体感设备数据手套.docx

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体感设备数据手套

数据手套调研

1.5DT手套

1.1.简介

5DT 数据手套-Ultra数据手套是5DT公司（南非）为了满足现代动作捕捉和动画制作等专业人士的严格要求设计生产的产品。

1.2.产品型号

分为两个型号：

Ø5DT数据手套-5Ultra测量使用者的手指弯曲位置（每个手指1个传感器）。

5DT数据手套-14Ultra测量使用者的手指弯曲位置（每个手指2个传感器），以及手指之间的夹角。

该系统与计算机的接口通过一个USB缆线连接。

一个连续端口（RS232-独立的平台）的选择是一个可用的通过5DT数据手套-Ultra的连续串行接口套件。

它具有8位柔性分辨率，极高的舒适度，低漂移和开放式架构。

5DT数据手套-Ultra的无线套件接口通过蓝牙（高达20米的距离）与电脑相连。

一个单块的电池用于高速连接，可持续使用多达8个小时。

左右手的两种型号可供选择。

一个型号可满足许多应用要求（伸展的合成弹力纤维）。

同时，每类手套都分左右手两个型号。

1.3.产品特征

高级传感器技术

蓝牙技术选项（配件）

新版的5DT数据手套系列产品应用了彻底改良的传感器技术。

新的传感器使得手套更加舒适，并能够在一个更大尺寸的范围内提供更加稳定的数据传输。

其数据干扰被大大降低。

具备基于高带宽的最新的蓝牙技术功能，无线连接范围高达20m。

一块电池能提供8小时的无线通讯。

在需要的时候电池能在数秒钟之内被更换。

5&14SensorGloves两种型号

跨平台的SDK

5DTDataGloveUltra系列包括5个传感器和14个传感器两款，每款均有左手和右手两个不同版本，用户可自由选择。

数据手套SDK兼容Windows、Linux、UNIX操作系统。

由于其支持开放式通信协议，所以能在没有SDK的情况下进行通信。

接口选项

支持广泛的应用

5DTDataGloveUltra系列数据手套目前标配一个USB接口，不再需要外接电源；开放式的和跨平台的串行接口可完全满足工作站和嵌入式应用。

新版的5DT数据手套支持当前主流的三维建模软件和动画软件。

1.4.配件

1.4.1.5DTUltra无线模块（可用于两只手套。

注：

不含手套。

）

5DTUltra无线模块是一款即插即用产品，配合5DTUltra数据手套系列产品一起使用。

该无线模块可佩戴在腰带上，能够同时传送两只手套的数据信息。

这意味着：

一个独立的无线收发器和电池组件可供两只手套使用，节省了使用空间和耗电量。

最多可同时使用4个无线模块（8只手套）。

1.5.技术参数

5DTDataGlove5Ultra

5DTDataGlove14Ultra

材质 

传感器解析度

曲形传感器

黑色合成弹力纤维

