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簡(jiǎn)析Ultraleap手部追蹤原理,支持高通XR2參考設(shè)計(jì)

VR/AR
2020
11/05
17:03
映維網(wǎng)
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評(píng)論

來(lái)源:映維網(wǎng)  作者 劉源

從最早的硬件原型到最新的Gemini(雙子座)追蹤平臺(tái),Ultraleap的手部追蹤硬件和軟件已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。本文將介紹相關(guān)的原始傳感器數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)換成能夠用于應(yīng)用程序的有用信息。

1. 手部追蹤硬件

從硬件的角度來(lái)看,手部追蹤的原理相對(duì)簡(jiǎn)單。設(shè)備的核心是兩個(gè)攝像頭和一定數(shù)量的紅外發(fā)光LED。它們追蹤波長(zhǎng)為850納米的紅外光,亦即可見光光譜之外。LED的脈沖與攝像頭的幀速率同步,從而能夠大大降低功耗并提高強(qiáng)度。

Ultraleap的手部追蹤模塊Leap Motion Controller和Stereo IR 170 Camera模塊遵循這一原則,采用高通XR2參考設(shè)計(jì)的VR/AR頭顯同樣如是。

Ultraleap手部追蹤范圍

廣角鏡頭用來(lái)創(chuàng)造一個(gè)大交互區(qū)域,并允許設(shè)備在所述范圍內(nèi)追蹤用戶雙手。Leap Motion Controller提供一個(gè)從10mm-60mm或更大的交互區(qū)域,常規(guī)視場(chǎng)140度x120度。Stereo IR 170 Camera模塊支持更大的交互區(qū)域,從10cm-75cm或更大,常規(guī)視場(chǎng)則達(dá)到170度x170度(最小160度x160度)。

Leap Motion Controller采用倒金字塔形態(tài),Stereo IR 170則選擇倒錐體形狀。這是由雙目攝像頭的視場(chǎng)相交而產(chǎn)生。

這個(gè)范圍受LED光在空間中的傳播限制,因?yàn)槌鼍嚯x后,在3D中推斷雙手位置會(huì)變得更加困難。LED的光強(qiáng)度最終受到USB鏈接的最大接收電流所限制。

手部追蹤設(shè)備的USB控件將傳感器數(shù)據(jù)讀入自己的本地存儲(chǔ)器,并執(zhí)行任何必要的分辨率調(diào)整。相關(guān)數(shù)據(jù)然后通過(guò)USB傳輸?shù)経ltraleap的手部追蹤軟件。

所述數(shù)據(jù)以近紅外光譜的灰度立體圖像呈現(xiàn),涵蓋左右兩個(gè)攝像頭。通常,你能看到的只有被設(shè)備LED直接照亮的對(duì)象。然而,白熾燈泡、鹵鎢燈和日光同樣會(huì)以紅外線照亮場(chǎng)景。另外,你可能會(huì)注意到,即便在可見光譜中為黑色,諸如棉布襯衫看起來(lái)都可能為白色。

2. 手部追蹤軟件

一旦圖像數(shù)據(jù)流式傳輸?shù)絇C,系統(tǒng)將執(zhí)行繁重的數(shù)學(xué)運(yùn)算。盡管普遍存在誤解,但Ultraleap的手部追蹤平臺(tái)并不生成深度圖,而是將高級(jí)算法應(yīng)用于原始傳感器數(shù)據(jù)。

Leap Motion Service是用于處理圖像的PC軟件。在補(bǔ)償背景對(duì)象(如頭部)和環(huán)境光照后,所述工具將對(duì)圖像進(jìn)行分析并重建設(shè)備“所見的”三維表示。

接下來(lái),追蹤層匹配數(shù)據(jù)并提取諸如手指之類的追蹤信息。Ultraleap的手部追蹤算法解析三維數(shù)據(jù),并推斷被遮擋對(duì)象的位置。軟件同時(shí)會(huì)采用濾波技術(shù)以保證數(shù)據(jù)的平滑時(shí)間一致性。然后,Leap Motion Service將結(jié)果(以一系列幀或快照表示,并且包含所有追蹤數(shù)據(jù))輸入傳輸協(xié)議。

通過(guò)所述協(xié)議,Leap Motion Service通過(guò)TCP或WebSocket與Leap Motion Panel,以及本機(jī)和web客戶端庫(kù)進(jìn)行通信。客戶機(jī)庫(kù)將數(shù)據(jù)組織成面向?qū)ο蟮腁PI結(jié)構(gòu),管理幀歷史,并提供幫助函數(shù)和類。然后,應(yīng)用程序邏輯將結(jié)合Leap Motion輸入,并允許基于運(yùn)動(dòng)控制的交互體驗(yàn)。

原文鏈接:https://yivian.com/news/79650.html

THE END
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