![OpenNI体感应用开发实战[按需印刷]](http://images.china-pub.com/ebook3770001-3775000/3770290/zcover.jpg)
基本信息
【插图】
编辑推荐
国内首本关于OpenNI的专著，资深专家撰写，华硕官方和CNKinect社区联袂推荐
全面而系统讲解OpenNI和Xtion的功能使用、技术细节和工作原理，以及体感应用开发的各种知识和技巧
包含多个有趣的综合性案例，详细分析和讲解案例的实现过程，实战性非常强
内容简介
书籍
计算机书籍
《OpenNI体感应用开发实战》是国内首本关于OpenNI的实战性著作，也是首本基于Xtion设备的体感应用开发类著作。具有权威性，由国内体感应用开发领域的专家撰写，华硕官方和CNKinect社区提供支持；具有针对性，深入调研OpenNI社区开发者的需求，据此对内容进行编排；全面且系统地讲解了Xtion和OpenNI的功能使用、技术细节和工作原理，以及体感应用开发的各种知识和技巧；实战性强，包含多个有趣的综合性案例，详细分析和讲解案例的实现过程，确保读者通过本书掌握体感应用开发的技术和方法是本书的宗旨。
全书共19章，分为五个部分：基础篇（第1～3章）介绍了自然人机交互技术、Xtion硬件设备的功能和原理、OpenNI的功能和应用；准备篇（第4～6章）讲解了如何搭建OpenNI+Xtion的体感应用开发环境，以及OpenNI的一些基本功能；进阶篇（第7～13章）详细讲解了人体骨骼追踪、手势识别、手部追踪、录制与重播、生产节点的建立、声音数据的获取和使用、彩色图像数据的获取和贴图等OpenNI的重要功能及其应用方法；实战篇（第14～17章）详细讲解了4个有趣且具有代表性的案例，通过这部分内容读者将能掌握体感应用开发的流程与方法；高级篇（第18～19章）讲解了体感应用开发中会用到的多种高级功能，如运动捕捉和OpenNI Unity工具包等。
计算机书籍
《OpenNI体感应用开发实战》是国内首本关于OpenNI的实战性著作，也是首本基于Xtion设备的体感应用开发类著作。具有权威性，由国内体感应用开发领域的专家撰写，华硕官方和CNKinect社区提供支持；具有针对性，深入调研OpenNI社区开发者的需求，据此对内容进行编排；全面且系统地讲解了Xtion和OpenNI的功能使用、技术细节和工作原理，以及体感应用开发的各种知识和技巧；实战性强，包含多个有趣的综合性案例，详细分析和讲解案例的实现过程，确保读者通过本书掌握体感应用开发的技术和方法是本书的宗旨。
全书共19章，分为五个部分：基础篇（第1～3章）介绍了自然人机交互技术、Xtion硬件设备的功能和原理、OpenNI的功能和应用；准备篇（第4～6章）讲解了如何搭建OpenNI+Xtion的体感应用开发环境，以及OpenNI的一些基本功能；进阶篇（第7～13章）详细讲解了人体骨骼追踪、手势识别、手部追踪、录制与重播、生产节点的建立、声音数据的获取和使用、彩色图像数据的获取和贴图等OpenNI的重要功能及其应用方法；实战篇（第14～17章）详细讲解了4个有趣且具有代表性的案例，通过这部分内容读者将能掌握体感应用开发的流程与方法；高级篇（第18～19章）讲解了体感应用开发中会用到的多种高级功能，如运动捕捉和OpenNI Unity工具包等。
作译者
任侃，国内体感应用开发领域的先驱，毕业于英国萨利大学（University of Surrey），就职于南京理工大学电光学院。精通体感应用开发，对人机交互技术、体感技术、体感应用、体感设备等都有非常深入研究。在C++语言、视频和图像处理、用户体验研究等领域的实践经验也比较丰富。
目录
《OpenNI体感应用开发实战》
前 言
第一部分 基础篇
第1章 自然人机交互 2
1.1 什么是自然交互 2
1.2 科幻电影场景的人机交互 3
1.3 自然人机交互技术发展现状 4
1.4 本章小结 8
第2章 Xtion硬件设备 9
2.1 Xtion设备简介 9
