Kinect 更新时间：2011-05-28 20:30

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Kinect是美国微软公司于2010年11月4日推出的XBOX360游戏机体感周边外设的正式名称，起初名为Natal，意味初生。它实际上是一种3D体感摄影机，利用即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能让玩家摆脱传统游戏手柄的束缚，通过自己的肢体控制游戏，并且实现与互联网玩家互动，分享图片、影音信息。

Kinect的核心技术

• Light Coding技术。

  Light Coding技术理论是利用连续光(近红外线)对测量空间进行编码，经感应器读取编码的光线，交由晶片运算进行解码后，产生成一张具有深度的图像。 Light Coding技术的关键是Laser Speckle雷射光散斑，当雷射光照射到粗糙物体、或是穿透毛玻璃后，会形成随机的反射斑点，称之为散斑。散斑具有高度随机性，也会随着距离而变换图案，空间中任何两处的散斑都会是不同的图案，等于是将整个空间加上了标记，所以任何物体进入该空间、以及移动时，都可确切纪录物体的位置。Light Coding发出雷射光对测量空间进行编码，就是指产生散斑。

  Kinect就是以红外线发出人眼看不见的class 1雷射光，透过镜头前的diffuser(光栅、扩散片)将雷射光均匀分布投射在测量空间中，再透过红外线摄影机记录下空间中的每个散斑，撷取原始资料后，再透过晶片计算成具有3D深度的图像。

  PrimeSence公司用的Light Coding技术，说穿了与微软先前买下3DV公司所使用的TOF技术根本就毫不相关，只是产生的结果类似。这点更加印证了微软收购3DV Systems，只是为了动作感测相关的专利权、取得领先地位。

  由于微软并没有买断PrimeSense公司的技术，因此PrimeSensor装置未来也有可能出现在电视、电脑 等消费性产品上，例如CyberLink讯连科技也与PrimsSense合作开发3D互动体验介面(来源：PrimeSense)。面对将来有可能出现同质性产品，微软则是强调Kinect的追焦旋转功能是他们的专利，这点别人不能模仿。

  PrimeSence公司展示应用Light Coding技术的体感侦测系统。该技术并未被微软买断，未来将有机会应用在其他装置上。

  另一关键：骨架追踪系统

  了解Kinect如何获得影像后，接下来就是进行辨识的工作。透过Light Coding技术所获得的只是基本的影像资料，重点还是要辨识影像，转换为动作指令。据说Prime Sense公司并没有提供辨识技术，所以辨识部份得靠微软自己搞定。

  微软会将侦测到的3D深度图像，转换到骨架追踪系统。该系统最多可同时侦测到6个人，包含同时辨识2个人的动作;每个人共可记录20组细节，包含躯干、四肢以及手指等都是追踪的范围，达成全身体感操作。为了看懂使用者的动作，微软也用上机器学习技术(machine learning)，建立出庞大的图像资料库，形成智慧辨识能力，尽可能理解使用者的肢体动作所代表的涵义。

  Kinect侦测的最佳距离为1.2公尺到3.5公尺间，水平视野则是57度，侦测范围似乎比原本想像的还要小，看来还是不能站的太随意;Kinec也配备了追焦系统，如果玩家超出影像范围，底座马达可驱动Kinect左右旋转27度。整体看来Kinect对操作空间的限制，似乎比其他体感装置更严格些。

  Kinect一次可追踪2人的动态，每人能追踪高达 20组细节。

Kinect的发展史

• Kinect的首次亮相是在2009年6月1日E3 2009上，当时的代号是“Projet Natal”意为初生，遵循微软以城市名作为开发代号的传统，“Projet Natal”是由来自巴西的微软董事Alex Kipman以巴西城市Natal, Rio Grande do Norte命名。Natal在英语中还有初生的含义，这也是微软给予此计划对XBOX360带来新生的期望。在Kinect公布时，微软宣布有超过一千种开发工具于当日发放给游戏开发人员。

  为了展示Kinect的魅力，微软在E3 09的媒体发布会上展示了3个游戏Demo,分别是Ricochet、Paint Party（颜料派对） 和 Milo & Kate。一个基于《火爆狂飙：天堂》的Kincet游戏试玩也在这个发布会上一同展示。在E3 09上Kinect的骨骼捕捉技术已经可以在30Hz的条件下同时捕捉四个人的48个骨骼动作。据业界传闻，“Paject Nata”将作重大的设计改变或者硬件升级，将同时有一个新的XBOX360主机随其一同发售，微软随即公开否认了这些报道的真实性。并且一再强调“Paject Nata”完全兼容目前市场上所有型号XBOX360主机，微软的首席执行官史蒂芬鲍威尔在一次发布会上甚至称“Paject Nata”就是新一代XBOX，当被问及下一代主机什么时候上市时，微软副总裁巴蒂尔金则宣称初生计划的发布足以使XBOX360的生命延续到2015年。（普通主机生命周期为5年）在Kincet的开发过程中，项目组成员对许多游戏进行Kincet式实验性的控制方式改变，以此来做项目可能性评估，在这些游戏其中就有《美丽的块魂》和《太空侵略者》，这些游戏在2009年9月的东京电玩展得到展示。创意总监藤角表示这些基于Kincet控制的游戏涉及到游戏代码的重大改变，因而现有游戏将不可能通过软件更新而改变控制方式。

  尽管KincetOS级评估，来辨别人体的不同部位。同时，这一过程必须以优化的预处理来缩短响应时间。

  Kinect采用分割策略来将人体从背景环境中区分出来，即从噪音中提取出有用信号。Kinect可以主动追踪最多两个玩家的全身骨架，或者被动追踪最多四名玩家的形体和位置。在这一阶段，我们为每个被追踪的玩家在景深图像中创建了所谓的分割遮罩，这是一种将背景物体(比如椅子和宠物等)剔除后的景深图像。在后面的处理流程中仅仅传送分割遮罩的部分，以减轻体感计算量。

  Kinect的大脑

  真正的魔术在这里发生。分割化玩家图像的每一个像素都被传送进一个辨别人体部位的机器学习系统中。随后该系统将给出了某个特定像素属于哪个身体部位的可能性。比如，一个像素有80%的几率属于脚，60%的几率属于腿，40%的几率属于胸部。看起来这时候我们就可以把几率最大的可能性当作结果，但这么做未免太过武断了。我们的做法是将所有的这些可能性输入到接下来的处理流程中并且等到最后阶段再做判断。

  看了上面的介绍，你也许要问我们如何教会Kinect辨识人体部位。开发这一人工智能(被称为Exemplar(模型)系统)可不是一件轻松的事情：数以TB计的数据被输入到集群系统中来教会Kinect以像素级技术来辨认手、脚以及它看到的其他身体部位。

  模型匹配：生成骨架系统

  处理流程的最后一步是使用之前阶段输出的结果，根据追踪到的20个关节点来生成一幅骨架系统。Kinect会评估Exemplar输出的每一个可能的像素来确定关节点。通过这种方式Kinect能够基于充分的信息最准确地评估人体实际所处位置。另外我们在模型匹配阶段还做了一些附加输出滤镜来平滑输出以及处理闭塞关节等特殊事件。

  骨架追踪系统的目标之一是为处理流程的各种输出提供一种菜单式的选择界面。游戏开发者可以选择任意的系统部件组合来开发各种游戏体验。比如，你可以仅仅使用分隔映射来制造一些惊人的华丽效果。