middleware/src/Tracking/KinectMain.cs
changeset 0 6fefd4afe506
child 3 92f19af39024
--- /dev/null	Thu Jan 01 00:00:00 1970 +0000
+++ b/middleware/src/Tracking/KinectMain.cs	Fri Mar 09 14:52:11 2012 +0100
@@ -0,0 +1,455 @@
+/*
+ * Projet : KINECT PROJECTS
+ * Module : MIDDLEWARE
+ * Sous-Module : Tracking
+ * Classe : KinectMain
+ * 
+ * Auteur : alexandre.bastien@iri.centrepompidou.fr
+ * 
+ * Fonctionnalités : Récupère les trames de données de la Kinect, les squelettes détectés via le SDK 1.0 de Microsoft.
+ * Interprète ces trames de façon à afficher le flux vidéo couleurs, et récupérer la distance de l'utilisateur et les
+ * noeuds de son squelette. Lance des événements lorsque la main gauche/droite entre dans/quitte le champ.
+ * Envoie des données au sous-module de debug de manière a afficher un retour visuel sur la position de l'utilisateur,
+ * son squelette, la détection de ses mains.
+ */
+
+using System;
+using System.Collections.Generic;
+using System.Linq;
+using System.Text;
+using System.Windows;
+using System.Windows.Controls;
+using System.Windows.Data;
+using System.Windows.Documents;
+using System.Windows.Input;
+using System.Windows.Media;
+using System.Windows.Media.Imaging;
+using System.Windows.Navigation;
+using System.Windows.Shapes;
+using System.Drawing;
+using System.Windows.Media.Media3D;
+using Microsoft.Kinect;
+
+using Coding4Fun.Kinect.Wpf;
+using System.ComponentModel;
+
+using Trakers.Debug;
+using Tuio;
+using Trakers.Communication;
+using System.IO;
+using Trakers.Tracking.Gestures;
+using Trakers.Tracking.Events;
+using System.Configuration;
+using Kinect.Toolbox;
+
+namespace Trakers.Tracking
+{
+    //Il s'agit des fonctions permettant d'appeler les fonctions des événements Main droite/gauche entre/quitte le champ.
+    public delegate void LeftHandTrackedHandler(object o, LeftHandTrackedEventArgs e);
+    public delegate void RightHandTrackedHandler(object o, RightHandTrackedEventArgs e);
+    public delegate void LeftHandQuitHandler(object o, LeftHandQuitEventArgs e);
+    public delegate void RightHandQuitHandler(object o, RightHandQuitEventArgs e);
+    //Il s'agit des fonctions permettant d'appeler les fonctions des événements Swipe left/right/up/down.
+    public delegate void SwipeHandler(object o, SwipeEventArgs e);
+
+    public class KinectMain
+    {
+        //Fenêtre de debug.
+        private Debug.DebugWindow debug;
+        //Squelettes (Il y en a 6 par défaut).
+        private Skeleton[] skeletons;
+        //Caméra infrarouge (sensor) de la Kinect.
+        private KinectSensor kinectSensor;
+
+        //Détecteur de gestes.
+        private SwipeDetector swipeDetector;
+
+        //Distances min/max délimitant le champ de recherche.
+        private float minDistHands;
+        private float maxDistHands;
+
+        //Serveur TUIO pour la connexion du Middleware vers le Front Atelier.
+        private Server server;
+
+        //Les événements des mains pour la recherche.
+        public static event LeftHandTrackedHandler LeftHandTrackedEvent;
+        public static event RightHandTrackedHandler RightHandTrackedEvent;
+        public static event LeftHandQuitHandler LeftHandQuitEvent;
+        public static event RightHandQuitHandler RightHandQuitEvent;
+        //Les événements swipe.
+        public static event SwipeHandler SwipeEvent;
+            
+        //Voici les ID des noeuds d'un squelette.
