有三个镜头,中间的镜头是 RGB 彩色摄影机,用来采集彩色图像。左右两边镜头则分别为红外线发射器和红外线CMOS 摄影机所构成的3D结构光深度感应器,用来采集深度数据(场景中物体到摄像头的距离)。彩色摄像头最大支持1280*960分辨率成像,红外摄像头最大支持640*480成像。Kinect还搭配了追焦技术,底座马达会随着对焦物体移动跟着转动。Kinect也内建阵列式麦克风,由四个麦克风同时收音,比对后消除杂音,并通过其采集声音进行语音识别和声源定位。


1.2、软件开发环境

1.2.1、非官方组合

      一开始微软对Xbox 360推出Kinect的时候,并没有在windows的开发包。而由于Kinect强大的功能和相对低廉的价格,geeks们纷纷表示希望能在电脑上用它。于是就有多位大牛开发了驱动,目前我了解到的有三个:

1)CL NUI Platform

      由NUI的大牛AlexP开发(他开发的其他著名产品包括PS3的windows驱动),可以这里载,目标平台是windows7,能够获取彩色摄像头,深度传感器以及加速度传感器数据,使用简单方便。

2)OpenKinect/libfreenect

       由号称第一个破解Kinect的Hector Martin发起,可以到这里下载,目标平台是Linuxand Mac,据说有人成功移植到了windows上。因为很多geek都是Mac的拥趸,所以开发参与者众多,不仅仅是个可以获得数据的driver,geek们还写了其他高级的东西,比如我前面提到的骨骼化,将彩色摄像头作为纹理贴在深度数据上等等,很吸引人啊。

3)OpenNI

       OpenNI(opennatural interface开放自然交互)是一个多语言,跨平台的框架,它定义了编写应用程序,并利用其自然交互的API。可以到这里下载。从名字判断其终极目标大约是实现少数派报告的效果,从目前放出来的一些demo,恐怕已经超越了这个终极目标。它不是专为Kinect开发,但有Kinect的生产商PrimeSense的支持。这个感觉也是目前相对来说用的比较多的非官方组合:SensorKinect + NITE + OpenNI;其中SensorKinect是Kinect的驱动。NITE是PrimeSense提供的中间件,可以分析Kinect读取的资料,输出人体动作等等。

1.2.2、微软官方SDK

       Kinect体感游戏在Xbox 360 上获得很好的评价,但是对于 Windows 平台上的开发却一直只能使用非官方的解决方案(上面所说),例如NKinect 配合CL NUI SDK;但是微软终于在2011 年 6 月推出了 Kinect forWindows SDK Beta,特别是可以使用 C# 与.NETFramework 4.0 来进行开发。Kinect for Windows SDK主要是针对Windows7设计,内含驱动程序、丰富的原始感测数据流程式开发接口、自然用户接口、安装文件以及参考例程。Kinect for Windows SDK可让使用C++、C#或VisualBasiC语言搭配MicrosoftVisualStudio2010工具的程序设计师轻易开发使用。目前最新是V1.6 。

      Kinectfor Windows SDK的下载地址:

http://research.microsoft.com/en-us/um/redmond/projects/kinectsdk/download.aspx

       Kinect SDK目前只支持Windows 7,分为x86和x64两个版本。开发工具方面还需要.NET Framework 4.0和Visual Studio 2010 (最低Express版本)的支持。这个在后面的开发环境的配置中再做介绍。

1.2.3、非官方和官方开发包的优缺点

1)官方SDK:

优点:

       提供了音频支持、调整倾角的转动电机、在全身跟踪骨骼跟踪方面:非标准姿势检测(相对于OpenNi的投降姿势…),头部、手、脚、锁骨检测以及关节遮挡等细节上的处理更为细致(但精度是否更高还不能确定)。此外,支持多传感器(多台Kinect);

缺点:

       微软对非商业使用的限制。此外,未提供手势识别和跟踪功能,未实现RGB图像/深度图像的互对齐,只是提供了对个体坐标系的对齐。在全身骨骼跟踪中,SDK只计算了关节的位置,并未得出其旋转角度。从可移植的角度来看,SDK beta只能用于Kinect/Win7平台,而OpenNi还至少支持华硕的WAVI Xtion体感设备,今后支持的硬件平台还可能更多。相比较而言SDK beta不支持Unity3D游戏引擎、不支持记录/回放数据写入磁盘、不支持原始红外视频数据流、也不支持像OpenNi一样的角色入场和出场的事件响应机制。

