20 Giugno 2013 Gianni Rosa

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1 20 Giugno 2013 Microsoft Kinect introduzione Gianni Rosa Gallina Blog:

2 Agenda Cos è Microsoft Kinect? Cosa si può fare con Kinect? Hardware La tecnologia Video Tracciatura del corpo Audio Kinect for Windows SDK Architettura Come si usa Novità negli ultimi SDK 2/20

3 Cos è Microsoft Kinect? E un dispositivo embedded costituito da: un insieme di sensori audio/video: Videocamera RGB Sensori di profondità 3D Microfoni software proprietario per: Computer Vision Tracciatura del corpo Riconoscimento facciale Riconoscimento vocale Pensato per la console Microsoft Xbox 360, in modo da permettere una modalità di gioco senza controller e coinvolgente Ha fatto la sua prima apparizione ufficiale nel 2009, prima era noto con il nome in codice Project Natal Kinect for Windows: versione dedicata per usi commerciali 3/20

4 Cosa si può fare con Kinect? 4/20

5 Hardware SENSORI PROFONDITA 3D VIDEOCAMERA RGB MICROFONI MOTORINO INCLINAZIONE ACCELEROMETRO 5/20

6 Hardware 6/20

7 Hardware Il motorino di inclinazione richiede più corrente di quanta le sole porte USB possano fornire Si ha un connettore proprietario che combina USB standard e maggiore potenza di alimentazione La versione di Kinect acquistabile stand-alone fornisce questo alimentatore esterno, che è NECESSARIO per poterla collegare ad un PC 7/20

8 La tecnologia Frutto di decenni di ricerche accademiche, dell industria, di Microsoft Research e del gruppo Xbox nel campo della Computer Vision Basata sulle soluzioni tecnologiche dell israeliana PrimeSense I problemi che Kinect risolve: Inoltre: Trova una o più persone in una scena, ignorando lo sfondo Riconosce gli arti e i giunti, associandoli alla persona corretta Trova e traccia i gesti delle persone Mappa i gesti su significati e comandi Riconosce le facce Riconosce la voce (Permette anche di giocare!) 8/20

9 Video 9/20

10 Tracciatura del corpo Machine Learning Valuta miliardi di possibili posture del corpo umano sulla base di 32 segmenti connessi (scheletro) Ogni fotogramma A 30 fotogrammi al secondo Sembra magia ma è Computer Vision + Data Analysis + Intelligenza Artificiale 10/20

11 Audio I problemi che Kinect risolve: Isola la voce dal rumore di fondo Riduce/elimina riverberi ed echi dovuti all ambiente circostante Rileva la direzione della sorgente audio Riconosce il parlato Sembra magia ma è Batteria di microfoni + DSP + Data Analysis + Intelligenza Artificiale 11/20

12 Kinect for Windows SDK Chiunque può sviluppare software che fa uso del sensore Kinect Inizialmente si potevano usare solo sensori per Xbox 360 versioni preliminari del Kinect SDK a scopo di ricerca, sviluppo e soluzioni non-commerciali Dal 2012: Kinect per Windows utilizzabile anche a livello commerciale Richiede il Kinect for Windows Runtime sulle macchine NON di sviluppo L SDK include: i driver per i sensori Kinect API di programmazione C++ e.net (C# / VB.NET) documentazione applicativi di esempio + codice sorgente Sono supportati Windows 7, Windows 8 e Windows Embedded Anche in Virtual Machine (Hyper-V, VMWare, Parallels) 12/20

13 Architettura I sensori di Kinect inviano al sistema tre flussi di dati Flusso video Può essere visualizzato come una normale webcam (anche nell infrarosso). Sono disponibili due risoluzioni: 30fps e 12fps. Flusso di profondità E una matrice di interi i cui valori indicano la profondità spaziale (in mm) di ogni pixel di un flusso video a 640x480 (o risoluzioni inferiori). Può essere interpretato come video B/N oppure, con qualche elaborazione aggiuntiva, si può rendere colorato Flusso audio E l audio proveniente dalla batteria di microfoni, combinato in un unico flusso 13/20

14 Tracciatura del corpo Quando Kinect sta tracciando una persona, vengono frequentemente forniti allo sviluppatore informazioni sullo scheletro riconosciuto Lo scheletro consiste nei seguenti 20 punti chiave, i giunti: 14/20