+        private int hipCenterID = 0, spineID = 1, shoulderCenterID = 2, headID = 3;
+        private int shoulderLeftID = 4, elbowLeftID = 5, wristLeftID = 6, handLeftID = 7;
+        private int shoulderRightID = 8, elbowRightID = 9, wristRightID = 10, handRightID = 11;
+        private int hipLeftID = 12, kneeLeftID = 13, ankleLeftID = 14, footLeftID = 15;
+        private int hipRightID = 16, kneeRightID = 17, ankleRightID = 18, footRightID = 19;
+
+        /*
+        *  Initialisation de la classe principale.
+        *  Affiche l'écran de debug dans lequel on voit la distance à la Kinect,
+        *  les mains détectées et le squelette de l'utilisateur.
+        */
+        public KinectMain()
+        {
+            //On crée la fenêtre de debug.
+            debug = new Debug.DebugWindow(this);
+            
+            //On crée le détecteur de gestes.
+            swipeDetector = new SwipeDetector();
+
+            //On tente de charger les paramètres du fichier params.ini.
+            //Si on n'y arrive pas, on affiche une erreur et on charge les paramètres par défaut.
+            if (!loadParameters())
+            {
+                debug.ExceptionLbl.Content = "Impossible de charger les paramètres. Paramètres par défaut.";
+                //Distances de détection des mains par défaut pour la recherche (ici de 1m à 2m de la Kinect).
+                minDistHands = (float)1.0;
+                maxDistHands = (float)1.5;
+            }
+            else if (maxDistHands <= 0 || minDistHands <= 0 || maxDistHands > 4 || minDistHands > 4 || minDistHands >= maxDistHands)
+            {
+                debug.ExceptionLbl.Content = "Paramètres incorrects. Paramètres par défaut.";
+                //Distances de détection des mains par défaut pour la recherche (ici de 1m à 2m de la Kinect).
+                minDistHands = (float)1.0;
+                maxDistHands = (float)1.5;
+            }
+
+            //On affiche la fenêtre de debug.
+            try
+            {
+                debug.ShowDialog();
+            }
+            catch(Exception){}
+        }
+
+        /*
+        *  Initialisation du sensor de la Kinect.
+        */
+        public void KinectInitialization()
+        {
+            try
+            {
+                //On sélectionne la première kinect détectée.
+                kinectSensor = KinectSensor.KinectSensors.FirstOrDefault(s => s.Status == KinectStatus.Connected);
+                //La caméra couleur est activée avec une résolution 640x480 et un framerate de 30 FPS.
+                kinectSensor.ColorStream.Enable(ColorImageFormat.RgbResolution640x480Fps30);
+                //La caméra de profondeur est activée.
+                kinectSensor.DepthStream.Enable();
+                //Le squelette est activé.
+                kinectSensor.SkeletonStream.Enable();
+
+                //Quand le Middleware reçoit des trames de la Kinect, on va dans cette fonction.
+                kinectSensor.AllFramesReady += new EventHandler<AllFramesReadyEventArgs>(AllFramesReady);
+
+                //On démarre la Kinect.
+                kinectSensor.Start();
+                debug.ExceptionLbl.Content = "";
+            }
+            catch (System.Exception)
+            {
+                debug.ExceptionLbl.Content = "Kinect non connectée.";
+            }
+
+            //Pour les événements main gauche/droite entre dans/quitte le champ, on a 4 listeners.
+            //Fonction appelée lorsque la main gauche entre dans le champ de recherche.
+            LeftHandTrackedListener leftHandTrackedListener = new LeftHandTrackedListener();
+            LeftHandTrackedEvent += new LeftHandTrackedHandler(leftHandTrackedListener.ShowOnScreen);
+
+            //Fonction appelée lorsque la main droite entre dans le champ de recherche.
+            RightHandTrackedListener rightHandTrackedListener = new RightHandTrackedListener();
+            RightHandTrackedEvent += new RightHandTrackedHandler(rightHandTrackedListener.ShowOnScreen);
+
+            //Fonction appelée lorsque la main gauche quitte le champ de recherche.
