Kinect+OpenNI学习笔记之14(关于Kinect的深度信息)

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1、前言　　由于最近要研究kinect采集到的深度信息的一些统计特征，所以必须先对kinect深度信息做进一步的了解。这些了解包括kinect的深度值精度，深度值的具体代表的距离是指哪个距离以及kinect深度和颜色扫描范围等。经过查找资料可以解决这些问题，并且后面通过实验也验证了这些问题的答案。　　开发环境：开发环境：QtCreator2.5.1+OpenNI1.5.4.0+Qt4.8.2+OpenCV2.4.3 　　实验基础　　首先来看下Kinect性能的基本参数，如下图所示：　　 　　Kinect在使用时，微软官方推荐的距离为1220

2、mm（4’）~3810mm(12.5’)，网友heresy在他的博文Kinect+OpenNI的深度值中统计过，kinect在距离为1.0m时其精度大概是3mm,而当距离是3.0m时,其精度大概是3cm，因此当kinect在官方推荐的距离范围内使用是，如果是1.2m时，其精度应该在3mm附近，如果是3.6m时其精度就大于3cm了，因此距离越远，其深度值精度越低。另外，通过OpenNI获取到的深度信息（即z坐标）的单位是mm，这一点在程序编程中要注意，且一般的深度值用12bit(其实是可以用13bit表示的)表示，即最大值为4095，也就

3、是代表4.095m，所以平时我们采集到的深度数据如果需要扩展到灰度图，可以乘以一个因子255/4095(为了加快该结果，一般设置为256/4096，http://ming.ttplay8.cn即转换后的灰度值每变化1，代表kinect采集到的深度值变化了16mm，如果当人的距离为1米左右时，本来精度是3mm，现在经过归一化后精度确更加下降了，这时候拿这个距离值来做算法不懂会不会有影响，当然了，拿来做灰度图像的显示肯定是OK的)，最后如果其深度值为0表示该位置处侦测不到像素点的深度。　　Kinect的侦测范围入下图所示：　　　　可以看出，

4、kinect的水平侦测范围为57度（即以sensor为中心，左右各28.5度）。垂直范围为43度（同理，以sensor为中心，上下各21.5度）。如果人体活动超过了kinect侦测范围，kinect还会自动追焦27度，即马达能够上下旋转27度（因为涉及到专利的问题，OpenNI驱动没有这个功能，微软SDK可以），因此理论上上下扫描的范围应该为97度（27+27+43）。但是水平方向上虽然有马达，可以手动掰动kinect，不过在驱动中并没有对应的水平角度旋转的API，即使是微软的SDK也一样。　　Kinect的倾斜角度如下图所示：　　　　

5、下面来解释Kinect采集到的深度值的具体含义：　　Openni的原始驱动类中的depth_metadata_其实也是一副图像，图像的坐标表示空间点的投影坐标，图像坐标里存的值是对应空间点投影坐标的深度值。该深度值并不是指空间中对应像素点到深度sensor点之间的距离（即2点直接的距离），而是指空间中对应像素点到kinect传感器所在平面的距离（即是一个垂直距离），因为前面已经提到，kinect是可以上下旋转的。现假设三种情况，第一：我们不上下旋转kinect，即保持kinect传感器平面与水平地面垂直，这时像素点X深度值为a；第二：将

6、kinect往上旋转一个角度（当然了，这个角度值小于27度），http://feiche.ttplay8.cn这时候同样一个像素点X的深度值为b；第三：将kinect往下旋转一个角度Beta角度，这时候X的深度值为c；你会发现，a，b，c这3者不一定相等。 　　OpenCV知识点总结：　　当Mat中数据的类型为CV_16UC1的时候，这里的16U并不是指unsignedint，而是指的是unsignedshortint，因为在OpenCV框架中，int不是16位的，而是32位的。没想到我使用OpenCV一年了，今天才弄清楚这个。 　　实

7、验结果：　　该实验是测试一个垂直摆放的柜子，该柜子一个平面上的点本来与kinect之间的距离是相等的，现在测试kinect在不同上下旋转角度的情况下，这个柜子上的点的深度值是否一样。首先将kinect往上旋转一个角度，即kinect平面与水平面之间有一个夹角。实验结果如下:　　　　图中显示的数字为鼠标所在位置像素的真实深度值。 　　柜子中同一个平面上另一个像素点的深度值结果如下：　　　　由此可以看出，同一个垂直柜子平面上的点像素值相差30cm以上（其实从图中深度图的颜色信息就可以看出，该柜子深度图像都是倾斜的，因为kinect本身就有转

8、角）。 　　如果把kinect所在的平面摆正，即与水平面之间没有夹角，则柜子上某一点的深度值如下图所示：　　 　　同一垂直平面上另一个点的如下所示:　　　　由此可以看出，其深度值变化不大。　　上面的实验结果