Kinect的“三只眼”—投影机和两个摄像头

你可能已经注意到Kinect有三只不对称的“眼睛”，从左向右分别是红外投影机和一组光学部件—彩色摄像头和红外摄像头，如图2-10所示。

 

在图2-10所示中，从左向右，分别是OG12/0956/D306/JG05A红外投影机、VNA38209015CMOS彩色摄像头，以及Microsoft/X853750001/VCA379C7130CMOS红外摄像头。中间的摄像头提供了彩色图像；剩余的两个元件通过发射/接收红外线，来提供深度数据，如图2-11所示。尺寸上它们接近于网络摄像头，其镜头大，具备自动对焦功能。

Kinect获得深度数据的原理如下：红外投影机的普通激光源投射出一道“一类普通激光”（Class1 Lasor），这道激光经过磨砂玻璃和红外滤光片，覆盖Kinect的可视范围，红外摄像头接收反射光线，识别目标物体的“深度场”（Depth Field）。后面的章节会进一步介绍相关内容。

1. 红外投影机

红外投影机是位于Kinect最左侧的那只“眼睛”，它与最右侧的红外摄像头配合使用。拆解后的红外投影机如图2-12所示。

 

PS1080 SoC（系统级芯片）对红外光源进行控制，以便通过红外光编码影像放映场景。红外投影机的光源是一类普通激光光源，经过磨砂玻璃和红外滤光片，投射出近红外光，该光波长为830nm，可持续输出，符合IEC 60825-1标准中的一级安全要求。红外摄像头是一个标准CMOS影像传感器，负责接收放出的红外光，并将红外光编码影像传给PS1080。PS1080负责处理红外影像，然后逐帧生成准确的场景深度影像，如图2-13所示。

 

看到“激光”，你可能心存疑虑：Kinect发射的是红外线还是激光，会不会对人体有害？英文资料里有提到“Laser projector:near infraredlight,830nm,cons-tantoutput, class1 laser”。上述也提到过，事实上，Kinect的光源符合IEC 60825-1标准中的一级安全要求，大家大可放心。

扩展阅读　激光辐射的电磁波波长范围包括长波长的红外的（CO2激光）范围，到近红外（Nd激光：Yag，Nd：YVO4），可见光（Ne或者氩）和不可见的紫外光（受激准分子激光）。在光谱中波长自0.76至400微米的一段称为红外线，红外线是不可见光线。所有高于绝对零度（–273.15℃）的物质都可以产生红外线。有体温的生命体（如人类）发出的光谱属于“远红外线”；Kinect发射的光谱属于“近红外线”，波长更小。

关于激光辐射的规章制度已经建立，它是根据伤害人的程度来定义激光危险不同的等级，从激光一级（在各种情况下，一级激光基本安全）到激光四级（任何情况下，四级激光是危险的）。

2. 彩色摄像头和红外摄像头

Kinect是通过彩色摄像头和红外摄像头来观察这个世界的，拆解后的硬件如图2-14所示。

 

Kinect这两只不同的“眼睛”所看到的世界是如何同步和互相补充的呢？视力又是如何？

为了生成更准确的传感器信息，PS1080系统级芯片（SoC）会执行“PrimeSense注册过程”。什么是PrimeSense注册过程？

为了让深度影像和二维标准色彩影像相互对应，必须进行注册。注册就是将色彩影像和深度影像进行对应，产生像素相互对应的影像，即色彩影像中的每个像素分别与深度影像中的一个像素对应。这能让应用程序准确了解收到的色彩影像中每个像素的深度。所有传感器信息（深度影像、色彩影像和音频）通过一个USB 2.0接口传送给主机，且时序一丝不差。

通过Kinect SDK可以获得同步的深度图像和彩色图像数据流。