2)非官方OpenNI/NITE:

优点:

       可用于商业开发、包含手势识别和跟踪功能、可自动对齐深度图像和RGB图像,全身跟踪、关节旋转角度计算、看起来性能较好、已有众多游戏产品应用、支持记录/回放数据写入磁盘、支持原始红外视频数据流、支持角色入场和出场的事件响应机制。支持Primesense和华硕的WAVI Xtion硬件平台和windows、Linux和Mac等软件平台。自带的代码全面支持Unity3D游戏引擎。

缺点:

       未提供音频功能、不支持调整倾角的转动电机、在全身跟踪骨骼跟踪方面:无法跟踪头部、手、脚和锁骨的旋转动作,需要标准姿势检测(即著名的投降姿势…),关节遮挡等细节上的处理似乎存在算法bug。不能自动安装并识别Kinect多机环境。安装过程较为繁琐,特别是NITE还要申请开发证书编码。OpenNi也没有提供可用视频和深度图输入的事件触发机制(但OpenNI提供了类似功能的函数可使用,虽然不是回调函数,但是也很好用)。

总结:

       OpenNI最大的优势就是允许跨平台多设备,以及商业应用。但从原始数据的采集和预处理技术上看,微软的SDK似乎更稳定一些,况且还提供了不错的骨骼和语音支持。对于部分身体部位识别方面的功能,SDKbeta没有提供局部识别和跟踪,这需要自己的后续开发(至少在相当一段时期内微软可能都不会提供此类功能)。OpenNi/NITE虽然提供了手势识别和跟踪,然而在全身骨骼姿势识别和跟踪上还要更多借鉴微软的产品。

因此,按照目前在社区中的表现,SDK beta和OpenNi/NITE孰优孰劣还真无法一下子确定。而且随着越来越多的开发者加入微软这一方,SDK beta的普及可能会更快,但在更高层次的应用上,对二者的选用往往是需要一定智慧的。

(这部分参考:http://www.hanyi.name/blog/?p=330

 

二、Kinect应用开发汇总

      本文(百度文库上面的内容,来源未知)汇总了当前使用Kinect SDK for Windows 开发出的各种各样的应用,点击相应的链接可以看到对应Kinect应用的Demo视频。

 

虚拟应用

Kinect试衣镜,这款基于kinect体感技术的神奇的试衣镜,让客户可以快速的试穿衣服,提高销售效率和企业形象。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjU4MjExNjgw.html

Kinect自制应用3D试衣间

http://v.youku.com/v_show/id_XMjg0MDA3MDYw.html

 

3D建模

3D摄像机, 用两个KINECT实现3D摄像机的基本效果。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjI3MDQ2MjEy.html

雕塑工具,立等可取Kinect成街头快速人像雕塑工具,利用Kinect对人体进行3D建模,然后根据人体的3D信息,连接相应的塑模设备,塑造出人体塑像。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjU2Njg2MzE2.html

 

机械控制

用Kinect 操控遥控直升机 

 http://v.youku.com/v_show/id_XMjgzOTYxODk2.html

Kinect Robo,使用Kinect作为机器人的头,通过kinect检测周围环境,并进行3D建模,来指导机器人的行动。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjIzNDMyMjg0.html

Kinect控制高达机械人

http://v.youku.com/v_show/id_XMjM3NDUxMjg4.html

 

虚拟乐器

空气吉他,通过Kinect手势操作虚拟吉他弹奏音乐。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjI5NjM3NzMy.html

Kinect弹奏中国古代乐器,通过手势的改变可以演奏出不同中国古代乐器的声音。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjI1MDA4MTM2.html

 

虚拟娱乐

Kinect破解“初音”,将体感控制应用到漫画人物——初音上。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjMxNjQ5MzAw.html

变身奥特曼,捕捉玩家骨架数据,虚拟为奥特曼的形态与之随动,并且附加一些特技效果。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjM1MTY1NDY4.html

Kinect破解玩光剑,Kinect检测玩家的动作,虚拟出光剑的影像,与之随动。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjI0NTIzOTIw.html

 

计算机相关应用

Kinect手势操作浏览器,通过Kinect手势对浏览器进行翻页,下拉,放缩等操作。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjI1MjczMzg4.html