+            LeftHandQuitListener leftHandQuitListener = new LeftHandQuitListener();
+            LeftHandQuitEvent += new LeftHandQuitHandler(leftHandQuitListener.ShowOnScreen);
+
+            //Fonction appelée lorsque la main droite quitte le champ de recherche.
+            RightHandQuitListener rightHandQuitListener = new RightHandQuitListener();
+            RightHandQuitEvent += new RightHandQuitHandler(rightHandQuitListener.ShowOnScreen);
+
+            //Fonction appelée lorsque l'utilisateur effectue un swipe right.
+            SwipeEventListener swipeListener = new SwipeEventListener();
+            SwipeEvent += new SwipeHandler(swipeListener.ShowOnScreen);
+
+            //On connecte le serveur à l'adresse locale sur le port 80.
+            server = new Server("127.0.0.1", 80);
+        }
+
+        /*
+        *  Fermeture du sensor de la Kinect.
+        */
+        public void KinectClose()
+        {
+            try
+            {
+                //On stoppe la Kinect.
+                kinectSensor.Stop();
+                //On met a zero l'image d'affichage et le serveur.
+                debug.DebugImage.Source = null;
+                //server = null;
+                debug.ExceptionLbl.Content = "";
+            }
+            catch (System.Exception)
+            {
+                debug.ExceptionLbl.Content = "Kinect non connectée.";
+            }
+        }
+
+        /*
+        *  Récupère le premier squelette.
+        */
+        Skeleton GetFirstSkeleton(AllFramesReadyEventArgs e)
+        {
+            using (SkeletonFrame skeletonFrameData = e.OpenSkeletonFrame())
+            {
+                if (skeletonFrameData == null)
+                    return null;
+                if ((skeletons == null) || (skeletons.Length != skeletonFrameData.SkeletonArrayLength))
+                    skeletons = new Skeleton[skeletonFrameData.SkeletonArrayLength];
+                skeletonFrameData.CopySkeletonDataTo(skeletons);
+
+                //On obtient le premier skelette.
+                Skeleton first = (from s in skeletons where s.TrackingState == SkeletonTrackingState.Tracked select s).FirstOrDefault();
+
+                return first;
+            }
+        }
+
+        /*
+        *  Récupère le squelette le plus proche.
+        */
+        Skeleton GetNearestSkeleton(AllFramesReadyEventArgs e)
+        {
+            using (SkeletonFrame skeletonFrameData = e.OpenSkeletonFrame())
+            {
+                if (skeletonFrameData == null)
+                    return null;
+                if ((skeletons == null) || (skeletons.Length != skeletonFrameData.SkeletonArrayLength))
+                    skeletons = new Skeleton[skeletonFrameData.SkeletonArrayLength];
+                skeletonFrameData.CopySkeletonDataTo(skeletons);
+
+                Skeleton s;
+                float minDist = (float)-1.0;
+                int minID = 0;
+                    
+                //Pour tous les squelettes.
+                for(int i = 0 ; i < skeletons.Count() ; i++)
+                {
+                    s = skeletons.ElementAt(i);
+                    //S'il est tracké.
+                    if(s.TrackingState == SkeletonTrackingState.Tracked)
+                    {
+                        //On récupère sa position et on obtient la distance min et l'ID du squelette qui est à la distance min.
+                        float dist = skeletons.ElementAt(i).Position.Z;
+                        if (minDist == -1)
+                        {
+                            minDist = dist;
+                            minID = i;
+                        }
+                        else if(minDist > dist)
+                        {
+                            minDist = dist;
+                            minID = i;
+                        }
+                    }
+                }
+
+                //On renvoie le skelette le plus proche.
+                return skeletons.ElementAt(minID);
+            }
+        }
+
+        /*
+        *  Récupère le squelette le plus proche.
+        */
+        private void AllFramesReady(object sender, AllFramesReadyEventArgs e)
+        {
+            //On ne calcule rien si la fenêtre de debug se ferme.
+            if (debug.isClosing())
+                return;
+
+            //On met à jour la vidéo de debug.
+            debug.RefreshVideo(e);
+            //On récupère le premier squelette tracké.