12-bitA/D（典型范围：

10bits）

基于纤维光学

总共5个传感器

每个手指1个传感器，测量指节

和第一个关节

黑色合成弹力纤维 

12-bitA/D（典型范围：

10bits）

基于纤维光学

总共14个传感器 

每个手指2个传感器，一个测量

指节另一个测量第一个关节

在手指之间可展开传感器

全速率的USB1.1

RS-232（可选的串口设备）

接口

全速率的USB1.1 

RS-232（可选的串口设备）

1.6.SDK和GloveManager工具

5DTDataGloveUltra系列的跨平台SDK兼容Windows、Linux、UNIX操作系统。

正如其包含的Windows版本的GloveManager工具软件，它们具备以下功能：

●手指运动检测

●手套数据记录

●同时支持多副手套

●基于TCP/IP数据传输的远程操作

●姿势自动校正

●微调

●新建、保存、加载

2.WiseGlove手套

2.1.简介

WiseGlove系列手套型号有5传感，14传感，18传感，每个型号都分左手和右手。

常用于测量人手指动作，如搓捻、对掌等动作，广泛应用于人手的运动捕捉，游戏动作制作，医学人手功能评定，机械手同步控制。

5传感器每个手指上一个传感器，简单抓握是可以的（无法识别手指弯曲），14传感器以上，每个关节都有一个传感器，可实现手指弯曲。

15和19传感器可以识别搓捻。

2.2.产品型号

产品分左手和右手型号，产品序列号格式为DG05SXXXL或者DG05SXXXR，对于无线产品产品序列号格式为DG05WXXXL或者DG05WXXXR。

2.3.一般功能

可以实时捕捉人手的运动，并同步驱动3D动画人手的运动；也可以摸拟像鼠标对应用中的物体选取、移动、旋转等操作；还可以模拟游戏摇杆把人手姿态准确实时地传递给虚拟环境，而且能够把与虚拟物体的接触信息反馈给操作者。

使操作者以更加直接，更加自然，更加有效的方式与虚拟世界进行交互，大大增强了互动性和沉浸感。

2.4.数据传输接口

全线WISEGLOVE数据手套支持的数据接口：

手套型号

WIFI

蓝牙

USB

RS232

WISEGLOVE5

√

√

√

√

WISEGLOVE14

√

√

√

√

WISEGLOVE15

√

√

√

√

WISEGLOVE18

√

×

√

√

WISEGLOVE19

√

×

√

√

2.5.开发接口

免费提供基于C++、C#WINDOWSSDK，基于OPENGL的骨骼动画演示程序,虚拟人手3D模型及调用示例源代码。

2.6.可适用哪些开发平台

程序语言方面，可以适用C++,C#,JAVA程序开发

虚拟现实软件平台方面，可以适合大多数3D虚拟现实软件或者仿真开发平台，例如UNITY3D, MULTIGENVEGA, VIRTOOLS,WTK,OSG,VRPN等。

