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Kinect
閱讀�9433時間�2011-03-22 09:24:51

  Kinect是美國微軟公司于2010�11�4日推出的XBOX360游戲�(jī)體感周邊外設(shè)的正式名�,起初名為Natal,意味初生。它�(shí)際上是一�3D體感攝影�(jī),利用即時動�(tài)捕捉、影像辨��麥克�(fēng)輸入、語音辨�、社群互動等功能讓玩家擺脫傳�(tǒng)游戲手柄的束�,通過自己的肢體控制游戲,并且�(shí)�(xiàn)與互�(lián)�(wǎng)玩家互動,分享圖�、影音信��

核心技�(shù)

  Light Coding技�(shù)�

  Light Coding技�(shù)理論是利用連續(xù)�(近紅外線)對測量空間�(jìn)行編�,經(jīng)感應(yīng)器讀取編碼的光線,交由晶片運(yùn)算�(jìn)行解碼后,產(chǎn)生成一張具有深度的圖像� Light Coding技�(shù)的關(guān)鍵是Laser Speckle雷射光散�,當(dāng)雷射光照射到粗糙物體、或是穿透毛玻璃�,會形成隨機(jī)的反射斑�(diǎn),稱之為散斑。散斑具有高度隨�(jī)�,也會隨著距離而變換圖�,空間中任何兩處的散斑都會是不同的圖�,等于是將整個空間加上了�(biāo)�,所以任何物體�(jìn)入該空間、以及移動時,都可確切紀(jì)錄物體的位置。Light Coding�(fā)出雷射光對測量空間�(jìn)行編�,就是指�(chǎn)生散斑�

  Kinect就是以紅外線�(fā)出人眼看不見的class 1雷射�,透過鏡頭前的diffuser(光柵、擴(kuò)散片)將雷射光均勻分布投射在測量空間中,再透過紅外線攝影機(jī)記錄下空間中的每個散�,擷取原始資料后,再透過晶片�(jì)算成具有3D深度的圖像�

  PrimeSence公司用的Light Coding技�(shù),說穿了與微軟先前買�3DV公司所使用的TOF技�(shù)根本就毫不相�(guān),只是產(chǎn)生的�(jié)果類�。這點(diǎn)更加印證了微軟收�3DV Systems,只是為了動作感測相�(guān)的專利權(quán)、取得地位�

  由于微軟并沒有買斷PrimeSense公司的技�(shù),因此PrimeSensor裝置未來也有可能出現(xiàn)在電視、電� 等消�(fèi)性產(chǎn)品上,例如CyberLink訊連科技也與PrimsSense合作開發(fā)3D互動體驗(yàn)介面(來源:PrimeSense)。面對將來有可能出現(xiàn)同質(zhì)性產(chǎn)�,微軟則是強(qiáng)�(diào)Kinect的追焦旋�(zhuǎn)功能是他們的專利,這點(diǎn)別人不能模仿�

  PrimeSence公司展示�(yīng)用Light Coding技�(shù)的體感偵測系�(tǒng)。該技�(shù)并未被微軟買斷,未來將有�(jī)會應(yīng)用在其他裝置��

  另一�(guān)鍵:骨架追蹤系統(tǒng)

  了解Kinect如何獲得影像�,接下來就是�(jìn)行辨識的工作。透過Light Coding技�(shù)所獲得的只是基本的影像資料,重�(diǎn)還是要辨識影�,轉(zhuǎn)換為動作指令。據(jù)說Prime Sense公司并沒有提供辨識技�(shù),所以辨識部份得靠微軟自己搞��

  微軟會將偵測到的3D深度圖像,轉(zhuǎn)換到骨架追蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)最多可同時偵測�6個人,包含同時辨�2個人的動�;每個人共可記錄20組細(xì)節(jié),包含軀�、四肢以及手指等都是追蹤的范�,達(dá)成全身體感操�。為了看懂使用者的動作,微軟也用上�(jī)器學(xué)�(xí)技�(shù)(machine learning),建立出龐大的圖像資料庫,形成智慧辨識能力,盡可能理解使用者的肢體動作所代表的涵��

  Kinect偵測的距離為1.2公尺�3.5公尺�,水平視野則�57�,偵測范圍似乎比原本想像的還要小,看來還是不能站的太隨意;Kinec也配備了追焦系統(tǒng),如果玩家超出影像范�,底座馬�(dá)可驅(qū)動Kinect左右旋轉(zhuǎn)27�。整體看來Kinect對操作空間的限制,似乎比其他體感裝置更嚴(yán)格些�

  Kinect一次可追蹤2人的動態(tài),每人能追蹤高達(dá) 20組細(xì)節(jié)�

�(fā)展史

  Kinect的首次亮相是�2009�6�1日E3 2009�,當(dāng)時的代號是“Projet Natal”意為初�,遵循微軟以城市名作為開�(fā)代號的傳�(tǒng),“Projet Natal”是由來自巴西的微軟董事Alex Kipman以巴西城市Natal, Rio Grande do Norte命名。Natal在英語中還有初生的含�,這也是微軟給予此�(jì)劃對XBOX360帶來新生的期望。在Kinect公布�,微軟宣布有超過一千種開發(fā)工具于當(dāng)日發(fā)放給游戲開發(fā)人員�

  為了展示Kinect的魅力,微軟在E3 09的媒體發(fā)布會上展示了3個游戲Demo,分別是Ricochet、Paint Party(顏料派對) � Milo & Kate。一個基于《火爆狂飆:天堂》的Kincet游戲試玩也在這個發(fā)布會上一同展示。在E3 09上Kinect的骨骼捕捉技�(shù)已經(jīng)可以�30Hz的條件下同時捕捉四個人�48個骨骼動作。據(jù)�(yè)界傳�,“Paject Nata”將作重大的�(shè)�(jì)改變或者硬件升�,將同時有一個新的XBOX360主機(jī)隨其一同發(fā)�,微軟隨即公開否�(rèn)了這些�(bào)道的真實(shí)�。并且一再強(qiáng)�(diào)“Paject Nata”完全兼容目前市場上所有型號XBOX360主機(jī),微軟的首席�(zhí)行官史蒂芬鮑威爾在一次發(fā)布會上甚至稱“Paject Nata”就是新一代XBOX,當(dāng)被問及下一代主�(jī)什么時候上市時,微軟副總裁巴蒂爾金則宣稱初生計(jì)劃的�(fā)布足以使XBOX360的生命延�(xù)�2015�。(普通主�(jī)生命周期�5年)在Kincet的開�(fā)過程�,項(xiàng)目組成員對許多游戲�(jìn)行Kincet式實(shí)�(yàn)性的控制方式改變,以此來做項(xiàng)目可能性評估,在這些游戲其中就有《美麗的塊魂》和《太空侵略者�,這些游戲�2009�9月的東京電玩展得到展�。創(chuàng)意總�(jiān)藤角表示這些基于Kincet控制的游戲涉及到游戲代碼的重大改變,因而現(xiàn)有游�?qū)⒉豢赡芡ㄟ^軟件更新而改變控制方��

  盡管Kincet傳感器單元原�(jì)劃包含一個微處理器用來處理系�(tǒng)的影像捕捉操作部分。但是到�2010�1�,這個獨(dú)立的處理器被取消,XBOX360的一個氙氣CPU將負(fù)�(zé)這部�?jǐn)?shù)�(jù)的處�。Kincet系統(tǒng)在運(yùn)行時將占�(jù)XBOX360大約10%-15%的CPU資源,業(yè)界評論家稱如此數(shù)量的CPU能耗增加將使得目前的游戲更加不可能通過軟件更新的方式來增加Kincet功能。Kincet的焦�(diǎn)更多的應(yīng)放在開發(fā)商如何充分利用這個硬件上�

  3�25�,微軟宣布將在E3 2010期間召開名為“初生計(jì)劃全球首秀”的�(fā)布會上公布Kincet的發(fā)售日�。這個發(fā)布會�2010�6�13日晚在Galen Center舉行,在會上微軟宣布“Poject Natal"正式命名為Kincet,取意為“kinetic”(�(yùn)動)和“connect”(溝通)的融�。微軟在這次�(fā)布會上同時宣�,Kincet將于2010�11�4日在北美正式�(fā)售�

功能特點(diǎn)

  Kinect可以�(zhǔn)確的判斷玩家諸如3D定位、速度和方向等因素,但是在處理上會略有延遲。Kinect并不是一個一對一的體感設(shè)備,盡管對于核心玩家和技�(shù)愛好者而言Kinect還存在一些明顯的問題,Kinect是為了那些休閑游戲玩家和低年齡玩家所�(shè)�(jì),它更適合家�、年輕人以及聚會、Kinect及其游戲會造成一場不小的Kinect效應(yīng)�

  �(yōu)�(diǎn)

  但是這并不是說傳�(tǒng)游戲玩家就找不到和Kinect的契合點(diǎn),實(shí)際上Kinect帶來了一些體感運(yùn)動之外很酷的形式,例如體感菜單導(dǎo)�、語音指令識�、遠(yuǎn)程視頻會議和我們提到過的視覺識別系�(tǒng)�

  體感菜單

  Kinect另一個迷人的因素就是他炫目的未來科技表現(xiàn)。揮揮手臂就可以切換菜單,通過語音控制菜單,這一切看起來科幻無比,Kinect允許玩家通過簡單的揮手來�(jìn)行體感操作瞬間到�(dá)�360系統(tǒng)界面一個特別設(shè)�(jì)的Kinect 中心�

  在這個Kinect中心里玩家可以通過動作控制菜單,例如將手從右往左揮動可以瀏覽�(nèi)�,而將手保持在某處不動可以訪問自己感興趣的�(nèi)��

  語音指令

  語音指令更加簡單,你只需要說出單�"XBOX",然后你就可以說出你想要做的�(xiàng)目就可以�,語音指令在媒體庫中同樣有效,例如暫停播放等指令十分方便,愛丟手柄遙控器的人一定十分喜歡這一�(shè)��

  語音指令的一個遺憾就是不限制�(jìn)行此�(xiàng)操作的玩家人�(shù),所以任何在房間�(nèi)的其他人都可以打斷你的操�,如果玩家們有不同意見會是一個問��

  視頻會議

  Kinect另一件有趣的特點(diǎn)就是視頻會議,微軟稱之為“Video Kinect”用戶可以通過此項(xiàng)功能和XBOX Live上其他Kinect用戶甚至MSN用戶�(jìn)行視頻會�(聊天)。利用Kincet的自動傾斜功�,在視頻過程�,攝像頭會自動捕捉并跟隨玩家的位置,即使你在四處走動�

  視覺識別

  另外在這里要重�(fù)的一�(diǎn)�,視覺識別功能無疑是Kinect的功能之一,當(dāng)玩家出現(xiàn)在Kinect面前時自動識別并登入�(shè)定檔雖然看起來沒什么特別,�(shí)際上識別過程很快,盡管Kinect ID�(shè)置復(fù)�,但是一旦弄妥方便之��

  Kinect在未來也會有無窮潛力,更高分辨率的攝像頭,獨(dú)立的處理�(shù)�(jù)以減少延遲的處理器芯片都是可以在將來做到��

  在軟件方�,游戲類別和和應(yīng)用還很單薄,但隨著時間的推移,這一狀況將得到改善。例如利用Kinect的語音指令功能玩家可以和RPG中的角色展開互動,Kinect可以很輕易地從家庭聚會游戲類型擴(kuò)大到傳統(tǒng)游戲中�

