Kinect 2.0 + OpenCV 显示深度数据、骨架信息、手势状态和人物二值图

Kinect 2.0 + OpenCV 显示深度数据、骨架信息、手势状态和人物二值图

http://blog.csdn.net/jiangfan2014/article/details/40760543#reply

Kinect 2.0实测比第一代性能提升非常多！

本来想简单地找个教程复制黏贴一下，居然还没有人写过C++版的Kinect 2.0教程，自己摸索了一下，现在把结果拿出来和大家分享。

实现的功能是：深度数据（Depth Data），骨架信息（Body Data），手势状态（Hand State）和人物二值图（就是图1的那个东西，微软官方称法是Body Index Data）的提取和显示。

效果如下：





图1 骨架信息，人物二值图和手势状态



图2 深度信息

2.安装

Kinect 2.0的安装要求非常苛刻，可以在官网看。具体如何安装非常简单，就不多说了，有问题可以留言。

提一句：我是Mac，本来 一直用Parallels Desktop跑虚拟机杠杠的，结果Kinect 2.0由于对GPU有要求，而虚拟机下显示的GPU不是真实的GPU，导致我的Kinect 2.0无法在虚拟机下安装。如果各位有解决这一问题的，请务必赐教！！感激不尽。

3.代码剖析

如果要自己研究的话，目前基本就两个研究来源。一个是Kinect 2.0 SDK提供的范例代码，另一个是微软Kinect官网（尤其建议阅读其中的“read technical docs”链接）。我就是结合这两个资料，摸索出来的。

具体的代码我会附在最后，但首先我们要了解Kinect 2.0的工作机制，了解了这个以后代码理解起来超级容易！Kinect 2.0真心比1.0的函数接口简单太多。

3.1 运行机理

在Kinect 2.0中，每个类型的数据都有三个类与之对应：Source，Reader和Frame。比如如果要读取骨架，就有IBodyFrameSource,IBodyFrameReader,IBodyFrame这三个类，而要读取深度数据，就有IDepthFrameSource,IDepthFrameReader,IDepthFrame这三个类，以此类推其他的如Body Index，Infrared，Color数据也是这样命名的。

那么这三个接口是什么意思呢？

3.1.1 Source

在我们初始化并打开了Kinect后，我们需要请求Kinect打开一个源，我们将从这个源不断获得信息。其代码为：

[cpp] view
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m_pKinectSensor->get_BodyFrameSource(&pBodyFrameSource);

其中m_pKinectSensor是我们的Kinect总端口，pBodyFrameSource是一个IBodyFrameSource类。

3.1.2 Reader

由于Source是Kinect端拥有的，不是我们电脑拥有的，所以我们需要创建一个读口，这个读口和上述的源绑定，之后我们读取信息都通过调用这个Reader来获得。其代码为：

[cpp] view
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pBodyFrameSource->OpenReader(&m_pBodyFrameReader);

其中m_pBodyFrameReader是一个IBodyFrameReader类。

3.1.3 Frame

Frame是真正存储数据的类，每一次都让Reader把数据读到Frame中，然后我们再从Frame中提取各种各样最后使用的数据。代码为：

[cpp] view
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m_pBodyFrameReader->AcquireLatestFrame(&pBodyFrame);

其中pBodyFrame是一个IBodyFrame类。

3.2 如何从Frame中获得数据

请求Source和创建Reader对于每一个数据类型都是一模一样的，但是从Frame中提取信息则各有不同。下面讲讲深度信息、骨架信息、手势状态和人物二值图信息的提取方法。

3.2.1 深度信息：

在Kinect 2.0中，深度坐标空间的范围是（高*宽 = 424*512）（官网有说明）。从深度信息Frame中提取数据，主要就是把Frame中的数据转存到一个数组中（官网链接）。代码为：

[cpp] view
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pBodyIndexFrame->CopyFrameDataToArray(cDepthHeight * cDepthWidth, bodyIndexArray);

这里cDepthHeight是424，cDepthWidth是512，bodyIndexArray就是一个424*512大小的16位unsigned int数组，用来存储深度数据。

3.2.2 骨架信息：

kinect 2.0可以同时追踪六个人的骨架，因此每次我们需要先调用函数，获得六个骨架信息（如果没有人，那么那个骨架类就是空指针）。代码为：

[cpp] view
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pBodyFrame->GetAndRefreshBodyData(_countof(ppBodies), ppBodies);

这里ppBodies是一个长度为6的IBody数组，IBody是用来存储追踪到的骨架信息的类。

在获得了这个类后，我们需要进一步从类中提取骨架位置，对于ppBodies中的每一个元素pBody，代码为：

[cpp] view
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pBody->GetJoints(_countof(joints), joints);

这里的joints是一个长度为25的数组，每一个元素就是骨架的位置信息。然而， 这个骨架位置信息是照相机坐标系（camera view）下的位置，x和y的范围都是-1到1。因此我们需要将它转化到深度坐标系中。这里要用到一个coordinateMapper类，具体代码为：

[cpp] view
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m_pCoordinateMapper->MapCameraPointToDepthSpace(joints[j].Position, &depthSpacePosition[j]);

coordinateMapper类的创建非常简单，具体可以参考代码。depthSpacePosition是一个长度也为25的数组，每一个元素是DepthSpacePoint，这个元素包含了在深度坐标系下的x和y坐标。

3.2.3 手势状态：

在上面的骨架信息的pBody中，同时也包含了追踪到的人的手势状态信息，具体代码为：

[cpp] view
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pBody->get_HandLeftState(&leftHandState);

pBody->get_HandRightState(&rightHandState);

其中leftHandState和rightHandState都是HandState类，这个类有五种状态：open，closed，lasso，not tracked，unknown（官网链接）。其中前三种是特殊手势，后两种大同小异，反正就是无法识别了。比较特殊的是lasso，这个手势在官网有说明，具体形状是：伸出剪刀手，然后把食指和中指合并在一起，就是lasso状态了。事实上只用食指伸出来也可以被判断为lasso，但是食指和中指一起用，追踪效果更佳稳定。

3.2.4 人物二值图：

人物二值图数据的获取和深度数据获取非常类似，具体代码为：

[cpp] view
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pBodyIndexFrame->CopyFrameDataToArray(cDepthHeight * cDepthWidth, bodyIndexArray);

只不过，bodyIndexArray是一个424*512的8位unsigned char数组。如果某个点被判断为属于人的一部分，就是黑色，否则（背景部分）就是白色。

4.源代码

源代码比较长，我做了一定程度的注释。请移步我的github下载查看。地址：otnt's github

注意：请手动配置工程，需要包含kinect和opencv的库。

如有任何问题和建议，非常欢迎在下面留言，我会随时关注的~