画像処理ソリューション
これを見れば画像処理の入門から基礎~応用まで全てがわかるのを目指して!
   
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Akira

ニックネーム:Akira
東京都の町田事業所に勤務
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Kinectの測定例

Kinectで撮影して、DepthBuffer(距離画像データ)がどの程度の感度があるのか?気になって、簡単な測定をしてみました。
もともとDepthBufferは2048階調(11bit)を持っているのですが、今回の測定実験では、DepthBufferを11bitのままビットマップファイルに保存して、別のソフトで三次元表示をしてみました。

結果はこちら↓

Kinectでの測定例

手の部分がKinectからぎりぎり測定できる50cm離れたところで撮影しています。
指の凹凸や鼻のでっぱりが分かる感じです。

で顔の部分を拡大表示してみたのが、こちら↓

Kinectでの測定例

唇の凹凸の感じがギリギリ分かる程度なので、高さの感度的には最小4、5mmぐらいでしょうか?

ちなみに、現状ではこの三次元表示をする処理は重いし、撮影しながらの処理が出来ていなので、軽くして、テクスチャもマッピングできるようにしたいな~!


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Kinect購入
Kinectドライバの入手、設定方法
Kinectサンプルプログラムの実行


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Kinectサンプルプログラムの実行

Kinectドライバの入手、設定方法のページで紹介している方法でKinectドライバをインストールし
Kinect-v14-withsourceフォルダ内のサンプルプログラムKinect-Demo.exeを実行すると、
この用なプログラムが実行されます。

Kinectサンプルプログラムの実行

左上:距離画像、右上:入力画像、左下:3D表示、右下:ログ

サンプルプログラムのキーイベント処理は以下の通りです。

◆左上の距離画像と右上の入力画像のウィンドウでのイベント
カーソルキー(矢印キー)の上下(↑、↓)Kinect本体の首ふり上下
カーソルキー(矢印キー)の左右(←、→)LEDのカラー変更

◆主に3D表示のウィンドウ(他のウィンドウでも共通のイベントもあり)
数字の『1』テクスチャ表示
数字の『2』疑似カラー表示
数字の『3』グレー表示
カーソルキー(矢印キー)の上下左右(↑、↓、←、→)表示回転
ノイズの付加の有無
スペースキー背景の有無
Escキー終了

検出距離はセンサ(Kinect)から最短50cmぐらいから、長距離側は6畳+4畳半の台所を足しても検出していて我が家の狭いアパートでは測定不能でした。

距離画像と入力画像のサイズは640×480画素で比較的速く(ストレス無く)更新されますが、左下に表示されている3D表示はOpenGLを使って表示されているのですが、更新が少し遅い感じです。

これをコンパイル済みのファイルから実行するのではなく、ソースからコンパイル、実行したい場合はKinect.slnファイルをダブルクリックし、VisualStudioを開きます。
Visual Studioのバージョンは2008のC++で作られているので、2008以降をお使い下さい。(Express Editionで大丈夫です。)

開いたソリューションを単にデバッグ実行しようとすると
Kinect、デバッグで使用する実行可能ファイル名を指定してください。
のように『デバッグで使用する実行可能ファイル名を指定してください。』と表示されてしまうので、Kinect-Demoプロジェクトを右クリックし、スタートアッププロジェクトに設定をクリックすると、デバッグ実行が可能となります。

ちなみに、KinectドライバをインストールしてDirectShowで認識してくれるのか?ダメ元で確認してみたら、淡い期待もすぐに玉砕されました。


このKinect、最初は見た目
KinectのPC利用

で、カメラが2つあるので、ステレオ法で三次元測定しているのですが、Kinectの取説に使用しているレーザーはクラス1で通常の使用では目や皮膚に害は無いと書いてある事からレーザを使っている事が分かりました。
(目の悪い私(たぶん視力0.05ぐらい)は、メガネを外してレーザのプロジェクタ部分を見ると、ちょうどピントが合ってしまうらしく、下図のような点々のパターンが裸眼状態で見えてしまうのですが、大丈夫なものか?)

