体感技术总结PPT幻灯片课件
21页1、 体感技术 1 目录 体感技术虚拟现实技术 惯性感测光学感测惯性 光学感测 体感技术的应用 概念 技术手段 总结 2 01概念 体感技术 可以实现人们很直接地使用肢体动作 与周边的装置或环境互动 而无需使用任何复杂设备 便可让人们身历其境地与内容做互动虚拟现实技术 虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中 体感技术是虚拟现实技术的一个重要分支 3 02体感技术 至今全世界在体感技术上的演进 依照体感方式与原理的不同 主要可分为三大类 惯性感测 光学感测以及惯性及光学联合感测 惯性感测 主要是以惯性传感器为主 例如用重力传感器 陀螺仪以及磁传感器等来感测使用者肢体动作的物理参数 再根据这些物理参数来求得使用者在空间的各种动作 光学传感器 主要是通过光学感测器获取人体影像 然后与相应的内容互动联合感测 在手柄上放置一个重力传感器 用来侦测手部三轴向的加速度 使用红外传感器用来感测电视屏幕前方的红外线发射器讯号 主要可用来侦测手部在垂直以及水平方向的位移 4 惯性感测
2、原理 通过无线信号进行手持设备定位 然后在手持设备内固定加速计和陀螺仪 实现3D空间体感感测 主要的代表产品有 任天堂推出的 WiiRemote 2006 速位互动推出的 CyWee 5 联合感测 采用红外摄像头发射红外光 经手持设备进行定位 通过3D空间的感测来实现 体感操作 主要的代表产品有索尼推出的 PSMOVE PSEYE 2010 北京永利宁科技推出的 VirTouch 2012 深圳泰山科技推出的 爱动体感运动机 2011 PSMOVE PSEYE PSMove在三维空间中的定位是依靠其顶部光球实现的 光球距离摄像头越远 其投射到摄像头中的图像面积就越小 根据图像的大小可以精确计算其与摄像头之间的距离变化 从而确定其在三维空间中的准确坐标 PSMOVE手柄内部有一个三轴陀螺仪 一个三轴加速以及一个地球磁场感应器 再加上PSEYE的空间定位 从而将MOVE手柄的任何操作细节1 1地还原到游戏中 同时PSMOVE的动作感应运算是由CELL处理器中的一个SPE协处理器负责 Move手柄是通过蓝牙2 0传输操作信号 6 联合感测 VirTouch核心工作原理 通过红外LED光源发射
3、红外光 经过手指上戴的指环反射 指环外圈镶嵌玻璃 内圈有红外反射涂层 用装有可见光滤波片 滤掉可见光 透过红外光 的摄像头捕捉红外线 产生控制器的输入信号 指环的作用有二 1 反射红外光 2 以其圆心为识别点 可以精确识别单点输入的信号 重要的是 此方案可以形成三维输入 识别上下左右与景深程度 7 光学感测 主要特征 有摄像头无手持设备 通过高分辨率的广角摄像头 采用类似 动作捕捉 方式来判断识别用户的姿势动作 来实现体感操作 Kinect Kinect骨架追踪处理流程的核心是一个无论周围环境的光照条件如何 都可以让Kinect感知世界的CMOS红外传感器 该传感器通过黑白光谱的方式来感知环境 纯黑代表无穷远 纯白代表无穷近 黑白间的灰色地带对应物体到传感器的物理距离 它收集视野范围内的每一点 并形成一幅代表周围环境的景深图像 传感器以每秒30帧的速度生成景深图像流 实时3D地再现周围环境 LEAPMOTION LeapMotion中有两个摄像头 可以从不同角度捕捉画面 它能同时追踪多个目标 包括 所有手掌的列表及信息 所有手指的列表及信息 手持工具 细的 笔直的 比手指长的东西 例如
4、一枝笔 的列表及信息 所有可指向对象 PointableObject 即所有手指和工具的列表及信息 LeapMotion会给这些目标分配一个单独的ID 并检测运动数据 产生运动信息 并通过算法复原手掌在真实世界三维空间的运动信息 Haptix Haptix和LeapMotion的工作方式比较类似 但前者对于手势的扫描需要在平面而非空中进行 Haptix仅有一个外接摄像头大小 能够被放置或者夹在任意位置 并能够在任意的平面上跟踪用户所执行的多点触控手势 8 光学感测 LEAPMOTION LeapMotion中有两个摄像头 可以从不同角度捕捉画面 它能同时追踪多个目标 包括 所有手掌的列表及信息 所有手指的列表及信息 手持工具 细的 笔直的 比手指长的东西 例如一枝笔 的列表及信息 所有可指向对象 PointableObject 即所有手指和工具的列表及信息 LeapMotion会给这些目标分配一个单独的ID 并检测运动数据 产生运动信息 并通过算法复原手掌在真实世界三维空间的运动信息 9 LEAPMOTION 手掌中心的位置 三维向量 相对于传感器坐标原点 毫米为单位 手掌移动的速度
5、毫米每秒 手掌的法向量 垂直于手掌平面 从手掌掌心向外指 手掌朝向的方向 根据手掌弯曲的弧度确定虚拟的球体中心 半径 10 LEAPMOTION 对于每个手掌 亦可检测出平移 旋转 手掌的转动 缩放 手指分开 聚合 的信息 检测的数据如全局变换一样 包括 旋转的轴向向量 旋转的角度 描述旋转的矩阵 缩放因子 平移向量 11 Kinect 提到体感技术和深度摄像头 很多人的第一印象就是微软的Kinect 然而微软的第一代Kinect技术来自Primesense的授权 2005年创建于以色列的PrimeSense可谓深度摄像头技术的先驱 然而它在13年被苹果收购 之后市场上的深度摄像头厂商基本出现一家 被微软 英特尔 Google 苹果等巨头收购一家 各部分别人都做不出来 那我们都只能自己做 除了激光投影模组和CMOS 其它都是我们自己做的 具体来说 3D摄像头模组里面 RGB模组比较容易 激光投影模组 红外投影模组和主芯片是三个核心部件 也是里面最难的地方 激光投影模组全球也很少有公司能做 主芯片弄成ASIC 为专门目的而设计的集成电路 芯片很难 但奥比中光做到了 红外投影模组相对激光投
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