kinect体感控制器原理解释

Kinect 体感技术简介

摘要：微软推出 kinect 体感控制器，大家对此惊叹不已。 最大的特点就是无需再配 备手柄 、摇杆 等控制器，让玩家完全凭身体动作、声音就能对游戏进行操作，带来了 全新的游戏体验。这是怎么实现的呢？通过光学，电磁学一些知识进一步了解这项技 术。 关键词： kinect 技术，摄像头， 传感器，芯片。

前言 ：学到的知识不知怎么用，通过对体感控制器的认识，进一步加深对传感 器，芯片等的认识。

目录

kinect 技术介绍 kinect 体感控制器的功能

kinect 体感控制器元件有哪些？怎么实现全新的游戏体验的 结束语 kinect 技术介绍

彻底颠覆了游戏的单一操作。使人机互动的理念更加彻底的展现出来。 是一种 3D 体感摄影机，同时它导入了即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨 识、社

群互动等功能。玩家可以通过这项技术在游戏中开车、与其他玩家互动、通过 互联网与其他 Xbox 玩家分享图片和信息等。

不需要使用任何控制器；它是依靠相机捕捉三维空间中玩家的运动。

kinect 体感控制器的功能

kinnect 工作原理，摄像头起到了很大的作用，它负责捕捉人肢体的动作，然后

微软的工程师就可以设计程序教它如何去识别、记忆、分析处理这些动作。 摄像头可以捕捉到用户的手势动作，再把这些手势语言转换成游戏控制。

具体来说， Kinect 借助 PrimeSense 软件和摄像头侦测、捕捉用户手势动作，然后再 将捕捉到的影像与本身内部存有的人体模型相对照。每一个符合内部已存人体模型的 物体就会被创造成相关的骨骼模型，系统再将该模型转换成虚拟角色，该角色通过识 别该人体骨骼模型的关键部位进行动作触发。在虚拟骨骼模型的帮助下，系统可识别 人体的 25 个关键部位。此基础上加入了识别人体站立 / 坐姿的新技术。

使用红外定位 Kinect 比一般的摄像头更为智能。首先，它能够发射红外

线，从而对整个房间进行立体定位。摄像头则可以借助红外线来识别人体的运动。除 此之外，配合着Xbox 360上的一些高端软件，便可以对人体的

48个部位进行实时追

kinect

Kinect

踪。该设备最多可以同时对两个玩家进行实时追踪。

多项额外功能

Kinect 还内置麦克风，所以，用户可以直接与 Xbox 360进行

“对话” Kinect 。除此之外，这款产品不仅能够通过红外线识别人体，还可以识别出 完整的

RGB 色彩，并借助面部识别技术自动为用户登录。

配备自有界面 当Kinect 安装完毕后，用户必须要使用独立的菜单系统，而非

Xbox 360原有的界面。该界面非常简单，易于使用。要加载 Netflix ，只需要点击

Netflix 按钮即可，或者对 Xbox 360说“ Netflix ”也可以启动这款应用。要暂停游戏也 可以

直接通过语音实现，或者将手放到空中握住虚拟的暂停按钮。

kinect 体感控制器元件有哪些？怎么实现全新的游戏体验的

1 )红外线发射器和红外线 /VGA 摄像头组

通过景深摄像头和 RGB 摄像头的配合，Kinect 可以将实物的3D 影像投放到屏幕当 中。可以同时拍摄彩色图像和红外图像，

捕捉到用户的手势动作， 根据微软给出的数

据，再把这些手势语言转换成游戏控制。

光学部分包括两个主要部件：红外线发射器和红外线

/VGA 摄像头组。红外线发射器发出

一道激光”覆盖整个Kinect 的可视范围，摄像头组接收反射光线来识别玩家。红外摄像头 识别图像的是一个

深度场”(Depth Field )，其中每一像素的颜色代表了那一点物体到摄

像头的距离。比如离摄像头近的身体呈亮红色、绿色等，而离摄像头远的物体则呈暗灰 色。

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一种光编码(light coding )技术。不同于传统的ToF或者结构光测量技

使用的是连续的照明(而非脉冲)，也不需要特制的感光芯片，CMOS感光芯

片，这让方案的成本大大降低。

Light codi

ng

是结构光技术。但与传统的结构光方法不同的是，他的光源打出去的并不是一副周

期性变化的二维的图像编码，而是一个具有三维纵深的体编码”。这种光源叫做激

光散斑(laser speckle )，是当激光照射到粗糙物体或穿透毛玻璃后形成的随机衍射斑点。

这些散斑具有高度的随机性，而且会随着距离的不同变换图案。也就是说空间中任意两处的散斑图案都是不同的。只要在空间中打上这样的结构光，整个空间就都被做了标记，把一个物体

放进这个空间，只要看看物体上面的散斑图案，就可以知道这个物体在什么位置了。当然，在这

之前要把整个空间的散斑图案都记录下来，所以要先做一次光源的标定。标定的方法是这样的：

每隔一段距离，取一个参考平面，把参考平面上的散斑图案记录下来。假设用户活动空间是距离

电视机到4米的范围，每隔10cm取一个参考平面，那么标定下来我们就已经保存了幅散斑图

像。需要进行测量的时候，拍摄一副待测场景的散斑图像，将这幅图像和我们保存下来的30

幅参考图像依次做互相关运算，这样我们会得到像，而空间中有物体存在的位置，在相关度图

像上就会显示出峰值。层层叠在一起，再经过一些插值，就会得到整个

场景的三维形状了。

2)麦克风

麦克风部分

这里我们发现了Kinect配备的4个麦克风中的3个，它的麦克风是朝下设置，右侧3个，左

侧一个。至于为什么是朝下，是因为微软认为最佳的声音收集方向就是朝下。而为了正确的识别

语音指令，Kinect必需对房间中的音频进行校准，如果你改变了房

间内的家居摆放，就要进行重新校准。

术，light

coding

，顾名思义就是用光源照明给需要测量的空间编上码，说到底还

30

30幅相关度图

把这些峰值一