Leap Motion颠覆操控体验的超精致手势追踪技术【转】

转自：http://www.cnblogs.com/emouse/archive/2013/02/28/2936689.html

先来看两段简介视频：

看了介绍视频后，对如此次超高精度的手势追踪非常好奇，下面为整理的一些相关资料。

自微软推出 Kinect 以来就掀起了一股手势控制的旋风，同样作为科技巨头的三星和苹果自然也不甘落于人后，纷纷拿出了自己的产品或专利。而最近一家名为 Leap Motion 的公司横空出世，推出了一款名为 Leap 的新产品，据称它比现有技术精准 200 倍，能为手势控制技术带来巨大的发展（看来不是只有大公司才能有大作为哦）。

这款设备只有一包口香糖大小，在通过
USB 连接电脑后，它会创造出一个 4 立方英尺的工作空间。在这个空间里你 10 个手指的动作都会被即时追踪，误差在 1 / 100
毫米以内。这样的精准程度就能保证用户顺利完成像 pinch-to-zoom 或控制 3D 渲染物体等操作。关于这项技术所采用的原理 Leap
Motion
并没有透露（不意外），不过他们表示任何有运算能力的设备，大到冰箱小到电话，都可以加入他们的软件。用户也可以根据自己的需要来设定手势及灵敏度，而且通过连接几台
Leap 设备还能造出一个更大的工作区域。另外，Leap Motion 也为开发者们准备了 SDK，希望他们能开发出 Leap
适用的应用，同时建立起一个应用搜索平台以便用户查找。这样的话未来的 Leap
就会有更多的可能性，无论是简单的电脑控制，还是游戏、设计等复杂一些的操作。而最令人兴奋的一点是部份用户现在就可以开始预购，售价仅有 69.99
美元（约合人民币 440 元），到冬季时将会向所有消费者发售。

从API的角度大概说一下。Leap Motion传感器的结构：大体上，Leap传感器根据内置的两个摄像头从不同角度捕捉的画面，重建出手掌在真实世界三维空间的运动信息。

检测的范围大体在传感器上方25毫米到600毫米之间，检测的空间大体是一个倒四棱锥体。首先，Leap
Motion传感器会建立一个直角座标系，座标的原点是传感器的中心，座标的X轴平行于传感器，指向屏幕右方。Y轴指向上方。Z轴指向背离屏幕的方向。单位为真实世界的毫米。如图：在使用过程中，
Leap Motion传感器会定期的发送关于手的运动信息，每份这样的信息称为「帧」( frame )。每一个这样的帧包含检测到的：

1. 所有手掌的列表及信息；
2. 所有手指的列表及信息；
3. 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；
4. 所有可指向对象（Pointable Object），即所有手指和工具的列表及信息；

Leap传感器会给所有这些分配一个唯一标识（ID），在手掌、手指、工具保持在视野范围内时，是不会改变的。根据这些ID，可以通过Frame::hand(
) , Frame::finger(
)等函数来查询每个运动对象的信息。Leap可以根据每帧和前帧检测到的数据，生成运动信息。例如，若检测到两只手，并且两只手都超一个方向移动，就认为是平移；若是像握着球一样转动，则记为旋转。若两只手靠近或分开，则记为缩放。所生成的数据包含：

1. 旋转的轴向向量；
2. 旋转的角度（顺时针为正）；
3. 描述旋转的矩阵；
4. 缩放因子；
5. 平移向量；

对于每只手，可以检测到如下信息：

1. 手掌中心的位置（三维向量，相对于传感器座标原点，毫米为单位）；
2. 手掌移动的速度（毫米每秒）；
3. 手掌的法向量（垂直于手掌平面，从手心指向外）；
4. 手掌朝向的方向；
5. 根据手掌弯曲的弧度确定的虚拟球体的中心；
6. 根据手掌弯曲的弧度确定的虚拟球体的半径；

其中，手掌的法向量和方向如下图所示：「手掌球」的圆心和半径：对于每个手掌，亦可检测出平移、旋转（如转动手腕带动手掌转动）、缩放（如手指分开、聚合）的信息。检测的数据如全局变换一样，包括：

1. 旋转的轴向向量；
2. 旋转的角度（顺时针为正）；
3. 描述旋转的矩阵；
4. 缩放因子；
5. 平移向量；

Leap除了可以检测手指外，也可以检测手持的工具。像上文所说的，就是细的、笔直的、比手指长的物件：对于手指和工具，会统一地称为可指向对象（Pointable Object，抱歉不太会翻译），每个Pointable Object包含了这些信息：

1. 长度；
2. 宽度；
3. 方向；
4. 指尖位置；
5. 指尖速度；

方向和指尖位置如下图：根据全局的信息、运动变换，手掌、手指和工具的信息和变换，开发者就可以靠这些来制作游戏、程序了。大概就是这样了~ 参考：Leap Motion的开发者文档  Leap Motion | Developers

最后的好消息就是，这货3月份在国内就可以出货了，淘宝上已经有多家可以预定了，国内价格应该在600元左右，用来做二次开发还是非常不错的，比Kinect便宜的价格，小巧的造型，超高的精确度，还是非常值得尝试的。

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分类: 计算机技术点滴,移动互联网