利用微软Kinect实现创意编程

### 利用微软 Kinect 实现创意编程 #### 1. 微软 Kinect 简介 微软 Kinect 是一款功能强大的传感器设备，它集成了彩色摄像头、红外投影仪和红外摄像头。借助红外投影和摄像头，Kinect 能够感知前方图像的深度信息，实现三维“视觉”效果。在进行相关编程练习前，你需要确保拥有一台微软 Kinect 设备。若没有，可跳过相关内容；若考虑购买用于 Greenfoot 编程，务必查看 Greenfoot 网站上关于购买 Kinect 的说明，因为并非所有 Kinect 型号都能与 Greenfoot 兼容。 #### 2. Kinect 的功能 Kinect 具备多种强大功能，能为编程带来丰富的创意空间。 - **相机图像**：Kinect 可提供类似于普通网络摄像头的图像，并且这些图像能在 Greenfoot 中使用。 - **深度图像**：除了常规的彩色图像，Kinect 还能提供深度信息。深度信息以灰度图像呈现，每个像素的亮度代表其与相机的距离。 - **人体轮廓识别**：Kinect 能够识别视野内的人体，并较为准确地确定其在相机图像中的轮廓。它还能区分不同的人，并分别提供每个人体的位置信息。 - **骨骼跟踪**：这是 Kinect 最实用的功能之一。它可以在三维空间中识别我们身体各个关键点的位置，如手、肩膀、脚、臀部和头部等。利用这一功能，我们可以轻松编写通过身体动作控制的程序。例如，当我们用右手触摸 Greenfoot 中的某个角色，或者将左脚抬到右膝上方时，程序可以做出相应反应。 #### 3. 软件安装 在将微软 Kinect 与 Greenfoot 结合使用之前，需要安装一些驱动软件。这些驱动软件负责管理与硬件的通信，并提供控制设备的软件接口。 当运行 Greenfoot Kinect 场景时，需要在后台启动 Greenfoot Kinect 服务器，以促进 Greenfoot 场景与 Kinect 硬件之间的通信。而 Greenfoot Kinect 服务器则依赖于一个名为 OpenNI 的库。 详细的软件组件安装说明可在 Greenfoot 网站（http://www.greenfoot.org/doc/kinect）上找到，支持 Windows、Linux（Ubuntu）和 Mac OS X 系统。在开始后续示例之前，请仔细遵循这些说明进行安装。 启动 Greenfoot Kinect 服务器时，若从终端运行，可能会看到大量警告信息，这属于正常现象，无需担心。 #### 4. 入门示例：显示相机图像 为了快速上手，我们先来看一个简单的示例：在屏幕上显示 Kinect 的相机图像。我们将使用名为“simple - camera”的场景，该场景可在相关资源中找到。 如果安装成功，你将在世界窗口中看到 Kinect 相机的图像。在该场景的类图中，有几个重要的类：KinectWorld、Joint、KinectClient、Point3D 和 UserData，它们是 Greenfoot Kinect 基础设施的一部分，在使用 Kinect 的场景中会一直存在。而特定于该场景的类是 MyWorld，其中包含我们的用户代码。 在尝试编写自己的代码之前，先简单了解一下这些标准的 Greenfoot Kinect 类： - **KinectWorld**：在 Kinect 场景中，应将此类作为所有自定义世界类的超类。它提供了与 Kinect 的基本通信功能，使我们能够访问从 Kinect 接收到的数据（相机图像和用户数据）。你可以在适当的时候查看其方法，可将编辑器切换到文档视图进行查看。 - **KinectClient**：该类由 KinectWorld 内部使用，通常无需直接调用。 - **UserData**：该类定义的对象用于存储 Kinect 跟踪的用户信息。对于 Kinect 能看到的每个用户，都可以获取一个 UserData 对象。可以通过 KinectWorld 的方法来接收这些对象。 - **Joint**：UserData 对象可以提供用户每个关节（如右手、肘部、膝盖）的信息，这些信息以 Joint 类的对象形式呈现。 - **Point3D**：关节信息的一部分是关节在三维空间中的位置，由 Point3D 对象提供。 以下是操作步骤： 1. 将 Kinect 连接到计算机。 2. 启动 Greenfoot Kinect 服务器。 3. 启动 Greenfoot 并打开“simple - camera”示例。 4. 运行示例。 #### 5. 简单相机场景代码分析 “simple - camera”场景中特定于该场景的代码位于 MyWorld 类中。 ```java // MyWorld 类的构造函数 public MyWorld() { super(); // 调用 KinectWorld 的默认构造函数 } // act 方法 public void act() { super.act(); // 调用超类的 act 方法，管理与服务器的通信 GreenfootImage image = getThumbnailUnscaled(); // 获取 Kinect 相机的默认大小图像 setBackground(image); // 将图像设置为世界背景 } ``` MyWorld 类的构造函数简单地调用了 KinectWorld 的默认构造函数。Kinect 硬件默认提供 640x480 像素的图像，KinectWorld 的默认构造函数会创建相同大小的世界来匹配。 在 act 方法中，首先调用了超类的 act 方法，这一点非常重要，因为 KinectW