Leap Motion控制器工作原理

Leap Motion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，

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Leap Motion参数

Leap遵循右手坐标系，坐标系中单位与世界中一毫米相对应，坐标原点是设备的中心。
XZ轴组成水平的一个平面，X轴指向设备的长边，Y轴竖直，向上为正方向！Z轴相对屏幕向外是正方向

Hands——所有的手
　　Pointables——所有作为 Pointables的手指和工具
　　Fingers——所有的手指
　　Tools——所有的工具
　　Gestures——所有的手势包括开始、结束或者在进行中的

您的一只手，有 29 块骨头、29 个关节、123 根韧带、48 条神经和 30 条动脉。Leap Motion 控制器也几乎完全掌握这一技术。
控制器可追踪全部 10 只手指，精度高达 1/100 毫米。
Leap Motion 控制器以超过每秒 200 帧的速度追踪您的手部移动

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LM原理

LM控制器采用立体视觉原理，配备双摄像头的控制器如同人眼一样，能够对空间物体进行坐标定位。为了方便理解，大家可以试着快速轮流闭合左右眼，可以看到物体的位置会发生平移，这就是视差。一旦出现视差，就可以在人脑中产生空间纵深的感觉，这就是3D电影的基本工作原理。电影在制作的时候分别拍摄给左右眼看的画面，人为制造视差，所以在观看平面画面时会产生三维空间错觉。当然这个视差是不能随意定义的，必须和人眼瞳孔的间距匹配起来，我们称之为基线长度。不同年龄、性别、种族的人群的视觉基线长度都略有差别，所以3D电影不一定适合所有人群观看。

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这种应用于立体视觉的测量方法，我们称之为三角测量法。三角测量法是用于定位目标空间位置最常用和最基本的方法，应用场合小到我们常见的Kinect、激光反求等，大到飞机装配等高精度作业环境。在LM控制器的双摄像头基线距离固定后，就可以进行设备校准。校准后的控制器可以精确计算出目标相对于摄像头的空间坐标。

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在了解LM控制器的基本工作原理后，下面我们讲讲控制器的工作过程。当我们把手伸到控制器的工作区时，两个摄像头需要同时捕捉目标，并且实时计算目标的视差，就可以得到它的空间信息。这里我们所说的目标是指已经过滤后的目标信息，如指尖和掌心，所以大家不要再想着可以通过控制器来做三维扫描，这是办不到的。控制器的工作区域必须是双摄像头的公共视场区域，所以过于复杂的多点姿势操作控制器是无法识别的。

照明部分。为了更加方便地识别目标，控制器上的LED灯需要对目标进行照明，加强目标与背景的亮度对比，使之更容易识别，同时使设备在光线较暗的环境中也可以使用。相反，如果在室外有太阳或者红外光较充分的地方，会影响控制器的正常使用。

计算效率。LM在算法上主要采用了TBD技术。该技术的一大优点就是能够准确跟踪目标，但是缺点是对于内存有一定压力，而且也会需要一定的计算量，况且还采用了高帧率的双摄像头。根据官方的动态来看，未来LM会通过数学模型的优化再来降低CPU的占用资源。