15 Come si usa? Per usare le librerie Kinect in un applicazione.net, è necessario includere solo una reference alla DLL Microsoft.Kinect.dll Tutte le classi sono disponibili nel namespace Microsoft.Kinect per accedere ai flussi video, profondità e body tracking per accedere ai dati audio Prima di poter utilizzare la libreria, bisogna istanziare uno (o più oggetti) KinectSensor è possibile collegare fino a 4 sensori Kinect sulla stessa macchina Successivamente, bisogna configurare i flussi audio/video prima di poterli utilizzare nel proprio applicativo, specificandone tipologia, risoluzione e altri parametri specifici di ogni flusso 15/20

16 Come si usa? La libreria NUI funziona ad eventi: ogni qualvolta i sensori hanno dei dati disponibili, vengono notificati degli eventi a cui bisogna registrarsi per poter ricevere ed utilizzare le informazioni DepthFrameReady Rende disponibile la matrice dei dati di profondità acquisiti dai sensori IR Distanza (in mm) di ogni pixel dell immagine dall origine del piano Kinect Segmentazione dell immagine in base alle persone riconosciute SkeletonFrameReady Rende disponibili i dati dei giunti di uno o due corpi completamente tracciati. I dati sui giunti possono essere validi o meno, è necessario verificarne lo stato prima di utilizzarli in elaborazioni successive. ColorFrameReady Rende disponibile il fotogramma acquisito dalla webcam 16/20

17 Come si usa? Per gestire l audio, invece, è sufficiente utilizzare l oggetto di tipo KinectAudioSource reso disponibile dal sensore istanziato Con questo oggetto si possono avere: i dati audio veri e propri (16KHz, 16bit PCM) da un singolo microfono o dalla batteria completa con opzionale cancellazione del rumore e dell eco (AEC) informazioni sulla direzione della sorgente (beamforming) se attivato, i dati vengono recuperati registrandosi agli eventi BeamAngleChanged e SoundSourceAngleChanged l informazione è espressa in gradi radianti: 0 nella posizione frontale rispetto al sensore Kinect; <0 a sinistra, >0 a destra. È disponibile, come per i giunti, un parametro per stabilire la qualità dell informazione integrazione con le Speech API di Windows per fare riconoscimento vocale 17/20

18 Novità in SDK 1.5 Kinect Studio Kinect Studio è uno strumento che permette di registrare e riprodurre i flussi video (profondità e colore) da un sensore Kinect. Si può usare questo strumento per aiutare gli sviluppatori durante i test e il debug di applicazioni, permettendo di creare scenari riproducibili nel tempo e per valutarne le prestazioni. Face Tracking SDK Permette agli sviluppatori di creare applicazioni che tracciano la testa di una persona e le sue espressioni facciali in tempo reale. Il motore di riconoscimento analizza i dati da una camera Kinect, deduce la posizione della testa e le espressioni facciali e rende disponibili ad un applicazione tutti questi dati in tempo reale. 18/20

19 Novità in SDK 1.7 Kinect Fusion Permette di effettuare scansioni di oggetti e la creazione di modelli 3D usando un sensore Kinect. Gli sviluppatori possono disegnare una scena 3D a partire dalla camera Kinect e, contemporaneamente, interagire con un dettagliato modello 3D della scena Requisiti minimi di sistema CPU 3Ghz multi-core e scheda grafica DirectX 11 con 2GB+ RAM 19/20

20 Novità in SDK 1.7 KinectInteraction Insieme di funzionalità e controlli UI introdotti nel Kinect for Windows Toolkit per facilitare lo sviluppo di applicazioni che fanno uso di gesture Gestione dell input con 1 o 2 utenti e tracciatura delle loro mano principale per le interazioni Servizi per tracciatura della mano, relativo stato e puntatore UI della mano Gestione delle gesture grip (afferra), press (premi) e scroll (scorri) Controlli UI dedicati per interazioni con Kinect Informazioni sul controllo UI selezionato dall utente Flusso delle interazioni 20/20

21 demo

22 Q&A

23

24 grazie! Gianni Rosa Gallina Blog:

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