2.1.1 Xtion设备的类型 9
2.1.2 Xtion设备的功能 10
2.1.3 Xtion设备的规格 10
2.2 Xtion设备的优势 11
2.2.1 Xtion和Kinect的区别 11
2.2.2 硬件设备的软件支持 12
2.3 深度感应器原理 14
2.3.1 感应器架构 14
2.3.2 深度感应器工作原理 15
2.3.3 深度精确度分析 16
前 言
第一部分 基础篇
第1章 自然人机交互 2
1.1 什么是自然交互 2
1.2 科幻电影场景的人机交互 3
1.3 自然人机交互技术发展现状 4
1.4 本章小结 8
第2章 Xtion硬件设备 9
2.1 Xtion设备简介 9
2.1.1 Xtion设备的类型 9
2.1.2 Xtion设备的功能 10
2.1.3 Xtion设备的规格 10
2.2 Xtion设备的优势 11
2.2.1 Xtion和Kinect的区别 11
2.2.2 硬件设备的软件支持 12
2.3 深度感应器原理 14
2.3.1 感应器架构 14
2.3.2 深度感应器工作原理 15
2.3.3 深度精确度分析 16
前言
为什么要写这本书
几年前，我在英国University of Surrey攻读人机交互领域博士学位的时候，不少朋友都建议我，试着玩玩当时最流行的体感交互游戏机，比如最早推出的任天堂的Wii主机，或者后来大红大紫的Xbox Kinect。于是我购买了这两部主机以及一些有针对性的体感游戏。开始体验这种全新的游戏操作方式时，我很快便意识到这种全新的人机交互方式所带来的用户体验的巨大提升，这种交互方式将很有可能改变世界，现在，继Xbox Kinect之后微软推出了Kinect 2.0，并与新一代的Xbox One主机捆绑销售；任天堂也推出了Wii U全新主机；SONY公司推出新主机PS4，这款主机支持全新的体感摄像头Play Station Camera。与此同时，快速发展的中国IT界也不甘落后，华硕公司推出了硬件架构与Kinect相同，开发却扎根于开源社区的体感摄像头Xtion，以此加入这一场激动人心的体感盛宴当中。
5年的留学生活为我带来了许多美好的回忆，也为我提供了相对自由的学习、研究自己感兴趣领域的空间和时间。毕业后，我进入南京理工大学工作，成为一名教师。工作中，我偶然看到了一篇对公共场所人流状态监控的需求文章，而当时传统的视频监控存在着诸多问题，于是我想到利用体感传感器。而后我选择了华硕的Xtion进行相关项目的开发，自然而然地接触到开源的OpenNI。随着开发的进行，以及对OpenNI的深入了解，我才明白，OpenNI是我见过的开发平台中十分特别的一款，配合Xtion传感器能创造出很多令人激动的应用。
体感程序的设计与开发体现了人与机器互动交流的最高目标：降低用户使用机器的学习成本，用最自然、最熟悉的方式操作机器，真正融入机器，轻松完成任务。在这个过程中，体感应用程序的开发者既是工程师也是用户，这也让他们能更多地参与到开源社区的建设中，在社区中反馈问题、发表经验，与其他用户交流，进而碰撞出创新的火花。这也是OpenNI如今能够发展得如此美妙的原因。
体感应用开发者时常将开源的OpenNI与微软的Kinect SDK进行比较，从个人的角度而言，我更加欣赏OpenNI的折中模式，它更开放、更包容，说通俗点儿，更“接地气”。如果无法负担高昂的培训费，甚至被一套Kinect SDK的价格吓到，抑或是在一个人的盲目学习中感到失落与无助，那么你可以试着看看开源社区OpenNI和中文体感开发论坛“体感中国”，感受一下积极向上的气氛。在这里，你能接收到最新的资讯、最酷的创意，以及最热心的帮助与指点。
作为OpenNI社区监制的第一本中文教程，社区网站openni.org和体感中国论坛cnkinect.com将为读者提供相应的体感程序开发知识，以及国内外最新的体感应用资讯。体感中国社区是非盈利性的民间组织，所有成员都是为了推动体感应用在国内的发展而自愿团结在一起的。体感中国为体感开发爱好者搭建一个开放交流的平台。在此感谢社区多年来对我的帮助，也对大家为开源事业做出贡献的精神表示由衷的感谢。