よくよく見ていると、一番左側の丸い部分が、赤くもモヤモヤ光っているが、実際には目に見えない。
って事は850nmぐらいの波長を使っているのかな~と思い、レーザの先に紙を置いてデジカメで撮影してみると、こんなパターンが投影されていました。

KinectのPC利用

測定原理についてはTechOnの記事に書いてありましたが、PrimeSense社の「Light Coding」という測定方法だそうです。
この手のパターン投影系の測定方法は、一般に光沢のある部分や黒い部分の測定は苦手としているのですが、TVブラウン管の表面やビクター人形の黒くてテカテカしている耳の部分、トトロの毛がモコモコしている部分など、通常の測定方法では測定困難な部分も測定できていて、なかなか優秀な測定結果になっていると思います。

また、ところどころに大きく明るい点があったので、その点を基準として、点の歪み(三次元形状による点の位置のズレ)を検出しているのかな~?と思って、三次元測定用のカメラ(一番右側の丸い部分)を、いじわるして隠してみたりしましたが、三次元の距離がズレる事もありませんでした。
この、一見ランダムに見える点のパターンに、何か秘密があるのか?
にしても、安定的に測定できるのはなんかすごい!

さらに、Kinect2台同時に動作することも報告されています。
すると、投影パターンも重なるのに何故、測定できるのか???

このセンサ(Kinect)はゲームだけで使うのはもったいない。(ってみんな思っているでしょうけど。)
セキュリティー用としても簡単にすごい事が出来そうだし、3D地図を作る!なんて事もできそう...

いづれにしても定価15000円弱で、こんなセンサができてしまうんだから、今後、一気に応用範囲が広まるでしょうね。

あとは、センサがもっと小さくなっていってくれれば...今後を期待。

さて、勢いで買ったものの、何を作ろうっか???


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Kinectドライバの入手、設定方法

Kinectドライバの入手方法

KinectのWindows用ドライバは、どこが本家かいまいちよく分からないのですが、下記のHPより入手可能です。
http://ajaxorg.posterous.com/
http://openkinect.org/wiki/Getting_Started_Windows

2010.11.22現在ではVer14が安定版のようです。

Kinectドライバのインストール設定方法

ドライバのインストールはWindows7ではドライバの自動プラグインが起動してくれないため、Windows Vistaまでのインストール方法とWindows7では設定方法が異なります。

お使いのOSに合わせて参照して下さい。

Windows Vistaの場合

Windows 7の場合

XPは動作確認していないのですが、Vistaと同じだと思います。

Kinectドライバのインストール設定方法(Vistaのとき)

入手したファイル(Kinect-v14-withsource.zip)を解凍しておきます。

Kinectの電源を入れ(アダプタを接続し)、USBケーブルをPCに接続します。

すると、Plug-ingが動作し、下図のような画面が表示されるので、
  『ドライバソフトウェアを検索してインストールします(推奨)』
 をクリックします。
  Kinectドライバの入手、設定方法

『Xbox NUI Motorに付属のディスクを挿入してください』と表示されるので、
 『ディスクはありません。他の方法を試します』をクリックします。
Kinectドライバの入手、設定方法

『このデバイス用のドライバソフトウェアが見つかりませんでした』と表示されるので、
 『コンピュータを参照してドライバソフトウェアを検索します(上級)』をクリックします。
Kinectドライバの入手、設定方法

『コンピュータ上のドライバソフトウェアを参照します。』と表示されるので、
 『参照』ボタンをクリックし、先程解凍したフォルダ内の
  解凍フォルダ名)\Kinect-v14-withsource\Drivers
 を指定し、『次へ』ボタンをクリックします。

Kinectドライバの入手、設定方法

すると、Windowsセキュリティの画面が表示されますが、
 『このドライバソフトウェアをインストールします照します。』
 をクリックします。
Kinectドライバの入手、設定方法

