[置顶] Kinect开发教程四：用Kinect控制鼠标玩水果忍者PC版

    最近Kinect连接Xbox玩水果忍者的视频非常红火，可惜小斤只有本本和Kinect，没法玩Xbox上的体感游戏。幸运的是，寻寻觅觅后，小斤发现水果忍者有PC版本，既然上一个教程我们已经可以让Kinect认出我们手势，在这基础上，我们用手来控制鼠标，就可以在PC上玩咯！

   视频地址：http://v.youku.com/v_show/id_XMjk2OTU3MjYw.html，徒手切还需要多练练。

    上个教程，我们通过RaiseHand来捕捉举起后手的位置，于是小斤决定，用RaiseHand来触发鼠标移动事件，用Click来触发鼠标单击，但测试结果不让人满意，鼠标移动一卡一卡的，原因是RaiseHand识别需要时间，达不到实时的标准，怎么办呢？小斤翻阅了OpenNI的文档，找到了tracking的相关API。这样，在我们识别出手后，使用跟踪的办法得到手的实时位置，移动鼠标的问题迎刃而解！这就好比在茫茫人海中，跟着一个人走比找到一个人更容易！

    因为这个教程代码量稍微多了点，小斤就不一股脑全抛上来了，先上主函数，再解释回调函数。

   以下是Main.cpp的内容：

#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include "opencv/cv.h"
#include "opencv/highgui.h"
#include <XnCppWrapper.h>
#include "KinectGesture.h"
#include "Appmessage.h"

using namespacestd;
using namespacecv;

//Generator
xn::GestureGenerator gestureGenerator;
xn::HandsGenerator handsGenerator;
xn::ImageGenerator imageGenerator;
int isRealMouseControl=0;

//【1】
// main function
void main()
{
    IplImage* drawPadImg=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,3);
    IplImage* cameraImg=cvCreateImage(cvSize(640,480),IPL_DEPTH_8U,3);
 
    cvNamedWindow("Gesture",1);
    cvNamedWindow("Camera",1);

    clearImg(drawPadImg);

    CvFont font;
    cvInitFont( &font,CV_FONT_VECTOR0,1, 1, 0, 3, 5);

    XnStatus res;
    char key=0;

    // Context
    xn::Context context;
    res = context.Init();
    xn::ImageMetaData imageMD;

    // Generator
    res = imageGenerator.Create( context);
    res = gestureGenerator.Create( context);
    //【2】
    res=handsGenerator.Create(context);

    // Add gesture
    gestureGenerator.AddGesture("Wave", NULL);
    gestureGenerator.AddGesture("Click", NULL);

    // Register callback functions
    XnCallbackHandle gestureCBHandle;
    XnCallbackHandle handsCBHandle;
    gestureGenerator.RegisterGestureCallbacks(GRecognized, GProgress,(void*)drawPadImg,gestureCBHandle );
    //【3】
    handsGenerator.RegisterHandCallbacks(Hand_Create, Hand_Update,Hand_Destroy, (void*)drawPadImg, handsCBHandle);

    // Start generate
    context.StartGeneratingAll();
    res = context.WaitAndUpdateAll(); 
    while( (key!=27) && !(res = context.WaitAndUpdateAll())  )
    { 
       res = context.WaitAndUpdateAll();
       imageGenerator.GetMetaData(imageMD);
       memcpy(cameraImg->imageData,imageMD.Data(),640*480*3);
       cvCvtColor(cameraImg,cameraImg,CV_RGB2BGR);
       cvPutText(drawPadImg,"Wave Your Hand to Start Tracking",cvPoint(20, 20), &font, CV_RGB(255,0,0));
       cvShowImage("Gesture",drawPadImg);
       cvShowImage("Camera",cameraImg);
       key=cvWaitKey(20);
       switch(key){
              case 'c':
                  clearImg(drawPadImg);
                  break;
              //【4】
              case 'm'://simulate real mouse
                  isRealMouseControl=1-isRealMouseControl;
                  break;
              default:
                  if(key != -1) printf("You Press%d\n",key);
       }
    }
    cvDestroyWindow("Gesture");
    cvDestroyWindow("Camera");
    cvReleaseImage(&drawPadImg);
    cvReleaseImage(&cameraImg);
    context.StopGeneratingAll();
    context.Shutdown();
}

【1】程序执行后，窗体和显示和上一个手势识别的例程是一样的，由于要使用mouse_event来控制鼠标，小斤选择了MFC框架，主要是一个Dialog和一个按钮。由于我们的程序执行时，是使用OpenCV的highgui进行图像显示的，这里点击窗体上按钮后创建并开始线程，线程函数KinectGestureMain()，也就是这里的主函数。

【2】KinectGestureMain()中的内容，大部分和上一个例程是一样的，在【2】这里，小斤创建了一个HandsGenerator，这个生成器主要帮我们负责跟踪的工作。它的创建方法和其它的生成器是一样的，传一个Context给Create()方法