读者对象
这里根据软件需求划分出使用OpenNI的用户团体。
体感传感器用户
体感程序开发者
体感应用设计者
OpenNI开源社区志愿者
使用OpenNI平台进行项目开发的公司与集体
开设相关课程的大专院校
如何阅读本书
本书内容分为五部分，包括基础篇、准备篇、进阶篇、实战篇、高级篇。
基础篇（第1～3章）介绍了自然人机交互的一些概念和基本应用，同时结合体感传感器Xtion，介绍了体感传感器的工作原理。学习完本部分之后，读者可以理解基于体感的人机交互的内涵以及体感应用开发的硬件基础。
准备篇（第4～6章）介绍了在进行体感应用开发之前，需要进行的软件开发平台搭建的步骤，以及OpenNI软件最基本的一些功能。学习完本部分之后，读者能开始使用OpenNI软件，使用它的一些基本功能。
进阶篇（第7～13章）进一步讨论体感应用开发中的知识。包括基本的手势识别，色彩与声音的获取与录制等。学习完本部分之后，读者可以开始尝试组合不同的功能组件，开发更具规模、更加智能的体感应用。
实战篇（第14～17章）介绍了一些有趣的且很具有代表性的体感应用开发实例。通过本部分，读者将学习到真实的体感开发的过程与实现方法，进一步提升自身的实际开发水平。
几年前，我在英国University of Surrey攻读人机交互领域博士学位的时候，不少朋友都建议我，试着玩玩当时最流行的体感交互游戏机，比如最早推出的任天堂的Wii主机，或者后来大红大紫的Xbox Kinect。于是我购买了这两部主机以及一些有针对性的体感游戏。开始体验这种全新的游戏操作方式时，我很快便意识到这种全新的人机交互方式所带来的用户体验的巨大提升，这种交互方式将很有可能改变世界，现在，继Xbox Kinect之后微软推出了Kinect 2.0，并与新一代的Xbox One主机捆绑销售；任天堂也推出了Wii U全新主机；SONY公司推出新主机PS4，这款主机支持全新的体感摄像头Play Station Camera。与此同时，快速发展的中国IT界也不甘落后，华硕公司推出了硬件架构与Kinect相同，开发却扎根于开源社区的体感摄像头Xtion，以此加入这一场激动人心的体感盛宴当中。
5年的留学生活为我带来了许多美好的回忆，也为我提供了相对自由的学习、研究自己感兴趣领域的空间和时间。毕业后，我进入南京理工大学工作，成为一名教师。工作中，我偶然看到了一篇对公共场所人流状态监控的需求文章，而当时传统的视频监控存在着诸多问题，于是我想到利用体感传感器。而后我选择了华硕的Xtion进行相关项目的开发，自然而然地接触到开源的OpenNI。随着开发的进行，以及对OpenNI的深入了解，我才明白，OpenNI是我见过的开发平台中十分特别的一款，配合Xtion传感器能创造出很多令人激动的应用。
体感程序的设计与开发体现了人与机器互动交流的最高目标：降低用户使用机器的学习成本，用最自然、最熟悉的方式操作机器，真正融入机器，轻松完成任务。在这个过程中，体感应用程序的开发者既是工程师也是用户，这也让他们能更多地参与到开源社区的建设中，在社区中反馈问题、发表经验，与其他用户交流，进而碰撞出创新的火花。这也是OpenNI如今能够发展得如此美妙的原因。
体感应用开发者时常将开源的OpenNI与微软的Kinect SDK进行比较，从个人的角度而言，我更加欣赏OpenNI的折中模式，它更开放、更包容，说通俗点儿，更“接地气”。如果无法负担高昂的培训费，甚至被一套Kinect SDK的价格吓到，抑或是在一个人的盲目学习中感到失落与无助，那么你可以试着看看开源社区OpenNI和中文体感开发论坛“体感中国”，感受一下积极向上的气氛。在这里，你能接收到最新的资讯、最酷的创意，以及最热心的帮助与指点。