しばらくすると、『このデバイス用のソフトウェアは正常にインストールされました。』
 と表示され、Xbox NUI Motorのドライバがインストールされます。

Kinectドライバの入手、設定方法

続いてXbox NUI Cameraドライバ、Xbox NUI Audioドライバが検出されるので④~⑧と同じ操作を行います。

これで、ドライバのインストールは完了です。
 解凍したフォルダ内のKinect-Demo.exeを実行し、動作を確認してみて下さい。

Kinectドライバのインストール設定方法(Windows7のとき)

入手したファイル(Kinect-v14-withsource.zip)を解凍しておきます。

Kinectの電源を入れ(アダプタを接続し)、USBケーブルをPCに接続します。

スタートメニュー⇒コントロールパネル⇒デバイスマネージャーを開くと
 他のデバイスの下に?Xbox NUI Motorと表示されているので、この?Xbox NUI Motor
 右クリック
してプロパティをクリックします。
Kinectドライバの入手、設定方法

表示されたウィンドウのドライバータブを選択しドライバーの更新をクリックします。
Kinectドライバの入手、設定方法

すると、ドライバーソフトウェアの更新のウィンドウが表示されるので、
 『コンピュータを参照してドライバーソフトウェアを検索します。をクリックします。
Kinectドライバの入手、設定方法

『コンピュータ上のドライバソフトウェアを参照します。』と表示されるので、
 『参照』ボタンをクリックし、先程解凍したフォルダ内の
  解凍フォルダ名)\Kinect-v14-withsource\Drivers
 を指定し、『次へ』ボタンをクリックします。

Kinectドライバの入手、設定方法

すると、Windowsセキュリティの画面が表示されますが、
 『このドライバソフトウェアをインストールします照します。』
 をクリックします。
Kinectドライバの入手、設定方法

しばらくして、Xbox NUI Motorドライバのインストールが完了すると、デバイスマネージャーに
 ?Xbox NUI Camera、?Xbox NUI Audioと表示されているので、④~⑦と同様の操作を行います。
Kinectドライバの入手、設定方法

それぞれのドライバのインストールが完了すると、デバイスマネージャーの画面はこのようになります。
Kinectドライバの入手、設定方法


※KinectをPCで使用するのは、全ての環境で評価した訳ではないので、自己責任でお願いします。
 私はWindows 7 Professonal 64bit環境で動作しれくれました。


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Kinect購入

コントローラを持たずに身振り手振りでゲームを楽しめるというXbox360用のセンサ『Kinect』ですが、Kinect単体でもパソコンからカラー画像や三次元画像(距離画像)が取得できるという事でも話題のKinect!
三次元測定もかじった事のある私としては、たまらず購入してしまいました。

PCで使用する方法は別の記事(Kinectドライバの入手、設定方法)にまとめていますが、Windows 7  Professional 64bit環境でも動作してくれました。(サンプルは32bitで動作)

  

【箱の外観】

Kinect購入

Kinect購入

【箱の中身】
Kinect購入

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アドベンチャー!というソフトも同梱されていますが、これ、Xbox無いから使えない...

【Kinect本体】
Kinect購入

本体サイズは、だいたい283(幅)×72(奥行(台の奥行))×72(高さ)mm メジャーにて測定なのでいいかげん。

【Kinectの接続】
Kinect購入

ここが個人的には購入前に一番気になっていた部分。
本体からはケーブルが1本(約3m)出ていて、途中でUSBとアダプタに分岐されています。
で、このUSBをPCに差すとPCで使用できてしまうという、なんとも素晴らしいKinectセンサです。

ちなみに、USBとアダプタに分岐しているケーブルは、初期型Xboxとの接続用という扱いで、『Xbox + Kinectセンサー』のパッケージで購入すると、このケーブルが付属されていないそうなので、PCと接続したい場合は、Kinectセンサー単体で購入しないといけないらしい...

注意!
センサの部分は上下に首を振る機構になっていて、手でセンサを上下に動かすとカリカリ言いながらセンサの角度が変わりますが、これは本来、モーターで動く部分なので、注意して下さい。
って、何回かやってしまいました...


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