Air Presenter,让你的演讲从此与众不同,用kinect进行演讲的软件。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjU1MTMyNzky.html

Kinect多点触摸,使用kinect实现隔空多点触摸,浏览图片、地图等。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjM1MzE2MTY0.html

Kinect体感控制看片,第四军医大学西京医院骨科的医生们将破解的kinect应用在手术室,在术中,手术者可通过体感控制查看患者的影像资料。大大方便了医生手术,减少了手术室的人员流动。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjM2Nzg2NDky.html

 

虚拟实验

Kinect蜡笔物理,使用Kinect手势绘图,通过体感控制所绘图形,并使之具有物理特性,比如重力,吸引力等。

http://v.youku.com/v_show/id_XMjI4MDMwMzM2.html

用Kinect控制闪电(特斯拉线圈)

http://v.youku.com/v_show/id_XMjY5NjE2MzQ0.html

 

游戏

Kinect破解玩马克思佩恩

http://v.youku.com/v_show/id_XMjM2NjYxNDg0.html

kinect破解玩求生之旅2 体感打僵尸

http://v.youku.com/v_show/id_XMjM3Mjk5MjQw.html

Kinect破解玩魔兽世界   

http://v.youku.com/v_show/id_XMjMzMDM1MzI0.html

Kinect破解玩街头霸王   

http://v.youku.com/v_show/id_XMjM4MjkzNjA0.html

Kinect破解玩超级马里奥兄弟 

http://v.youku.com/v_show/id_XMjI1NzY1OTM2.html

Kinect破解玩兵者诡道   

http://v.youku.com/v_show/id_XMjM0NDk2MDg4.html

Kinect破解玩 现代战争  

http://v.youku.com/v_show/id_XMjM1NjU4NjE2.html

 

       一群来自卡内基梅隆的学生使用Kinect的交互特点实现了18个各种各种的有趣的想法。他们仅仅用了两周的时间,从大二学生到研究生不等。让我们来看一下他们实现的奇思妙想吧!

       原文及视频信息链接http://golancourses.net/2011spring/projects/project-3-interaction/

1. Comic Kinect

      此示例主要应用了Kinect的骨架跟踪技术和玩家分段数据,将拳击和脚踢的交互通过可视的漫画效果表现出来,并且同步发出一些拟声效果。

2. Mario Boo

       当Kinect传感器检测到有人出现在视野内时,会出现一个幽灵保持在人的背后,随着人的运动而运动,并且会根据深度信息的远近而改变自身大小。

3. Magrathea

       Magrathea使用Kinect根据桌上的任何物体动态的产生地形图。摄像头读取桌上物体的不断变化深度信息,可以展现出类似地球地形逐渐进化的过程。

4. We be Monsters

       从中午舞狮中获取灵感,运用Kinect的骨架跟踪技术,两个人分别同坐自己的四肢操纵虚拟怪兽的四肢和头尾。

5. Mix&Match Interaction Toy

       使用了Kinect/OpenNI 骨架技术,使得3张卡片组成的人体可以跟玩家随动,并且通过手的滑动更换图片。

6. Kinect Flock

       作者创建了一个微粒系统,当用户移动时,像棉絮一样的东西会随之涌动,当用户静止时,则聚集到参与者的深度区域。

7. roboScan

       roboScan是一个3D模型+扫描仪,将一个Kinect设备固定在一个ABB 4400机械手上。设定好的动作和操作者同时控制机器人和摄像机的3D位置。Kinect的深度数据用来产生一个精确的外部环境的模型。

8. Neurospasta

        Neurospasta是一个需要全身投入的自由形态游戏平台。参与者可以控制他们各自基于Kinect的木偶,也可以通过功能设定控制别人的化身。

9. Will-o-the-Wisp

      这个设计充满了神秘色彩,玩家可以控制一个发光的球体,球体根据玩家手的运动而动,根据深度信息变大或变小。

10. Balloon Grab

       通过检测手掌张开还是握紧的手势,作者开发了一个基于模拟气球飞行的简易小游戏。

11. Hand-Tracking Visualization

       该软件使用手势控制音频的可视化效果,结合检测到场景中手距Kinect的深度信息。参与者手的位置,速度以及其他参数被用来创建一个交互式的声音的可视化效果。


        感觉Kinect的应用也应景一句话:Kinect的应用取决于你的想象空间!


From: blog.csdn.net/zouxy09

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