作为OpenNI社区监制的第一本中文教程，社区网站openni.org和体感中国论坛cnkinect.com将为读者提供相应的体感程序开发知识，以及国内外最新的体感应用资讯。体感中国社区是非盈利性的民间组织，所有成员都是为了推动体感应用在国内的发展而自愿团结在一起的。体感中国为体感开发爱好者搭建一个开放交流的平台。在此感谢社区多年来对我的帮助，也对大家为开源事业做出贡献的精神表示由衷的感谢。
读者对象
这里根据软件需求划分出使用OpenNI的用户团体。
体感传感器用户
体感程序开发者
体感应用设计者
OpenNI开源社区志愿者
使用OpenNI平台进行项目开发的公司与集体
开设相关课程的大专院校
如何阅读本书
本书内容分为五部分，包括基础篇、准备篇、进阶篇、实战篇、高级篇。
基础篇（第1～3章）介绍了自然人机交互的一些概念和基本应用，同时结合体感传感器Xtion，介绍了体感传感器的工作原理。学习完本部分之后，读者可以理解基于体感的人机交互的内涵以及体感应用开发的硬件基础。
准备篇（第4～6章）介绍了在进行体感应用开发之前，需要进行的软件开发平台搭建的步骤，以及OpenNI软件最基本的一些功能。学习完本部分之后，读者能开始使用OpenNI软件，使用它的一些基本功能。
进阶篇（第7～13章）进一步讨论体感应用开发中的知识。包括基本的手势识别，色彩与声音的获取与录制等。学习完本部分之后，读者可以开始尝试组合不同的功能组件，开发更具规模、更加智能的体感应用。
实战篇（第14～17章）介绍了一些有趣的且很具有代表性的体感应用开发实例。通过本部分，读者将学习到真实的体感开发的过程与实现方法，进一步提升自身的实际开发水平。
媒体评论
OpenNI作为一个成熟的、开源的体感应用开发框架，因为具备很多优势，所以非常受欢迎。在CNKinect社区乃至全球的体感应用开发社区，关于OpenNI的讨论和交流都非常多。由于OpenNI功能本身比较强大，技术更新也比较快，而且中文资料缺乏，所以它成为了CNKinect社区最火热的话题之一，经常有开发者提出各种各样的问题，但是很多问题得不到及时的回答，甚至是没有回答。本书的出版将会是体感应用开发者的福音，它不仅详细讲解了OpenNI的功能和原理，还讲解了如何基于它在主流的体感设备Xtion上开发体感应用。
—— 王峰CNKinect创始人
—— 王峰CNKinect创始人
书摘
第一部分 Part 1
基础篇
第1章自然人机交互
第2章Xtion硬件设备
第3章OpenNI开发方案
第1章
自然人机交互
第1章主要介绍自然人机交互的一些基本知识，以及最新应用的人机交互的实例，希望读者可以从本章的介绍中了解到目前人机交互领域的最新研究和应用情况，并且感受到新一代的体感交互所散发的无限魅力和广阔前景。
1.1什么是自然交互
相对于传统交互方式，自然人机交互方式更加强调交互方式的自然性、人际关系的和谐性、交互途径的隐含性，以及感知通道的多样性。自然交互方式必然会将人机交互从二维的桌面交互，拉伸到整个三维物理空间，从而更加适合人们日常完成任务的习惯，尽可能地不分散用户对任务本身的注意。
在人与人的相互交流过程中，人们通过谈话或者文字就可以进行沟通。然而人们通常会倾向于面对面地沟通，因为这样可以用到人们的视觉，相互所见，沟通可以变得更加丰富，更加直接。人们的情感也可以通过一些微小的变化表现出来，比如表情、点头、手势、眼神或者身体的移动方式，这些人与人的交互方式是人类通过视觉通道感知别人行为与意图的最基本的方式，而这些，也是自然人机交互方式必然要追求的目标。
交互发展的趋势是更自然、更人性。“自然交互”实际是指人与产品的交互过程中，产品允许用户利用自身固有认知习惯及所熟知的生活化行为方式进行的交互动作，是一种非精确的自然行为与产品进行交互的方式，旨在提高交互的自然性和高效性。心理学将人接受刺激和做出反应的信息通路称为通道，接受信息和输出信息分别为感觉通道和效应通道。自然交互方式就是综合这些通道应用于交互的一种形式，其中感觉通道主要有视觉、听觉、触觉、力觉等；效应通道主要有手、足、头及身体、语言等。
自然交互的概念包含了两层含义。