+            //Skeleton first = GetFirstSkeleton(e);
+            //On récupère le plus proche squelette tracké.
+            Skeleton first = GetNearestSkeleton(e);
+            //Si celui-ci n’est pas nul
+            if (first == null)
+                return;
+
+            //Si ce squelette est tracké (donc suivi et reconnu par la camera)
+            if (first.TrackingState == SkeletonTrackingState.Tracked)
+            {
+                //Ensemble des noeuds du squelette.
+                Joint hipCenter = getJoint(first, hipCenterID), spine = getJoint(first, spineID), shoulderCenter = getJoint(first, shoulderCenterID), head = getJoint(first, headID);
+                Joint shoulderLeft = getJoint(first, shoulderLeftID), elbowLeft = getJoint(first, elbowLeftID), wristLeft = getJoint(first, wristLeftID), handLeft = getJoint(first, handLeftID);
+                Joint shoulderRight = getJoint(first, shoulderRightID), elbowRight = getJoint(first, elbowRightID), wristRight = getJoint(first, wristRightID), handRight = getJoint(first, handRightID);
+                Joint hipLeft = getJoint(first, hipLeftID), kneeLeft = getJoint(first, kneeLeftID), ankleLeft = getJoint(first, ankleLeftID), footLeft = getJoint(first, footLeftID);
+                Joint hipRight = getJoint(first, hipRightID), kneeRight = getJoint(first, kneeRightID), ankleRight = getJoint(first, ankleRightID), footRight = getJoint(first, footRightID);
+
+                //On construit l'historique des postures.
+                /*List<Joint> joints = new List<Joint>();
+                joints.Clear();
+                joints.Add(footRight);
+                joints.Add(ankleRight);
+                joints.Add(kneeRight);
+                joints.Add(hipRight);
+                joints.Add(footLeft);
+                joints.Add(ankleLeft);
+                joints.Add(kneeLeft);
+                joints.Add(hipLeft);
+                joints.Add(handRight);
+                joints.Add(wristRight);
+                joints.Add(elbowRight);
+                joints.Add(shoulderRight);
+                joints.Add(handLeft);
+                joints.Add(wristLeft);
+                joints.Add(elbowLeft);
+                joints.Add(shoulderLeft);
+                joints.Add(head);
+                joints.Add(shoulderCenter);
+                joints.Add(spine);
+                joints.Add(hipCenter);
+                swipeDetector.UpdateSkeletonHistory(joints);*/
+
+                SkeletonDisplayManager sdm = new SkeletonDisplayManager(kinectSensor, debug.DebugCanvas);
+                //sdm.Draw();
+
+                //On obtient sa distance à la Kinect.
+                float distance = first.Position.Z;
+
+                //On affiche la distance dans le debug.
+                debug.showDistance(distance);
+
+                //Si la main gauche est dans le champ, on lance l'événement approprié.
+                if (handLeft.Position.Z < maxDistHands && handLeft.Position.Z > minDistHands)
+                {
+                    LeftHandTrackedEventArgs leftHandTrackedEvent = new LeftHandTrackedEventArgs(handLeft, handLeft.Position.Z, debug, server);
+                    OnLeftHandTrackedEvent(leftHandTrackedEvent);
+                }
+                //Si la main gauche quitte le champ, on lance l'événement approprié.
+                else
+                {
+                    LeftHandQuitEventArgs leftHandQuitEvent = new LeftHandQuitEventArgs(handLeft, handLeft.Position.Z, debug, server);
+                    OnLeftHandQuitEvent(leftHandQuitEvent);
+                }
+                //Si la main droite est dans le champ, on lance l'événement approprié.
+                if (handRight.Position.Z < maxDistHands && handRight.Position.Z > minDistHands)
+                {
+                    RightHandTrackedEventArgs rightHandTrackedEvent = new RightHandTrackedEventArgs(handRight, handRight.Position.Z, debug, server);
+                    OnRightHandTrackedEvent(rightHandTrackedEvent);
+                }
+                //Si la main droite quitte le champ, on lance l'événement approprié.