2.7.主要参数

5传感器

 面料

合成弹力纤维布+魔术扣

 传感器技术

光纤传感器

 传感器数量

5个

 传感器精度

12位数据精度（【0，4095】）

 静态精度

0.02度

 动态精度

0.2度

 数据更新率

120赫兹

 无线传输模块

 可选

 无线范围

20米

计算机接口

WIFI/USB/RS232/蓝牙可选

供电

DC 5V@100mA 

力反馈

可选

15传感器

 面料

合成弹力纤维布+魔术扣

 传感器技术

光纤传感器

 传感器数量

15个

 传感器精度

12位数据精度（【0，4095】）

 静态精度

 0.02度

 动态精度

 0.2度

 数据更新率

70赫兹

 无线传输模块

 可选

 无线范围

20米

计算机接口

WIFI/USB/RS232

供电

DC 5V@200mA 

力反馈

 可选

2.8.其它问题

手套本身只能识别手势，不具备位置追踪，可搭配一下设备手的跟踪位置和手的旋转。

超声波的方案

手掌旋转可使用位置跟踪器

3.PolhemusG4电磁式位置追踪器

3.1.简介

G4为一款设计紧凑、高度精确的无线电磁6自由度动作跟踪器。

得益于美国 Polhemus公司颇负盛名的交流电磁跟踪技术，系统提供实时运动测量和精确的动作跟踪，其轻巧的体积使您可以做到一手在握。

像一部手机，可以别在皮带上。

G4提供无需电缆的动作跟踪，支持完全的行动自由。

小巧轻质的传感器很容易连接至手、头或脚部-允许快速进行设置，没有任何羁绊，是动态环境中动作跟踪的理想之选。

3.2.产品规格

3.3.技术特征

Ø无线电磁6自由度动作跟踪器

Ø提供无漂移、高度准确的数据结果，具有可重复的跟踪性能

Ø拥有足够精细的分辨率，可供衡量即便是最细微的动作变化–无需封闭现场

Ø10小时以上的电池续航时间

3.4.其它

一般配备电磁位置追踪器，配两个传感器（最多支持四个），传感器绑在手套上，电磁位置追踪器附近不能有金属

4.第一代Kinect体感识别

4.1.简介

KinectforXbox360，简称Kinect，是由微软开发，应用于Xbox360主机的周边设备。

它让玩家不需要手持或踩踏控制器，而是使用语音指令或手势来操作Xbox360的系统界面。

它也能捕捉玩家全身上下的动作，用身体来进行游戏（只能识别两个人的骨骼数据），带给玩家“免控制器的游戏与娱乐体验”。

4.2.硬件

Kinect有三个镜头，中间的镜头是RGB彩色摄影机，用来采集彩色图像。

左右两边镜头则分别为红外线发射器和红外线CMOS摄影机所构成的3D结构光深度感应器，用来采集深度数据（场景中物体到摄像头的距离）。

彩色摄像头最大支持1280*960分辨率成像，红外摄像头最大支持640*480成像。

Kinect还搭配了追焦技术，底座马达会随着对焦物体移动跟着转动。

Kinect也内建阵列式麦克风，由四个麦克风同时收音，比对后消除杂音，并通过其采集声音进行语音识别和声源定位。

4.3.产品型号

市面上共两种型号：

ØKinectforXbox，应用于Xbox360主机。

ØKinectforWindows，只能应用于Windows7上。

这两种型号外光上没有区别，只有Log不同。

KinectforWindows的USB线更短一些。

4.4.软件开发环境

4.4.1.非官方组合

ØCLNUIPlatform

由NUI的AlexP开发（他开发的其他著名产品包括PS3的windows驱动），目标平台是windows7，能够获取彩色摄像头，深度传感器以及加速度传感器数据，使用简单方便。

ØOpenKinect/libfreenect

由号称第一个破解Kinect的HectorMartin发起，目标平台是LinuxandMac。

因为很多geek都是Mac的拥趸，所以开发参与者众多，不仅仅是个可以获得数据的driver，geek们还写了其他高级的东西，比如我前面提到的骨骼化，将彩色摄像头作为纹理贴在深度数据上等等。

ØOpenNI

OpenNI（opennaturalinterface开放自然交互）是一个多语言，跨平台的框架，它定义了编写应用程序，并利用其自然交互的API。

从名字判断其终极目标大约是实现少数派报告的效果，从目前放出来的一些demo，恐怕已经超越了这个终极目标。

它不是专为Kinect开发，但有Kinect的生产商PrimeSense的支持。

这个感觉也是目前相对来说用的比较多的非官方组合：

SensorKinect+NITE+OpenNI；其中SensorKinect是Kinect的驱动。

NITE是PrimeSense提供的中间件，可以分析Kinect读取的资料，输出人体动作等等。

4.4.2.微软官方SDK

Kinect对于Windows平台上的开发却一直只能使用非官方的解决方案（上面所说），例如NKinect配合CLNUISDK；但是微软在2011年6月推出了KinectforWindowsSDKBeta，特别是可以使用C#与.NETFramework4.0来进行开发。

KinectforWindowsSDK主要是针对Windows7设计，内含驱动程序、丰富的原始感测数据流程式开发接口、自然用户接口、安装文件以及参考例程。

KinectforWindowsSDK可让使用C++、C#或VisualBasic语言搭配MicrosoftVisualStudio2010工具的程序设计师轻易开发使用。