第一层是指具体的交互方式，人与机器的交互方式主要有数据交互、图像交互、语音交互、动作交互和行为交互等，其中除数据交互之外，其他的都属于自然交互范畴，人与机器的语音交互、触觉交互、手势控制交互等都属于自然交互形式。
不过在实际应用这些交互方式时，这些方式不一定是自然交互方式，这就是自然交互的第二层含义：自然交互的方式必须以人为中心。通过用户研究并运用各种设备及交互技术，是用户在日常生活中已掌握的技能及其习惯方式与机器进行自然的交互，或者是用户通过符合任职习惯的方式能够快速学习并掌握产品的使用方法。简而言之，就是人机自然交互追求的目标，使人与机器达到自然交流的方式。
目前来说，日常的自然交互主要有声音设备的语音识别、预定义手势识别并控制设备，例如使用双手控制家庭电子产品、Leap Motion等。还有身体跟踪，就是目前流行的体感类应用，通过对全身运动的跟踪、分析、识别以用于游戏、健身类的应用。
1.2科幻电影场景的人机交互
令人耳目一新的人机交互，一直都是科幻电影的大热卖点。例如《阿凡达》中脑意识控制，《钢铁侠》的全息影像操作（图1-1），《高达》的体感单机操作（图1-2）等。
图1-1全息影像操作
图1-2体感单机操作
基础篇
第1章自然人机交互
第2章Xtion硬件设备
第3章OpenNI开发方案
第1章
自然人机交互
第1章主要介绍自然人机交互的一些基本知识，以及最新应用的人机交互的实例，希望读者可以从本章的介绍中了解到目前人机交互领域的最新研究和应用情况，并且感受到新一代的体感交互所散发的无限魅力和广阔前景。
1.1什么是自然交互
相对于传统交互方式，自然人机交互方式更加强调交互方式的自然性、人际关系的和谐性、交互途径的隐含性，以及感知通道的多样性。自然交互方式必然会将人机交互从二维的桌面交互，拉伸到整个三维物理空间，从而更加适合人们日常完成任务的习惯，尽可能地不分散用户对任务本身的注意。
在人与人的相互交流过程中，人们通过谈话或者文字就可以进行沟通。然而人们通常会倾向于面对面地沟通，因为这样可以用到人们的视觉，相互所见，沟通可以变得更加丰富，更加直接。人们的情感也可以通过一些微小的变化表现出来，比如表情、点头、手势、眼神或者身体的移动方式，这些人与人的交互方式是人类通过视觉通道感知别人行为与意图的最基本的方式，而这些，也是自然人机交互方式必然要追求的目标。
交互发展的趋势是更自然、更人性。“自然交互”实际是指人与产品的交互过程中，产品允许用户利用自身固有认知习惯及所熟知的生活化行为方式进行的交互动作，是一种非精确的自然行为与产品进行交互的方式，旨在提高交互的自然性和高效性。心理学将人接受刺激和做出反应的信息通路称为通道，接受信息和输出信息分别为感觉通道和效应通道。自然交互方式就是综合这些通道应用于交互的一种形式，其中感觉通道主要有视觉、听觉、触觉、力觉等；效应通道主要有手、足、头及身体、语言等。
自然交互的概念包含了两层含义。
第一层是指具体的交互方式，人与机器的交互方式主要有数据交互、图像交互、语音交互、动作交互和行为交互等，其中除数据交互之外，其他的都属于自然交互范畴，人与机器的语音交互、触觉交互、手势控制交互等都属于自然交互形式。
不过在实际应用这些交互方式时，这些方式不一定是自然交互方式，这就是自然交互的第二层含义：自然交互的方式必须以人为中心。通过用户研究并运用各种设备及交互技术，是用户在日常生活中已掌握的技能及其习惯方式与机器进行自然的交互，或者是用户通过符合任职习惯的方式能够快速学习并掌握产品的使用方法。简而言之，就是人机自然交互追求的目标，使人与机器达到自然交流的方式。
目前来说，日常的自然交互主要有声音设备的语音识别、预定义手势识别并控制设备，例如使用双手控制家庭电子产品、Leap Motion等。还有身体跟踪，就是目前流行的体感类应用，通过对全身运动的跟踪、分析、识别以用于游戏、健身类的应用。
1.2科幻电影场景的人机交互
令人耳目一新的人机交互，一直都是科幻电影的大热卖点。例如《阿凡达》中脑意识控制，《钢铁侠》的全息影像操作（图1-1），《高达》的体感单机操作（图1-2）等。
图1-1全息影像操作
图1-2体感单机操作