+                else
+                {
+                    RightHandQuitEventArgs rightHandQuitEvent = new RightHandQuitEventArgs(handRight, handRight.Position.Z, debug, server);
+                    OnRightHandQuitEvent(rightHandQuitEvent);
+                }
+                
+                //Si l'utilisateur effectue un swipe left.
+                if (swipeDetector.CheckForSwipeLeft())
+                {
+                    SwipeEventArgs swipeEvent = new SwipeEventArgs(debug, server, SwipeDetector.Direction.LEFT);
+                    OnSwipeEvent(swipeEvent);
+                }
+
+
+                //Dessine le squelette dans le debug.
+                //debug.drawJoints(first.Joints, first);
+                //debug.showSkeleton(hipCenter, spine, shoulderCenter, head, shoulderLeft, elbowLeft, wristLeft, handLeft, shoulderRight, elbowRight, wristRight, handRight, hipLeft, kneeLeft, ankleLeft, footLeft, hipRight, kneeRight, ankleRight, footRight);
+            }
+        }
+
+        /*
+        *  Change l'échelle des coordonnées d'un noeud pour qu'en X et Y il corresponde à la résolution et en Z à la distance à la Kinect.
+        */
+        public Joint getJoint(Skeleton ske, int jointID)
+        {
+            return Coding4Fun.Kinect.Wpf.SkeletalExtensions.ScaleTo(ske.Joints.ElementAt(jointID), 600, 400, 0.75f, 0.75f);
+        }
+
+        /*
+        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand la main gauche entre dans le champ.
+        */
+        public static void OnLeftHandTrackedEvent(LeftHandTrackedEventArgs e)
+        {
+            if (LeftHandTrackedEvent != null)
+                LeftHandTrackedEvent(new object(), e);
+        }
+
+        /*
+        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand la main droite entre dans le champ.
+        */
+        public static void OnRightHandTrackedEvent(RightHandTrackedEventArgs e)
+        {
+            if (RightHandTrackedEvent != null)
+                RightHandTrackedEvent(new object(), e);
+        }
+
+        /*
+        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand la main gauche quitte le champ.
+        */
+        public static void OnLeftHandQuitEvent(LeftHandQuitEventArgs e)
+        {
+            if (LeftHandQuitEvent != null)
+                LeftHandQuitEvent(new object(), e);
+        }
+
+        /*
+        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand la main droite quitte le champ.
+        */
+        public static void OnRightHandQuitEvent(RightHandQuitEventArgs e)
+        {
+            if (RightHandQuitEvent != null)
+                RightHandQuitEvent(new object(), e);
+        }
+
+        /*
+        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand l'utilisateur effectue un swipe right.
+        */
+        public static void OnSwipeEvent(SwipeEventArgs e)
+        {
+            if (SwipeEvent != null)
+                SwipeEvent(new object(), e);
+        }
+
+        /*
+        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand l'utilisateur effectue un swipe up.
+        */
+        /*public static void OnSwipeUpEvent(SwipeUpEventArgs e)
+        {
+            if (SwipeUpEvent != null)
+                SwipeUpEvent(new object(), e);
+        }*/
+
+        /*
+        *  Initialise l'événement et fait appel aux fonctions du listener quand l'utilisateur effectue un swipe down.
+        */
+        /*public static void OnSwipeDownEvent(SwipeDownEventArgs e)
+        {
+            if (SwipeDownEvent != null)
+                SwipeDownEvent(new object(), e);
+        }*/
+
+        /*
+        *  Méthode de chargement des paramètres (position du champ de recherche...).
+        */
+        public bool loadParameters()
+        {
+            try
+            {
+                minDistHands = float.Parse(ConfigurationManager.AppSettings["searchMinDistance"]);
+                maxDistHands = float.Parse(ConfigurationManager.AppSettings["searchMaxDistance"]);
+            }
+            catch (Exception)
+            {
+                return false;
+            }
+
+            return true;
+        }
+    }
+}