【翻译】Kinect v2程序设计(C++) Depth编
Kinect SDK v2预览版，取得Depth数据的方法说明。
上一节，介绍了通过使用Kinect for Windows SDK v2预览版（以下简称为，Kinect SDK v2预览版）从Kinect for Windows v2开发者预览版（后面称，Kinect v2 预览版）取得Color的方法。
这一节，介绍的是从Kinect取得Depth数据的方法。
Depth传感器
Kinect搭载Depth传感器，可以取得Depth数据（和传感器的距离信息）。
Kinect v1，可以读取投射的红外线pattern，从pattern的变形获取Depth的信息，搭载了「Light Coding」方式的Depth传感器。
Kinect v2预览版，通过从投射的红外线脉冲反射回来的时间来获得Depth的信息，变更为「Time of Flight(ToF)」方式的Depth传感器。
「Light Coding」是以色列PrimeSense公司的Depth传感技术。详细请参照专利信息，美国申请专利公开（US 2010/0118123 A1）- Depth Mapping using Projected Patterns。
「Time of Flight(ToF)」是美国微软公司收购的拥有Time of Flight(ToF)方式的Depth传感技术的公司（3DV Systems公司，Canesta公司），一般认为使用的是这个技术。
Depth数据的分辨率，Kinect v1是320×240，不过，Kinect v2预览版提升为512×424。另外，深度方向的分辨率也提高了。
可以取得Depth的数据范围，Kinect v1是0.8～4.0[m]的范围， Kinect v2预览版可以取得0.5～4.5[m]的范围。
上面说的是Default Mode的Depth数据范围。Kinect v1提供了取得近距离的Depth数据的Near Mode（0.4～3.0[m]）和取得远距离Depth数据的Extended Depth（～约10.0[m]）。但是，偏离Default Mode的范围的Depth数据的精度会下降。
这节，介绍从Depth传感器取得Depth数据的方法。
图1「Light Coding」方式和「Time of Flight(ToF)」方式的差异（Depth传感器的工作原理的图像）
示例程序
Kinect SDK v2预览版取得Depth数据，可视化展示的示例程序。上一节的介绍的数据取得阶段的摘录解说。这个示例程序的全部内容，在下面的github里全部公开了。
图2 Kinect SDK v2预览版的数据取得流程(重发)
「Sensor」
取得「Sensor」
// Sensor IKinectSensor* pSensor; ……1 HRESULT hResult = S_OK; hResult = GetDefaultKinectSensor( &pSensor ); ……2 if( FAILED( hResult ) ){ std::cerr << "Error : GetDefaultKinectSensor" << std::endl; return -1; } hResult = pSensor->Open(); ……3 if( FAILED( hResult ) ){ std::cerr << "Error : IKinectSensor::Open()" << std::endl; return -1; }
列表1.1 相当于图1「Sensor」的部分(重发)
1 处理Kinect v2预览版的Sensor接口。
2 取得默认的Sensor。
3 打开Sensor。
「Source」
从「Sensor」取得「Source」。
// Source IDepthFrameSource* pDepthSource; ……1 hResult = pSensor->get_DepthFrameSource( &pDepthSource ); ……2 if( FAILED( hResult ) ){ std::cerr << "Error : IKinectSensor::get_DepthFrameSource()" << std::endl; return -1; }
列表1.2 相当于图1「Source」的部分
1 取得Depth Frame的Source接口。
2 从Sensor取得Source。
Kinect SDK v1，要取得Depth数据主要是利用可以同时取得的Depth和Player(人体区域)的「Stream」。因此，必须要有Depth数据和Player数据的分割处理。（注：Kinect SDK v1提供2种方式来处理Depth和Player Index，老的方法返回一组USHORT，通过位移分离两者；新的方法返回各为2个USHORT的结构）
Kinect SDK v2预览版，Depth和BodyIndex（相当于Kinect SDK v1的Player）分别作为「Source」取得，关于BodyIndex在下一节介绍。
Kinect SDK v1也准备了取得Depth的「Stream」，因为获取Player和Skeleton(人体姿势)数据的情况也很多，主要可以同时取得Depth和Player的「Stream」。
「Reader」
「Source」从打开「Reader」。
// Reader IDepthFrameReader* pDepthReader; ……1 hResult = pDepthSource->OpenReader( &pDepthReader ); ……2 if( FAILED( hResult ) ){ std::cerr << "Error : IDepthFrameSource::OpenReader()" << std::endl; return -1; }
列表1.3 相当于图1「Reader」的部分
1 取得Depth Frame的Reader接口。
2 从Source打开Reader。
「Frame」～「Data」
从「Reader」取得最新的「Frame」。
int width = 512; ……1 int height = 424; ……1 unsigned int bufferSize = width * height * sizeof( unsigned short ); ……2 cv::Mat bufferMat( height， width， CV_16SC1 ); ……3 cv::Mat depthMat( height， width， CV_8UC1 ); ……3 cv::namedWindow( "Depth" ); while( 1 ){ // Frame IDepthFrame* pDepthFrame = nullptr; ……4 hResult = pDepthReader->AcquireLatestFrame( &pDepthFrame ); ……5 if( SUCCEEDED( hResult ) ){ hResult = pDepthFrame->AccessUnderlyingBuffer( &bufferSize， reinterpret_cast<UINT16**>( &bufferMat.data ) ); ……6 if( SUCCEEDED( hResult ) ){ bufferMat.convertTo( depthMat， CV_8U， -255.0f / 4500.0f， 255.0f ); ……7 } } SafeRelease( pDepthFrame ); // Show Window cv::imshow( "Depth"， depthMat ); if( cv::waitKey( 30 ) == VK_ESCAPE ){ break; } }
列表1.4 相当于图1「Frame」，「Data」的部分
1 Depth数据的尺寸(512×424)。
这里为了简化说明，画像尺寸用硬代码来设定，示例程序可以Source取得着Frame信息。
2 Depth数据的尺寸。
3 为了处理Depth数据而准备的OpenCV的cv::Mat类型。
「bufferMat」是16bit的原始的Depth数据，「depthMat」为了作为图像显示，把Depth数据储存到8bit的范围里的处理。
「CV_16SC1」，是把无符号16bit整数(16S) 放入1个channel(C1)并列来表现1个像素的数据格式。（注：应该是CV_16UC1才对）
「CV_8UC1」，是表现无符号8bit整数 (8U)的数据格式。
4 取得Depth数据的Frame接口。
5 从Reader取得最新的Frame。
6 从Frame取得Depth数据。
取得Depth数据存储数组的指针。这里为了Depth数据可视化，方便变化处理，用cv::Mat类型来获取。
7 为了显示Depth数据图像，从16bit转换为8bit。
如果得到「Frame」，就可以把取出Depth数据，作成图像来可视化。
取出的Depth数据，像图3一样以16bit(0～4500)为1像素来构成。
因为这样的图像不能显示（注：OpenCV只能显示8bit的图像数据），需要把格式转化为8bit(0～255)的范围。示例程序，使用cv::Mat的转换命令（cv::Mat::convertTo()）把离传感器距离近的显示很白(255)，远的显示为很黑(0)的方式来转化。
图3 Depth数据的排列
运行结果
运行这个示例程序的话，在Kinect v2预览版取得深度图像，就像图4一样。
图4 运行结果
总结
本节介绍了通过Kinect SDK v2预览版取得Depth数据的示例程序。下一节介绍取得BodyIndex数据的示例程序。
