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作者:林怡錦(2012-03-14);推薦:徐業良(2012-03-14)

Kinect開發環境建置與骨架追蹤範例測試

本文說明如何建置Kinect for Windows SDK的開發環境,並使用官方範例進行骨架追蹤測試。

1.    Kinect硬體與原理介紹

微軟的體感控制器Kinect,在硬體上主要由4個部分組成如圖1,包括普通RGB攝影機(RGB Camera)3D深度攝影機(3D-Depth Sensors)、全向性麥克風(Multi-Array Microphone)以及內建運算核心。Kinect可以透過位於中間的RGB鏡頭獲得彩色影像資訊,透過左右兩顆3D深度攝影機,分別是紅外線發射器以及紅外線CMOS攝影機,以取得3D深度影像,也可以透過陣列式麥克風來擷取附近的聲音以及判斷來源位置。其中,Kinect3D深度攝影以紅外線攝影機為基礎,經晶片運算後,可判斷人體各部位的位置及方向,讓使用者可以不須手持控制器或遙控器,僅需揮手或擺出特定姿勢便可操作遊戲或者點選選單介面。Kinect相關規格如表1

1. Kinect感應器主要元件與外觀

感應項目

有效範圍

顏色與深度

1.2~3.6公尺

骨架追蹤

1.2~3.6公尺

視野角度

水平57度、垂直43

底座馬達旋轉角度

上下各28

每秒畫格

30FPS

深度解析度

QVGA (320x240)

顏色解析度

VGA (640x480)

聲音格式

16kHz, 16位元 mono pulse code modulation (PCM)

聲音輸入

四麥克風陣列、24位元類比數位轉換 (ADC)、雜音消除

1. Kinect相關規格

2.    軟硬體需求與開發環境建置

進行Kinect應用程式開發所需之軟硬體需求如下,作業系統因軟體運作環境需要而必需使用Microsoft Windows 7作業系統,32位元或64位元皆可;硬體部分需雙核心2.66GHz以上之CPU2GB以上的RAM、支援DirectX 9.0c以上之顯示卡以及至少一台Kinect感應器;軟體部分需使用Visual Studio 2010Visual C# 2010 Express來撰寫程式碼、.NET Framwork 4.0環境並安裝Kinect SDK for Windows。由於會使用到骨架偵測的部分,所以亦建議安裝Microsoft DirectX9 SDK-June 2010(或更新的版本)以及Runtime for Microsoft DirectX9

Kinect SDK for Windows外,其餘檔案下載連結可至Microsoft MSDN邊做邊學系列Kinect for Windows開發網站查詢(http://msdn.microsoft.com/zh-tw/hh367958)

2.1  Kinect for Windows SDK Beta 2安裝

安裝Kinect for Windows SDK時,請勿將Kinect與電腦連接,同時亦關閉Visual Studio 2010以免安裝失敗。依作業系統為3264位元下載,並安裝對應的Kinect SDK。安裝完畢後務必重新開機,以便正確識別Kinect SDK所需的環境變數。Kinect SDK for Windows Beta 2下載位址:http://www.microsoft.com/download/en/details.aspx?id=27876

2.2  Kinect感應器驅動程式安裝

安裝Kinect感應器驅動程式前,須確定網路連線正常。將Kinect感應器與外接電源連接後,再與電腦USB插孔連接,完成以上步驟後系統將會自動下載並安裝必要之驅動程式。

安裝完畢後可於裝置管理員內察看是否有新增Microsoft Kinect項目(包含Microsoft Kinect Audio Array ControlMicrosoft Kinect Camera以及Microsoft Kinect Device)如圖2,以及Kinect感應器本機上若有綠燈持續閃爍如圖3,表示驅動程式安裝成功。

2. 裝置管理員內新增的項目

3. 綠燈位置

2.3  下載Coding4fun Kinect Toolkit工具包

Coding4fun Kinect Toolkit工具包將一些在開發Kinect應用程式時常會使用到的程式碼整理成擴充方法,可簡化開發Kinect應用程式時需撰寫的程式碼。工具包下載位址:http://channel9.msdn.com/coding4fun/projects/Coding4Fun-Kinect-Toolkit

3.    使用官方範例測試

Kinect for Windows SDK Beta 2之官方範例下載位址: http://download.microsoft.com/download/6/6/3/66318AD0-A336-4ED7-92CD-B530F35F2FCD/kinect_samples.zip。解壓縮後內共有8個範例檔案,如圖4所示。

4. 官方範例檔案清單

本文中使用「06.骨架追蹤與螢幕座標轉換」範例來進行測試,初次打開範例專案後,在錯誤清單中會出現命名空間‘Microsoft’中沒有型別或命名空間名稱‘Research’」,如圖5

5. 初次開啟範例時會出現的錯誤畫面

須重新將Microsoft.Research.Kinect.dll以及Coding4Fun.Kinect.WinForm.dll加入「參考」目錄,手動加入步驟如下:

(1)  如圖6,在「參考」目錄先刪除原本的Microsoft.Research.Kinect以及Coding4fun.Kinect.WinForm

6. 可於方案總管è參考目錄下找到這兩項參考

(2)  如圖7,於專案參考目錄點選右鍵è點選加入參考

7. 參考選項

(3)  如圖8,重新加入Microsoft.Research.Kinect至參考目錄

8. 可於.NET類別中找到Microsoft.Research.Kinect參考

(4)  如圖9,重複執行步驟1~2,重新加入Coding4fun.Kinect.WinForm.dll參考位於Coding4fun資料夾èCoding4Fun.Kinect.WinFormèobjèRealease資料夾內

9. 於瀏覽類別中依路徑找到Coding4Fun.Kinect.WinForm.dll參考

(5)  如圖10,完成上述步驟後,建置一次專案。

10. 於專案名稱點選右鍵è建置

完成上述步驟1~5後,即可執行骨架追蹤範例程式。範例執行後,若有測試者出現於適當範圍內並被Kinect追蹤後,將會在彩色影像右側列出測試者的關節名稱及其坐標,如圖11。若彩色影像與骨架坐標資訊皆能於視窗中顯示,表示Kinect開發環境已建置完成,可以開始進行Kinect應用程式的開發。

11. 範例執行後的視窗

 

參考資料:

[1] 微軟MSDN邊做邊學系列:http://msdn.microsoft.com/zh-tw/hh367958