【3】与GestureGenerator类似，我们需要为HandsGenerator注册回调函数，

XnStatusxn::HandsGenerator::RegisterHandCallbacks ( HandCreate  CreateCB,  HandUpdate UpdateCB,  HandDestroy  DestroyCB, void *  pCookie,  XnCallbackHandle &  hCallback ) 

    其中定义HandCreate是一个新的手（跟踪）被创建时调用的，HandDestroy 则相反，在手消失后被调用，UpdateCB在手变化位置时被调用。另外，pCookie是传给回调函数的指针，可以放一些用户数据，小斤把程序的画板图像指针传入，这样可在回调函数中直接绘图了。phCallback是一个回调函数的handle，可用来注销回调函数。

【4】这边设定了，按m键，进入鼠标控制模式。

    其它代码都和上一个例程差不多，我们来看看回调函数。

// callback function for gesture recognized

void XN_CALLBACK_TYPEGRecognized( xn::GestureGenerator &generator,
                              const XnChar *strGesture,
                              const XnPoint3D *pIDPosition,
                              const XnPoint3D *pEndPosition,
                              void *pCookie )
{
    int imgStartX=0;
    int imgStartY=0;
    int imgEndX=0;
    int imgEndY=0;

    //【5】
    imgStartX=(int)(640/2-(pIDPosition->X));
    imgStartY=(int)(480/2-(pIDPosition->Y));
    imgEndX=(int)(640/2-(pEndPosition->X));
    imgEndY=(int)(480/2-(pEndPosition->Y));

    IplImage* refimage=(IplImage*)pCookie;
    if(strcmp(strGesture,"Wave")==0)
    {
       cvLine(refimage,cvPoint(imgStartX,imgStartY),cvPoint(imgEndX,imgEndY),CV_RGB(255,255,0),6);
       //【6】
       handsGenerator.StartTracking(*pEndPosition);
    }
    else if(strcmp(strGesture,"Click")==0)
    {
       cvCircle(refimage,cvPoint(imgStartX,imgStartY),6,CV_RGB(0,0,255),12);
       //【7】
       if(isRealMouseControl)
       {
           messageHandler(cvPoint(imgStartX,imgStartY),0,REAL_MOUSE_CLICK);
       }
    }
}

// callback function forgesture progress
void XN_CALLBACK_TYPEGProgress( xn::GestureGenerator &generator,
                            const XnChar *strGesture,
                            const XnPoint3D *pPosition,
                            XnFloat fProgress,
                            void *pCookie )

{
}

【5】由于pIDPosition和pEndPosition的坐标，是以屏幕中心为(0,0)点的坐标系，在OpenCV中的显示，是以屏幕左上角为(0,0)点，所以这里做了一个转换。

【6】这一段代码，我们的GestureGenerator识别出“挥动”手势后，调用了HandsGenerator的StartTracking()方法来开始在pEndPosition这个位置跟踪手，pEndPosition便是“挥动”“手势的结束位置。

【7】中，如果识别出了“前推”手势，并开启了鼠标控制模式，就调用小斤定义的messageHandler()方法模拟鼠标点击。这个messageHandler()待会会在AppMessage.cpp中实现。

   接着，小斤实现了Hands相关的回调函数：

//【8】

void XN_CALLBACK_TYPEHand_Create(xn::HandsGenerator& generator,XnUserID nId,const XnPoint3D*pPosition, XnFloatfTime, void*pCookie)
{
    addTrackingId(nId);
}

 

void XN_CALLBACK_TYPEHand_Update(xn::HandsGenerator& generator,XnUserID nId,const XnPoint3D*pPosition, XnFloatfTime, void*pCookie)
{
    int imgPosX=0;
    int imgPosY=0;
    char locationinfo[100];
    imgPosX=(int)(640/2-(pPosition->X));
    imgPosY=(int)(480/2-(pPosition->Y));
    IplImage* refimage=(IplImage*)pCookie;
    cvSetImageROI(refimage,cvRect(40,450,640,30));
    CvFont font;
    cvInitFont( &font,CV_FONT_VECTOR0,1, 1, 0, 3, 5);
    cvSet(refimage,cvScalar(255,255,255));

    if(isRealMouseControl)
    {
       sprintf(locationinfo,"MouseCtrl: %dth HandLoc: %d,%d",nId,(int)pPosition->X,(int)pPosition->Y);
    }
    else
    {
       sprintf(locationinfo,"Normal: %dth HandLoc: %d,%d",nId,(int)pPosition->X,(int)pPosition->Y);
    }
    cvPutText(refimage,locationinfo ,cvPoint(30,30), &font, CV_RGB(0,0,0));
    cvResetImageROI(refimage);
    CvPoint thisLocation=cvPoint(imgPosX,imgPosY);
    //【9】
    if(isRealMouseControl)
    {
       //cvCircle(refimage,cvPoint(imgPosX,imgPosY),1,CV_RGB(255,0,0),2);
       messageHandler(thisLocation,nId,REAL_MOUSE_MOVE);
    }
    else
    {
       cvCircle(refimage,cvPoint(imgPosX,imgPosY),1,CV_RGB(255,0,0),2);
    }
}

void XN_CALLBACK_TYPEHand_Destroy(xn::HandsGenerator& generator,XnUserID nId,XnFloat fTime,void* pCookie)
{
    //printf("Lost Hand: %d\n", nId);
    removeTrackingId(nId);
}