原理

  Kinect傳感�

  Kinect骨架追蹤處理流程的核心是一個無論周圍環(huán)境的光照條件如何,都可以讓Kinect感知世界的CMOS紅外傳感器。該傳感器通過黑白光譜的方式來感知�(huán)境:純黑代表無窮�(yuǎn),純白代表無窮近。黑白間的灰色地帶對�(yīng)物體到傳感器的物理距雀它收集視野范圍�(nèi)的每一�(diǎn),并形成一幅代表周圍環(huán)境的景深圖像。傳感器以每�30幀的速度生成景深圖像流,�(shí)�3D地再�(xiàn)周圍�(huán)�。如果你玩過pin point impression 3D針模玩具可能更容易理解這一技�(shù)--將你的手(或者臉,如果你愿意的話)按壓在這種玩具�,就可以�(chǎn)生你身體某一部位的簡�3D模型�

  尋找移動部件

  Kinect需要做的下一件事是尋找圖像中較可能是人體的移動物�,就像人眼下意識地聚焦在移動物體上那�。接下來,Kinect會對景深圖像�(jìn)行像素級評估,來辨別人體的不同部�。同�,這一過程必須以優(yōu)化的�(yù)處理來縮短響�(yīng)時間�

  Kinect采用分割策略來將人體從背景環(huán)境中區(qū)分出�,即從噪音中提取出有用信�。Kinect可以主動追蹤最多兩個玩家的全身骨架,或者被動追蹤最多四名玩家的形體和位置。在這一階段,我�?yōu)槊總€被追蹤的玩家在景深圖像中創(chuàng)建了所謂的分割遮罩,這是一種將背景物體(比如椅子和寵物等)剔除后的景深圖像。在后面的處理流程中僅僅傳送分割遮罩的部分,以減輕體感�(jì)算量�

  Kinect的大�

  真正的魔�(shù)在這里�(fā)�。分割化玩家圖像的每一個像素都被傳送�(jìn)一個辨別人體部位的�(jī)器學(xué)�(xí)系統(tǒng)中。隨后該系統(tǒng)將給出了某個特定像素屬于哪個身體部位的可能�。比�,一個像素有80%的幾率屬于腳�60%的幾率屬于腿�40%的幾率屬于胸�。看起來這時候我們就可以把幾率的可能性當(dāng)作結(jié)�,但這么做未免太過武斷了。我們的做法是將所有的這些可能性輸入到接下來的處理流程中并且等到階段再做判��

  看了上面的介�,你也許要問我�?nèi)绾谓虝﨣inect辨識人體部位。開�(fā)這一人工智能(被稱為Exemplar(模型)系統(tǒng))可不是一件輕松的事情:數(shù)以TB�(jì)的數(shù)�(jù)被輸入到集群系統(tǒng)中來教會Kinect以像素級技�(shù)來辨�(rèn)�、腳以及它看到的其他身體部位�

  模型匹配:生成骨架系�(tǒng)

  處理流程的一步是使用之前階段輸出的結(jié)�,根�(jù)追蹤到的20個關(guān)節(jié)�(diǎn)來生成一幅骨架系�(tǒng)。Kinect會評估Exemplar輸出的每一個可能的像素來確定關(guān)節(jié)�(diǎn)。通過這種方式Kinect能夠基于充分的信息最�(zhǔn)確地評估人體�(shí)際所處位置。另外我們在模型匹配階段還做了一些附加輸出濾鏡來平滑輸出以及處理閉塞�(guān)節(jié)等特殊事��

  骨架追蹤系統(tǒng)的目�(biāo)之一是為處理流程的各種輸出提供一種菜單式的選擇界�。游戲開�(fā)者可以選擇任意的系統(tǒng)部件組合來開�(fā)各種游戲體驗(yàn)。比�,你可以僅僅使用分隔映射來制造一些驚人的華麗效果�

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