4.5.主要参数

Ø感应器：

颜色和深度感应镜头，语音麦克风阵列，倾斜传感器机动调整。

Ø可视范围：

水平视角：

57度，垂直视角：

43度，机身转动范围：

±27度，传感深度范围：

1.2-3.5米。

Ø人物追踪：

最多能同时追踪六个玩家，但是只有两个玩家可以同时操作。

Ø深度感应镜头：

320×240，16bit，30fps 

Ø颜色感应镜头：

640×480，32bit，30fps 

Ø音效：

16bit，16khz 。

支持Xbox LIVE，群组聊天和游戏中的语音聊天，回声消除系统增强声音输入质量。

多语言语音识别。

5.第二代Kinect体感识别

5.1.简介

对于第一代KinectforWindows,第二代KinectforWindows感应器具备了更高的分辨率和色彩识别度，使识别更加精准，为开发者制作更精良的画面提供了良好支持。

通过更高的深度保真和大幅改进的噪声基底，第二代KinectforWindows传感器能够打造出空前的3D视觉效果。

5.2.主要功能和特性

特性

功能

潜在应用

提高身体，手势和关节的定位追踪

跟踪人数可多达6人，每人25个关节，其中包括新的关节部位如手指尖，拇指，肩膀中部，它能提高软结缔组织和身体定位，你会得到更清晰准确的解剖学上的交互位置，更准确的avateering，形象更加栩栩如生。

医疗、健身、教育培训、娱乐、游戏、电影、和通信领域的场景。

支持WindowsStore

现在，您可以用您已知的工具创建WindowsStore应用程序并将它们提供给广大的消费受众。

您可以在WindowsStore陈列并出售您的第二代Kinect应用程序。

UnityPro支持

不仅仅是游戏，UnityPro提供了跨平台的快速原型。

使用现有工具跨平台开发和发布应用程序。

强大的工具支持

开发人员可随时利用KinectStudio增强的录制和回放功能进行开发，无需携带Kinect感应器。

可视化手势生成器使得开发人员能够使用机器学习的技术去开发能够被系统识别和使用的自定义手势。

这些功能将提高生产力，减少成本。

无需携带Kinect感应器，创建自定义手势,减少原型和测试解决方案的时间。

高级人脸追踪

分辨率提高20倍，应用程序能够捕捉1000点网格的逼真人脸图像。

开发更多逼真的虚拟形象。

多应用并行支持

改进的多应用支持多个应用程序同时访问一个感应器。

例如，通过零售行业应用程序和商业智能应用程序访问同一个感应器，您可以在客户使用Kinect的同时，实时分析数据。

5.3.感应器主要功能和特性

特性

功能

潜在应用

增强的骨骼追踪

增强的深度图像保真度和软件的改进为骨骼追踪带来了一系列增强功能。

。

除了实现现在跟踪的6个完整骨骼（第一代感应器跟踪2个骨骼）和每人25个关节（第一代感应器跟踪20个关节）外，跟踪的姿势更为精确和稳定，跟踪的视野也更为广阔。

姿势评估稳定准确，便捷交互、更多参与互动。

深度感知

512x484

30Hz

FOV:

70x60

深度识别范围:

.5–4.5meters

基于高保真图像数据和优化的噪音处理，第二代感应器提供了更高质量的三维图像。

所有物体包括微小物体的图像都变得更加清晰。

骨骼追踪的稳定性也得到了提升。

进一步增强健身、医疗、娱乐业应用场景的三维可视化效果。

1080p彩色相机 30Hz

（弱光条件下为15Hz）

彩色相机捕捉漂亮的1080P视频,可在同一个屏幕以同样的分辨率显示，支持要求宽阔视野的强大场景。

除了增强视频交流和视频分析应用程序外，还提供更高质量、现实增强场景、数字标牌等。

开发高质量的增强现实场景。

例如，零售业、博物馆、厅堂和公共区域的数字标牌。

新增主动红外线512x484,30Hz

红外感应器除了赋予第二代KinectforWindows感应器黑暗中可见功能外，还产生了独立于可见光的视场，您现在同时使用红外和颜色。

新的红外功能启用了新的机器学习应用程序,如在不同光照条件下的人脸识别。

更宽广的视野

相机利用宽广的视野能够捕捉到更大范围的图像。

因此，用户在离摄像头更近的时候仍然能保留在视野内，摄像头在更大的范围内能有效的工作。

在零售场景中，例如，感应器可以被放置在墙上，在一个更大的区域内跟踪更多的人，进行更多样化和有效的交互。

5.4.价格

微软官方认证淘宝店

XboxOne专用Kinect感应器+用于Windows的Kinect适配器：

1459￥

6.LeapMotion体感控制器

6.1.简介

LeapMotion是面向PC以及Mac的体感控制器制造公司Leap于2013年2月27日发布的体感控制器LeapMotion，于2014年8月30日正式登陆中国，中文名为“厉动”。

支持Windows7，Windows8以及MacOSX10.7和10.8。

6.2.功能

Ø多手运动：

移动，旋转和缩放。

双手做个转方向盘的动作，LEAP会检测到旋转（Rotation）。

双手相互靠近或远离，LEAP会检测到缩放（Scale）。

Ø单手运动：

移动，旋转和张合（手掌张开的程度）

Ø手型：

把手自然张开，会形成一个曲面，LEAP可以检测到这个曲面的位置，法线和移动速度。

Ø手指和类似手指的工具（比如握着笔）：

包括单指的长度，宽度，指向，指尖的位置和速度。

但握着笔的时候，识别效果比单个手指差点。

6.3.参数指标

Ø产品重量：

45g

Ø产品尺寸：

80*30.3*12.7mm

Ø特色功能：

8立方英尺交互范围三维空间（约合0.22立方米的），USB设备内置传感器，摄像头，追踪多个物体识别手势

Ø帧率：

dataFPS达到115

Ø检测范围：

LeapMotion视野是集中在设备上方的一个倒置的金字塔。

LeapMotion检测的有效范围是约25毫米至600毫米（1英寸到2英尺）

6.4.缺点

Ø可检测范围太小，最小距离2.5厘米，最大距离60厘米。

Ø有线连接，被USB线束缚在固定的位置

Ø不是真正意义上的立体识别。

Leap Motion的主机仅限于垂直方向识别双手，当双手交错，或五个手指垂直与Leap Motion主机时，并不能正确辨认，而且容易受到干扰

7.GloveOne体感交互手套

7.1.简介

GloveOne手套能让用户感受并触摸从屏幕上或是虚拟现实头盔中看到的任何虚拟对象。

举个例子，如果屏幕上显示了一个虚拟苹果，只要带上Gloveone手套，你就可以感受到它的形状和重量，以及其他所有物理特征，甚至还可以体验一下敲碎苹果的感觉。

 实际上，Gloveone是把触觉转化成了震动感。

在Gloveone手套上的手掌与指尖部位，安装了制动器，它们可以按照不同的频率和强度独立震动，模拟出精准的触感。

7.2.产品特征

Gloveone手套内置了9轴惯性测量单元传感器，因此用户可以利用相关数据进一步提升使用体验。

此外，用户只需简单地触碰一下手指，就可以执行操作命令。

在手掌、大拇指、食指、以及中指上有四个传感器，可以监测彼此间的交互，所以用户只要带上手套就能在虚拟现实环境中做很多操作，比如在游戏中开枪，抓住掉落的花瓣，或是控制操作菜单。

相对于手势操作，这种手指操控精准度更高。

ØGloveOne的连接方式有两种,一种是USB连接,另一种是蓝牙连接。

Ø从官方的用户手册中看到，目前只支持Windows8.1

7.3.兼容性

Gloveone的关键技术是触觉反馈，现在它还不支持空间追踪功能，而是依靠像LeapMotion或IntelRealSense这样的辅助传感器来追踪手部运动，不过，Gloveone可以与市面上绝大多数运动传感设备进行整合使用，比如微软的kinect，OpenCV等等。

Gloveone+Leap Motion+Oculus