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第一部分 基础篇2

第1章 自然人机交互2

1.1 什么是自然交互2

1.2 科幻电影场景的人机交互3

1.3 自然人机交互技术发展现状4

1.4 本章小结8

第2章 Xtion硬件设备9

2.1 Xtion设备简介9

2.1.1 Xtion设备的类型9

2.1.2 Xtion设备的功能10

2.1.3 Xtion设备的规格10

2.2 Xtion设备的优势11

2.2.1 Xtion和Kinect的区别11

2.2.2 硬件设备的软件支持12

2.3 深度感应器原理14

2.3.1 感应器架构14

2.3.2 深度感应器工作原理15

2.3.3 深度精确度分析16

2.3.4 无法侦测物体深度17

2.4 本章小结19

第3章 OpenNI开发方案20

3.1 初识OpenNI20

3.1.1 OpenNI架构20

3.1.2 OpenNI支持的模块22

3.1.3 OpenNI的功能23

3.1.4 OpenNI中的对象24

3.1.5 OpenNI版本更新说明25

3.2 OpenNI生产节点27

3.2.1 生产节点的类型28

3.2.2 生产节点概念图28

3.2.3 生成和读取数据30

3.2.4 OpenNI接口的配置31

3.3 OpenNI应用31

3.3.1 Xtion Controller应用31

3.3.2 INOUT应用31

3.3.3 Artec Studio应用31

3.3.4 体感技术在初音未来上的应用33

3.4 本章小结33

第二部分 准备篇36

第4章 Xtion开发准备工作36

4.1 下载OpenNI及相应程式36

4.1.1 下载SDK36

4.1.2 下载Middleware37

4.1.3 下载OpenNI以及相应的NTTE38

4.2 安装OpenNI38

4.2.1 Windows环境下的准备工作38

4.2.2 OpenNI档案及相关环境39

4.2.3 加载设备驱动40

4.2.4 检测Xtion设备40

4.2.5 NiViewer基本控制方法41

4.3 使用Xtion的注意事项41

4.4 本章小结42

第5章 搭建基础的Xtion体感开发环境43

5.1 创建控制台工程43

5.2 配置工程OpenNI环境45

5.3 本章小结49

第6章 初识Xtion体感开发50

6.1 OpenNI基础应用50

6.1.1 上下文对象初始化50

6.1.2 创建生产节点51

6.1.3 使用XML文档中的生产节点52

6.1.4 错误信息返回53

6.1.5 开始产生数据54

6.1.6 停止产生数据54

6.1.7 上下文对象资源释放55

6.1.8 更新数据55

6.1.9 镜像设置56

6.1.10 图像位置校正57

6.2 图生成器58

6.2.1 获取支持图输出模式58

6.2.2 图生成器输出模式59

6.2.3 获取和设置图输出模式59

6.2.4 获取图像素字节数60

6.3 深度生成器61

6.3.1 获取深度元数据对象61

6.3.2 获取深度图61

6.3.3 获取设备最大深度62

6.3.4 获取设备视野范围62

6.3.5 绝对坐标和相对坐标转换63

6.3.6 获取用户位置功能64

6.4 用户生成器64

6.4.1 获取用户数量65

6.4.2 获取用户65

6.4.3 获取用户质心66

6.4.4 获取用户像素66

6.4.5 注册用户回调函数67

6.4.6 获取骨架功能68

6.4.7 获取姿势侦测功能68

6.5 场景分析器69

6.5.1 获取场景元数据对象69

6.5.2 获取场景地板69

6.5.3 获取场景标识段70

6.6 图生成器的概念及功能70

6.6.1 图元数据对象71

6.6.2 输出模式设定72

6.7 OpenNI程序流程73

6.7.1 初始化Context75

6.7.2 建立Production Node75

6.7.3 开始产生资料75

6.7.4 更新、读取资料76

6.7.5 处理读取的资料76

6.7.6 结束和错误侦测76

6.8 本章小结77

第三部分 进阶篇80

第7章 人体骨架追踪80

7.1 坐标系80

7.1.1 绝对坐标80

7.1.2 相对坐标81

7.1.3 相对坐标和绝对坐标的转换81

7.2 关节82

7.2.1 OpenNI可侦测的关节点82

7.2.2 读取关节资料函数83

7.2.3 关节位置的平滑化84

7.3 人体骨架追踪流程85

7.3.1 需要特定姿势的骨架追踪85

7.3.2 不需要特定姿势的骨架追踪86

7.3.3 使用现有校正资料87

7.4 人体骨架追踪程序搭建流程87

7.4.1 创建并初始化设备上下文88

7.4.2 创建并设定生产节点88

7.4.3 注册回调函数89

7.4.4 开始侦测数据92

7.4.5 更新数据92

7.4.6 得到用户信息93

7.5 人体骨架识别范例94

7.6 本章小结97

第8章 手势识别与手部追踪98

8.1 手势识别原理99

8.1.1 OpenNI支持的手势99

8.1.2 遍历NTTE支持的手势99

8.1.3 添加手势与回调函数99

8.1.4 手势识别范例102

8.2 NITE控制104

8.2.1 NITE Control函数详解104

8.2.2 NITE Control范例106

8.3 手部追踪原理110

8.3.1 手心生成器回调函数注册110

8.3.2 手部追踪初始化110

8.4 本章小结111

第9章 录制与重播112

9.1 录制112

9.1.1 创建录制器113

9.1.2 设置录制目标档案113

9.1.3 获取录制目标档案113

9.1.4 添加录制节点114

9.1.5 删除录制节点114

9.2 重播115

9.2.1 设置重复播放115

9.2.2 设置和获取播放源资料115

9.2.3 设置重播起始时间116

9.2.4 获取当前播放位置信息117

9.2.5 检索播放器中的节点118

9.2.6 判断是否播放结束118

