基于Kinect的氛围灯与绘图机器人控制系统

### 基于Kinect的氛围灯与绘图机器人控制系统 在科技不断发展的今天，人与计算机之间的交互方式越来越多样化。本文将介绍基于Kinect的氛围灯控制系统以及Kinect驱动的绘图机器人系统，展示如何利用先进的传感器技术实现独特的交互体验。 #### 氛围灯控制系统 ##### 1. 系统初始化 在代码中，首先对Kinect进行初始化设置，使其能够正常工作。以下是初始化的代码： ```java kinect = new SimpleOpenNI(this); kinect.setMirror(true); kinect.enableDepth(); kinect.enableUser(SimpleOpenNI.SKEL_PROFILE_ALL); myOrbit = new KinectOrbit(this, 0); myOrbit.drawGizmo(true); lampsFile = new File(dataPath("lamps.txt")); if (serial) { String portName = Serial.list()[0]; myPort = new Serial(this, portName, 9600); } ``` 这段代码的主要步骤如下： 1. 创建`SimpleOpenNI`对象并设置镜像、启用深度和用户检测功能。 2. 初始化`KinectOrbit`对象并设置绘制小部件。 3. 初始化存储灯具信息的文件。 4. 如果`serial`变量为`true`，则初始化串口通信。 ##### 2. 绘制函数 `draw()`函数是系统的核心，它负责更新Kinect数据、绘制点云、检测用户、控制灯具等操作。以下是`draw()`函数的代码： ```java public void draw() { kinect.update(); background(0); myOrbit.pushOrbit(); drawPointCloud(6); if (kinect.getNumberOfUsers() != 0) { kinect.getCoM(userID, userCenter); for (int i = 0; i < lamps.size(); i++) { lamps.get(i).updateUserPos(userCenter); } if (kinect.isTrackingSkeleton(userID)) { userControl(userID); drawSkeleton(userID); } else { drawUserPoints(3); } } for (int i = 0; i < lamps.size(); i++) { lamps.get(i).draw(); } kinect.drawCamFrustum(); myOrbit.popOrbit(); if (serial) { sendSerialData(); } } ``` 该函数的执行流程如下： 1. 更新Kinect数据并设置背景颜色为黑色。 2. 推送`KinectOrbit`对象，以便通过鼠标控制相机视角。 3. 调用`drawPointCloud()`函数绘制Kinect的原始点云，为了提高速度，每六个点显示一个。 4. 检查Kinect视野内是否有用户，如果有则获取用户的质心，并更新每个灯具的状态。 5. 如果正在跟踪用户的骨架，则调用`userControl()`函数进行用户控制，并绘制骨架；否则，绘制用户的点云。 6. 绘制每个灯具和Kinect相机的视锥体，并弹出`KinectOrbit`对象。 7. 如果`serial`变量为`true`，则调用`sendSerialData()`函数发送串口数据。 ##### 3. 用户控制 `userControl()`函数实现了用户对灯具的控制，包括指向灯具和改变灯具颜色等操作。以下是`userControl()`函数的代码： ```java private void userControl(int userId) { PVector head = new PVector(); PVector rHand = new PVector(); PVector rElbow = new PVector(); PVector rShoulder = new PVector(); PVector lHand = new PVector(); kinect.getJointPositionSkeleton(userId, SimpleOpenNI.SKEL_HEAD, head); kinect.getJointPositionSkeleton(userId, SimpleOpenNI.SKEL_RIGHT_HAND, rHand); kinect.getJointPositionSkeleton(userId, SimpleOpenNI.SKEL_RIGHT_ELBOW, rElbow); kinect.getJointPositionSkeleton(userId, SimpleOpenNI.SKEL_RIGHT_SHOULDER, rShoulder); kinect.getJointPositionSkeleton(userId, SimpleOpenNI.SKEL_LEFT_HAND, lHand); PVector rForearm = PVector.sub(rShoulder, rElbow); PVector rArm = PVector.sub(rElbow, rHand); if (PVector.angleBetween(rForearm, rArm) < PI / 8f) { for (int i = 0; i < lamps.size(); i++) { PVector handToLamp = PVector.sub(rHand, lamps.get(i).pos); if (PVector.angleBetween(rArm, handToLamp) < PI / 4) { PVector colors = PVector.sub(head, lHand); lamps.get(i).setColor((int) colors.x / 2, (int) colors.y / 2, (int) colors.z / 2); lamps.get(i).drawSelected(); } } } if (head.dist(rHand) < 200 && head.dist(lHand) < 200) { boolean tooClose = false; for (int i = 0; i < lamps.size(); i++) { if (userCenter.dist(lamps.get(i).pos) < 200) { tooClose = true; } } if (!tooClose) { Lamp lampTemp = new Lamp(userCenter.x, userCenter.y, userCenter.z); lamps.add(lamp ```