kinect感測系統詳解（二）

原文譯自：

primesense

技術是微軟(microsoft)kinect感測器系統的基礎，該感測器系統被設計為與微軟xbox 360控制台遊戲系統一起工作（如圖1）。它的工作原理非常簡單，但執行過程相當複雜。ps1080系統級晶元(soc)則是一款完美支援primesense技術的產品。

圖1：primesense技術是微軟kinect及其自身感測器的基礎。

大多數設計工程師至少都非常熟悉kinect與xbox一起工作的方式。kinect主要用來向遊戲程式提供有關玩家的資訊。玩家需要位於電視機前方，並且面對kinect，然後通過移動和手勢與遊戲發生互動。了解kinect如何獲得這些資訊是非常有趣的一件事。

在kinect推出之前，像這類手勢識別是使用lidar(雷射誘導差分吸收雷達)或雷射雷達實現的。超聲波感測器不能提供足夠的精度。另外一種方法是使用影象分析，但非常複雜，運算要求很高。

primesense

使用截然不同的方法。它是從感測器投射出紅外位圖案，然後使用帶紅外濾波器的傳統cmos影象感測器進行檢測（如圖2）。圖案會根據反射光線的物體發生改變。那些點的大小和位置也會隨物體與發射源的距離變化而變化。

ps1080

接收來自影象感測器的結果，然後通過判斷差異來產生深度景象。深度景象的解析度是1024x758(vga)，但cmos感測器具有高得多的解析度。能夠被硬體捕獲的影象解析度實際上是1600x1200，這是提供深度景象所必須的，否則就沒有足夠的解析度來檢測投射出的紅外點陣的位置和大小。

晶元的主要工作是識別紅外點，將它們的狀態資訊轉換成深度值。這不是乙個簡單的任務，也不是一般的微處理器能夠處理得了的。幸運的是，ps1080可以按30幀/秒的速率完成這一任務。在乙個畫素代表的區域內一般能找到好幾個點。

最短距離在1公尺以下(0.8公尺)，最大深度約3.5公尺。這個範圍正好適合位於高畫質電視機前面的遊戲玩家。可視區域是乙個矩形錐體，水平垂直方向分別是58度和45度。

解析度和檢測質量取決於物體相對感測器的位置，但對於玩遊戲以及機械人物件識別與碰撞避免而言上述指標足夠應付。在2公尺的距離處，深度解析度是10公釐，而水平與垂直解析度可達3公釐。

對於需要避開某個物體的機械人來說僅僅深度資訊就可以了。有時候在遊戲中也足夠用了，具體要看在做什麼動作，有多少個玩家要被跟蹤。而rgbd資訊可以被進一步分析，使系統識別出物體以及它們之間的關係，比如手－臂－身體的關係。

圖3：openni為感測器和中介軟體提供分層的抽象內容，從而能方便地實現自然的互動跟蹤。

kinect

微軟公司認識到除了與xbox一起工作外，kinect應該還能發揮更大的用處。kinect介面早就已經存在，如今微軟針對這個介面發布了一套軟體開發套件(sdk)。商用版可能已經投入使用，而primesense也擁有相應的軟體開發套件。

primesense