Kinect2.0获取关节姿态（Joint Orientation）

Bones Hierarchy

　　骨骼层次结构从SpineBase作为根节点开始，一直延伸到肢体末端（头、指尖、脚）：

　　层级结构如下图所示：

　　通过IBody::GetJointOrientations函数可以获取到关节的姿态：

HRESULT = pBody -> GetJointOrientations(_countof(joints), jointOrientations);

　　关节姿态是一个结构体，其中包含了代表姿态的四元数部分：

typedef struct _JointOrientation {
    JointType JointType;
    Vector4 Orientation;  // quaternion
} JointOrientation;

　　这里要搞清楚很关键的一点就是姿态是相对于哪个坐标系来描述的以及坐标系是如何定义的。网上说法不一（根本就找不到一个官方的解释...），MSDN论坛上有些人说是相对于父节点来描述的，那样的话要获得某一节点的绝对姿态必须遍历骨骼层次结构直到根节点，并将遍历路径上的旋转矩阵（四元数）相乘，以获得相对于固定坐标系的姿态矩阵. To calculate the absolute orientation of each bone, multiply the rotation matrix of the bone by the rotation matrices of the parents (up to the root joint). 不过也有讨论说这个姿态就是摄像机坐标下的，而不是相对于父节点的。如果是这样的话就省去了很多中间计算步骤。下面进行测试来看看关节姿态到底是怎么描述的：

　　1. 末端节点（Head、HandTip、Thumb、Feet）不含有姿态信息，这些关节返回的四元数各分量都为0：

　　2. 所有的关节姿态描述都以摄像机坐标系为参考，当人体站正朝向Kinect时SpineBase关节处的坐标系如下图所示。此时返回的关节四元数理论上应为(w,x,y,z)=(0,0,1,0)，对应的Z-Y-X欧拉角为(180°,0,180°)或(0,180°,0)

　　站正后进行测试，输出SpineBase关节的四元数，可以看出与理论结果很接近：

　　下面我保持身体竖直，绕着从头顶到脚底的轴线(Y轴)旋转一定角度，将SpineBase关节的姿态四元数转换成欧拉角并记录在CSV文件中。下图是根据原始数据绘制的曲线图，可以看出我在绕Y轴旋转身体时X轴和Z轴角度是没有太大变化的（由于Kinect精度所限和各种噪声干扰也不可能一直是180°），而Y轴角度数据有明显的线性增长趋势，对应了我身体的匀速转动：