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LeapMotion(1):环境配置、简单测试、理解对象

 2013/12/23 17:09:06  尹元元  博客园  我要评论(0)
  • 摘要:关注LeapMotion很长时间了,很早就想入手。可是,一方面,一直忙着其它的比赛,没时间顾及;二是缺钱,钱都垫在比赛上了。好不容易,11月18日,下定决心买进了,这么长时间,也就是再给贵阳职业学院的学生上课的时候显摆了一次。周末休息,总算是强迫自己摆弄一下LeapMotion了。那么做点什么呢?不放就先从简单的开始吧,就在窗口上显示一个红色的圆,以表示追踪到的某一个手指头(指尖)。要开发LeapMotion应用,我觉得官方的文档必须要仔细的看看。文档1:开发者首页,这里可以下载SDK。文档2
  • 标签:配置 测试 理解

关注Leap Motion很长时间了,很早就想入手。可是,一方面,一直忙着其它的比赛,没时间顾及;二是缺钱,钱都垫在比赛上了。

好不容易,11月18日,下定决心买进了,这么长时间,也就是再给贵阳职业学院的学生上课的时候显摆了一次。

 

周末休息,总算是强迫自己摆弄一下Leap Motion了。

那么做点什么呢?不放就先从简单的开始吧,就在窗口上显示一个红色的圆,以表示追踪到的某一个手指头(指尖)。

 

要开发Leap Motion应用,我觉得官方的文档必须要仔细的看看。

文档1:开发者首页,这里可以下载SDK。

文档2:理解C#例程,以便开发我们自己的应用程序。

文档3:Leap概述,获取开发的必要知识。

 

Step1:下载SDK,并解压缩。在“LeapSDK”中有我们需要用的源代码和类库。

Step2:创建一个C# WPF应用程序,不妨就叫“LeapMotion1_WPF”。

Step3:在项目中添加“lib/LeapCSharp.NET4.0.dll”引用(如果是.net framework 3.5的话,则添加LeapCSharp.NET3.5.dll),如图。

Step4:在项目中添加现有项,“lib/x86/Leap.dll”、“lib/x86/Leap.lib”和“lib/x86/LeapCSharp.dll”三个文件,并设置三个文件“始终复制”到输出目录,如图。

Step5:创建用户界面,在MainWindow上,放一个Canvas,两个Button,一个Ellipse,如图。

 

设置好相应的属性。Canvas的大小和窗口一样。

Step6:编写“连接设备”按钮的单击事件。在该事件中,我们需要让Leap Motion工作起来。不放看看“samples/Sample.cs”中是如何实现的。

该类实现的是一个控制台应用程序。我们从main开始看。代码如下:

 1     public static void Main ()
 2     {
 3         // Create a sample listener and controller
 4         SampleListener listener = new SampleListener ();
 5         Controller controller = new Controller ();
 6 
 7         // Have the sample listener receive events from the controller
 8         controller.AddListener (listener);
 9 
10         // Keep this process running until Enter is pressed
11         Console.WriteLine ("Press Enter to quit...");
12         Console.ReadLine ();
13 
14         // Remove the sample listener when done
15         controller.RemoveListener (listener);
16         controller.Dispose ();
17     }

文档2中说,“The Controller class provides the main interface between the Leap and your application. When you create a Controller object, it connects to the Leap software running on the computer and makes hand tracking data available through Frame objects. You can access these Frame objects by instantiating a Controller object and calling the Controller.Frame method”,即应用程序使用Controller对象来访问Leap硬件,追踪到的数据封装在Frame对象中的,这个对象可以通过Controller.Frame获取。 

文档2中还说,“If your application has a natural update loop or frame rate, then you can call Controller.Frame as part of this update. Otherwise, you can add a listener to the controller object. The controller object invokes the callback methods defined in your Listener subclass whenever a new frame of tracking data is available (and also for a few other Leap events)”。如果开发的应用程序本身有个大循环的话(类似XNA应用程序的update,或是单片机程序的loop),可以在这个大循环中通过Controller.Frame获取Frame对象。否则,我们可以给Controller对象提供一个Listener,当Controller准备好新的Frame时会回调Listener,之后我们在进行处理。

这样来看,前三行代码就比较好理解了。

在我们的项目中,“连接设备”按钮的单击事件的代码如下:

1         private void Button_Click_1(object sender, RoutedEventArgs e)
2         {
3             listener = new MyLeapListener();
4             controller = new Controller();
5             controller.AddListener(listener);
6 
7             btn1.IsEnabled = false;//btn1表示“连接设备”
8             btn2.IsEnabled = true;//btn2表示“断开设备”
9         }

Step7:“断开设备”的点击事件的代码自然也比较容易写出,代码如下:

1         private void Button_Click_2(object sender, RoutedEventArgs e)
2         {
3             controller.RemoveListener(listener);
4 
5             btn1.IsEnabled = true;
6             btn2.IsEnabled = false;
7         }

Step8:仿照例程的Main方法,我们还需要销毁Controller对象。如下:

1         private void Window_Closing_1(object sender, System.ComponentModel.CancelEventArgs e)
2         {
3             controller.Dispose();
4         }