9.2.7 注册播放结尾事件回调函数118

9.2.8 设置回放速率119

9.3 本章小结119

第10章 限制生产节点的建立条件120

10.1 有条件地建立生产节点120

10.1.1 添加限制条件121

10.1.2 设置限制条件121

10.1.3 建立生产节点121

10.2 通过限制条件列举符合条件的生产节点122

10.3 根据节点信息建立生产节点122

10.4 本章小结123

第11章 使用XML文档初始化124

11.1 XML文档设定参数124

11.1.1 XML文档基本架构124

11.1.2 XML文档中的节点126

11.1.3 XML文档使用范例127

11.2 使用XML文档配置功能128

11.2.1 强制录制ONI文档的XML配置128

11.2.2 资料产生129

11.3 本章小结129

第12章 声音数据的获取与使用130

12.1 声音生成器130

12.1.1 创建声音生成器130

12.1.2 获取声音数据131

12.1.3 设置声音设备的输出模式132

12.1.4 注意事项132

12.2 声音数据的处理132

12.2.1 声音录制133

12.2.2 声音播放134

12.3 本章小结136

第13章 彩色图像的获取和贴图137

13.1 OpenNI框架支持的图像格式137

13.2 图像生成器138

13.2.1 创建图像生成器138

13.2.2 获取图像数据139

13.2.3 设置及获取图像生成器的输出格式140

13.3 获取RGB影像及贴出RGB影像141

13.4 本章小结143

第四部分 实战篇146

第14章 体感鼠标模拟146

14.1 手部追踪与鼠标模拟146

14.2 程序编写前的准备工作146

14.2.1 环境准备146

14.2.2 界面准备149

14.2.3 鼠标相关参数配置准备149

14.3 初始化149

14.3.1 对话框初始化150

14.3.2 载入ini文档中的配置151

14.3.3 OpenNI程序环境初始化151

14.4 程序设计154

14.4.1 获取深度图154

14.4.2 获取用户数据155

14.4.3 鼠标左右手模式的选择及切换156

14.4.4 滚轮控制放大和缩小157

14.4.5 左手控制鼠标158

14.4.6 右手控制鼠标159

14.4.7 鼠标事件指令发送161

14.4.8 悬停状态设计163

14.5 本章小结165

第15章 Xtion玩《街头霸王》166

15.1 用身体控制游戏人物166

15.1.1 人物基本操控动作167

15.1.2 通用招式动作设计167

15.1.3 游戏人物的特有招式设计168

15.2 创建工程、配置工程环境169

15.3 初始化171

15.3.1 读取深度数据172

15.3.2 处理深度数据172

15.3.3 获取骨架173

15.3.4 骨架数据的初步处理174

15.4 Ken人物动作的表述176

15.4.1 轻拳176

15.4.2 跳起178

15.4.3 波动拳180

15.4.4 神龙拳183

15.5 虚拟按键机制186

15.6 本章小结188

第16章 体感方向盘玩赛车类游戏189

16.1 体感方向盘设计189

16.1.1 操控方向盘基本动作189

16.1.2 虚拟线性手柄模拟方向盘189

16.2 体感方向盘程序开发初始化191

16.2.1 环境初始化191

16.2.2 虚拟手柄初始化193

16.3 模拟方向盘操控196

16.3.1 获取用户信息196

16.3.2 左右方向的控制197

16.3.3 油门与刹车199

16.3.4 发送指令给虚拟线性手柄200

16.4 本章小结201

第17章 Xtion控制机器人202

17.1 体感控制机器人需求分析202

17.1.1 了解机器人构造202

17.1.2 如何用身体操控机器人203

17.1.3 机器人操控程序界面设计203

17.2 初始化204

17.2.1 界面初始化204

17.2.2 体感追踪初始化206

17.2.3 回调函数207

17.3 控制机器人207

17.3.1 连接机器人207

17.3.2 发送指令208

17.4 机器人程序代码实现209

17.4.1 骨骼数据的初步获取209

17.4.2 左肩的体感控制211

17.4.3 大臂转动的控制213

17.4.4 肘部角度计算215

17.4.5 手部角度计算215

17.4.6 小手臂转动222

17.5 本章小结222

第五部分 高级篇224

第18章 BVH骨架转换224

18.1 运动捕捉技术简介224

18.1.1 典型的运动捕捉设备组成225

18.1.2 传统捕捉技术225

18.1.3 运动捕捉技术应用228

18.1.4 运动捕捉技术优缺点229

18.2 动作捕获数据230

18.2.1 解析BVH文件230

18.2.2 骨架结构231

18.2.3 解读数据232

18.3 旋转233

18.3.1 基础2D旋转233

18.3.2 3D坐标轴旋转234

18.4 欧拉角237

18.4.1 从欧拉角转换到矩阵238

18.4.2 从矩阵转换到欧拉角238

18.4.3 从骨架数据中提取欧拉角239

18.5 本章小结241

第19章 OpenNI Unity工具包242

19.1 准备工作242

19.1.1 下载和安装243

19.1.2 创建基本对象244

19.2 开始游戏247

19.2.1 查看控制台中初始化过程247

19.2.2 查看传感器的深度视图248

19.2.3 雷达视图侦测用户249

19.3 添加骨架模型250

19.3.1 导入士兵模型251

19.3.2 加入人物模型252

19.3.3 修复模型252

19.3.4 连接骨骼控制器252

19.3.5 骨架匹配254

19.3.6 模型制成预制件257

19.4 添加用户选择器257

19.4.1 用户与玩家的选择258

19.4.2 美化259

19.5 本章小结259

附录BVH文件格式示例260