【8】中的Hand_Create()就是CreateCB，该回调函数定义如下：

void XN_CALLBACK_TYPEHand_Create(xn::HandsGenerator& generator,XnUserID nId,const XnPoint3D*pPosition, XnFloatfTime, void*pCookie)

    其中，generator指定触发Hands的生成器。

    nId为被创建的手（跟踪）的id，这个id会随着手的不断创建和消失增加，用以标识每一个手。

    pPosition是手当前的位置，fTime是一个Timestamp，而pCookie就是用户传入的数据指针了。

    在该方法中，小斤使用了自己定义的addTracking()方法，该方法也在AppMessage.cpp中实现。小斤在该文件中维护了一个数组，用以标识每个id的手是否在跟踪状态。

【9】Hand_Update()和Hand_Destroy()的参数和Hand_Create()是一样的，除去一堆绘图过程之外，小斤使用messageHandler()方法模拟鼠标移动。

以下是AppMessage.cpp的内容：

#include "AppMessage.h"

//Location and move anglelast time for each userId(Hand Id)
CvPoint lastLocation[MAX_HAND_NUM];

int isHandTracking[MAX_HAND_NUM]={0};
int isClickDown=0;

void addTrackingId(int userId)
{
    isHandTracking[userId]=1;
}

void removeTrackingId(int userId)
{
    isHandTracking[userId]=0;
}

CvPoint getLastLocation(int userId)
{
    return lastLocation[userId];
}


void messageHandler(CvPoint &location,int userId,int flag)
{
    //initialize the lastLocation from the location obtained bythe first time
    if(lastLocation[userId].x==0&&lastLocation[userId].y==0)
    {
       lastLocation[userId].x=location.x;
       lastLocation[userId].y=location.y;
    }
       if(flag==REAL_MOUSE_CLICK)
       {
           if(!isClickDown)
           {
              mouse_event(MOUSEEVENTF_LEFTDOWN,0,0,0,0);
           }
           else {
              mouse_event(MOUSEEVENTF_LEFTUP,0,0,0,0);     
           }
           isClickDown=1-isClickDown;
       }
       else if(flag==REAL_MOUSE_MOVE)
       {
       //【10】
           int firstHandId=-1;
           for(int i=0;i<MAX_HAND_NUM;i++)
           {
              if(isHandTracking[i]!=0)
              {
                  if(firstHandId==-1)
                  {
                     firstHandId=i;
                     break;
                  }
              }
           }
           if(abs(location.x-lastLocation[userId].x)<5)
           {
              location.x=lastLocation[userId].x;
           }
           if(abs(location.y-lastLocation[userId].y)<5)
           {
              location.y=lastLocation[userId].y;
           }
           //【11】
           if(userId==firstHandId)
           {                   
              mouse_event(MOUSEEVENTF_ABSOLUTE|MOUSEEVENTF_MOVE,
                  (location.x-160)*65536/640*2,(location.y-120)*65536/480*2,0,0);   
           }     
       }
       lastLocation[userId].x=location.x;
       lastLocation[userId].y=location.y;
}

【10】根据程序维护的isHandTracking数组，找到被跟踪的第一个手。

【11】考虑到可能有多个手被捕捉并跟踪的情况，先来先得，这里小斤让鼠标只听第一个出现的手的指挥，进行移动。

    这里使用了MOUSEEVENTF_ABSOLUTE，所谓的绝对坐标，就是把计算机屏幕定义为65536*65536个点的坐标系。如果分辨率为640*480，想把鼠标移动到屏幕正中，就可以调用mouse_event(MOUSEEVENTF_ABSOLUTE|MOUSEEVENTF_MOVE,320/640*65536,240/480*65536,0,0);

    这段代码中，由于OpenNI输出的分辨率为640*480，而小斤习惯抬起右手来切水果，所以只使用了右半边区域来控制鼠标，同时做了些微调，大家可以根据自己的喜好来设置。

    另外，在水果忍者PC版中，切的动作是按住鼠标左键(MOUSE_LEFTDOWN)并移动(MOUSE_MOVE)来触发的。因此，小斤在程序中使用push手势来切换MOUSE_LEFTDOWN和MOUSE_LEFTUP。

    使用方法如下：打开程序，按下M键进入鼠标控制模式，进入游戏后，push一下，使鼠标处于MOUSE_LEFTDOWN状态，屏幕就会出现刀光剑影咯，不想玩的时候，再push一下即可。

    好了，小斤要去切几盘水果休息一下咯，希望这篇文章对大家有所帮助和启发。

    如果懒得建工程贴代码，本教程中的源程序，可以点此下载。

    另外还有一个MFC的版本，点这里下载。

   

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作者：小斤（陈忻）

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