Step9:实现自己的监听器。先来看看SampleListener是如何实现的呢?其骨架如下。

 1 class SampleListener : Listener
 2 {
 3     public override void OnInit (Controller controller)
 4     {
 5     }
 6 
 7     public override void OnConnect (Controller controller)
 8     {
 9     }
10 
11     public override void OnDisconnect (Controller controller)
12     {
13     }
14 
15     public override void OnExit (Controller controller)
16     {
17     }
18 
19     public override void OnFrame (Controller controller)
20     {
21     }
22 }

同样是在文档2中有详细的说明,我就不粘贴原文了。我们自己创建的监听器需要继承Listener,可以根据需要重写上面几个方法。对于我们而言,需要关注的是OnFrame方法,因为当一个新的Frame准备好后会调用这个方法。

在LeapMotion1_WPF命名空间中添加一个新类MyLeapListener,其实现如下:

1     class MyLeapListener : Listener
2     {
3         public override void OnFrame(Controller ctl)
4         {
5         }
6     }

Ok,非常好。我们可以在OnFrame方法中获得Frame对象,然后获取关于指尖的数据,然后进行一些操作,就如例程中那样。但是,在这个方法中,我们是无法改变Ellipse的位置的。我们需要多做一步操作,在MyLeapListener的OnFrame方法触发的时候,通知调用者进行处理。显然,使用事件可以完美的解决我们的问题。于是,我们修改了MyLeapListener的代码:

 1     class MyLeapListener : Listener
 2     {
 3         public event EventHandler OnFrameEvent = null;
 4         public override void OnFrame(Controller ctl)
 5         {
 6             if (OnFrameEvent != null)
 7             {
 8                 OnFrameEvent.Invoke(ctl, null);
 9             }
10         }
11     }

在OnFrame方法中触发OnFrameEvent事件。那么,相应的,在实例化MyLeapListener的时候,就应该加一个事件处理方法进去。在Button_Click_1方法中作如下修改:

 1         private void Button_Click_1(object sender, RoutedEventArgs e)
 2         {
 3             listener = new MyLeapListener();
 4             listener.OnFrameEvent += listener_OnFrameEvent;
 5 
 6             controller = new Controller();
 7             controller.AddListener(listener);
 8 
 9             btn1.IsEnabled = false;
10             btn2.IsEnabled = true;
11         }

Step10:实现listener_OnFrameEvent方法。先把方法声明写出来。

1         void listener_OnFrameEvent(object sender, EventArgs e)
2         {
3         }

按照之前的说法,追踪的数据是封装在Frame对象中的,因此,我们首先获取该对象。

1             //获取帧数据
2             LeapFrame frame = controller.Frame();//using LeapFrame = Leap.Frame;

再往下就需要用到文档3的知识了。Leap可以同时检测到若干只手,并用Hand对象封装数据,建议最多2只手进入Leap的检测区域。需要注意的是Leap无法区分左右手。我们判断一下Leap是否检测到手,如果检测到的话,就获取第一个。

1             //如果能够获取手部数据
2             if (!frame.Hands.IsEmpty)
3             {
4                 //获取手部数据
5                 Hand hand = frame.Hands[0];
6             }

有了Hand对象,我们就能够知道手相对于Leap的位置。

1                 //获取手部的位置,判断检测的范围
2                 LeapVector palmPosition = hand.PalmPosition;//using LeapVetcor = Leap.Vector;
3                 float palmHeight = palmPosition.y;

这里的高度为什么是y,不是z?文档3中有介绍的啊。Leap的坐标系如下图所示。

我们要在窗口中绘制Ellipse表示指尖在Leap检测区域中的位置,Leap检测的坐标是毫米,窗口绘制的时候是像素,这就涉及到了坐标的转换。

我曾看到一篇文章,其说Leap的检测角度为150度,因此,在不考虑z轴的情况下,我们可以计算出来手所在的高度检测的宽度是多少,并将指尖的位置映射到窗口上。文档3说明了有效的检测区域是设备上方25毫米-600毫米的范围,故可以将指尖的高度映射到窗口上。

1                 float detectionWidth = (float)(palmHeight * Math.Tan(75.0 / 180.0 * Math.PI) * 2);

有了手的数据,我们接下来获取指尖的信息。Leap检测时,并不是每一帧都包括指尖的信息,例如当握拳时就无法得到指尖的数据。所以,在使用指尖数据时,我们需要判断一下。

1                 //获取指尖的数据
2                 FingerList fingers = hand.Fingers;
3                 if (!fingers.IsEmpty)
4                 {
5                     Finger f1 = fingers[0];
6                 }

获取指尖的位置数据,并计算其在窗口上的位置。

 1                     LeapVector position = f1.TipPosition;
 2 
 3                     float x = position.x;
 4                     float y = position.y;
 5 
 6                     //下面将x、y映射到屏幕上
 7                     double screenWidth = canvas1.ActualWidth;
 8                     double screenHeight = canvas1.ActualHeight;
 9 
10                     x = x / detectionWidth * screenWidth + (screenWidth / 2);
11                     y = screenHeight - y / (60025) * screenHeight;

最后,需要设置Ellipse的位置。

1                     this.Dispatcher.BeginInvoke(new Action(delegate {
2                        Canvas.SetLeft(ellipse, x);
3                        Canvas.SetTop(ellipse, y);
4                     }), null);

注意,不能直接调用Canvas.SetLeft会出错的。

好了,运行程序,看看效果吧。

 

注意:

1、using Leap;

2、注意代码的缩进。

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