Интерфейс фонарика.
Главной сложностью при использовании оптических систем захвата движения является необходимость установки нескольких камер вокруг рабочей области и проведение процесса калибровки. Даже с учётом того, что необходимо осуществлять лишь захват движений рук, с учётом того, что руки пользователь держит перед собой (т.е. они всегда видны), требуется использовать как минимум две камеры. Выходом может являться закрепление камер на некотором жёстком каркасе, но можно поступить гораздо проще: сделать источник света не точечным, а протяжённым. Это позволить вычислять расстояние до маркера, опираясь на изменение видимых размеров источника света, а значит, для определения трёхмерного положения достаточно использовать всего одну камеру. Единственную же камеру можно размещать совершенно произвольно, не выполняя при этом какой-либо калибровки.
В качестве дешёвого протяжённого источника света был выбран
обыкновенный карманный фонарик. В качестве датчика света используется стандартная веб-камера. Поскольку веб-камера и фонарик работают в видимом оптическом диапазоне, в кадре может находиться множество других источников света, таких как окна, лампы, экраны компьютеров.
Чтобы облегчить выделение светового пятна фонарика в изображении, на фонарик одевается цветная бумага (что, кстати, предотвращает ослепление фонариком веб-камеры и других людей). Автором использовалась бумага красного цвета, хотя это и не имеет принципиального значения. В случае захвата движения двух рук используются идентичные фонарики, прикрытые бумагой одинакового цвета.
Интерфейс
фонарика Рис
4.
Интерфейс фонарика является недорогим (менее $30), простым в установке (единственная камера устанавливается произвольным образом) и простым в использовании. Процесс подготовки к работе ограничивается выставлением яркости камеры на минимальное значение (благодаря чему становится различим цвет источников света, а прочие объекты превращаются в чёрные силуэты). Однако, несмотря на простоту и примитивность, данная система способна не только определять трёхмерное положение фонарика, но и вычислять его ориентацию в пространстве (т.е. вектор, в направлении которого смотрит фонарик) [1].
Более подробное описание и результаты исследования касательно интерфейса фонарика можно прочитать в [9].
Модифицированный интерфейс фонарика.
Оригинальный интерфейс фонарика, предложенный Александром Зыряновым, был несколько изменен, а именно:
Мы отказались от идеи использовать язык жестов для взаимодействия с объектами.
Было решено остановиться на использовании одного фонарика в качестве манипулятора (автор как один из вариантов предлагал использование двух фонариков).
Фонарик был соединен с обычной мышью. Для нашего исследования использовался фонарик небольших размеров и беспроводная мышь для ноутбука. Оба манипулятора были соединены липкой лентой в один, так чтоб его было удобно держать в руке и нажимать кнопки мыши и кнопку включения фонарика.
Было решено задействовать кнопку включения/выключения фонарика, для внесения дополнительных преимуществ манипулирования.
Остановимся подробнее на последнем изменении. Одним из достоинств мыши, являлось то что, при достижение манипулятором края коврика (стола) его можно было поднять, перенести на удобное место, и продолжить перемещение объекта (курсора), получив, таким образом, неограниченную амплитуду манипуляций. Последнее изменение в работе фонарика позволяет получить то же самое преимущество, только вместо поднятия мыши теперь нужно отключать фонарик.
В итоге получаем манипулятор обладающий достоинствами первоначального варианта интерфейса фонарика (простота установки и дешевизна), а также достоинствами компьютерной мыши (универсальность и удобство). Такие характеристики как точность и быстрота отклика полностью совпадают с интерфейсом фонарика, подробнее можно прочитать в [9].
Получившейся манипулятор лишён основных недостатков его конкурентов, описанных выше, однако имеет несколько своих:
При работе с интерфейсом фонарика рука оператора всегда должна находится навесу, что делает невозможным длительную работу с ним.
Данный интерфейс в значительной мере уступает в точности устройствам, описанным выше.