QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MICROSOFT KINECT

QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MICROSOFT KINECT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH TIẾU LUẬN PHƯƠNG PHÁP LUẬN SÁNG TẠO KHOA HỌC: QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MICROSOFT KINECT Giảng viên hướng dẫn: GS. TS. HOÀNG VĂN KIẾM Học viên thực hiện: NGUYỄN PHƯƠNG ANH Lớp: Cao học Khóa 6 MSHV: CH1101159 TP. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2012 LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS. TS. Hoàng Văn Kiếm, trưởng bộ môn Kỹ thuật phần mềm khoa Công Nghệ Phần Mềm, trường Đại học Công Nghệ Thông Tin, ĐHQG TP.HCM đã tận tình hướng dẫn, cung cấp kiến thức, truyền đạt những kinh nghiệm quí báu giúp em hoàn thành tốt bài tiểu luận này. Xin cám ơn cha, mẹ, các anh, chị em trong gia đình đã hỗ trợ, lo lắng và động viên. Đồng thời, xin cám ơn tất cả các bạn đã ủng hộ, giúp đỡ chúng tôi trong quá trình thực hiện bài tiểu luận này. Dù đã có nhiều cố gắng nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy giáo, Cô giáo và các bạn để đề tài này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2012 Học viên NHẬN XÉT (Ca ging dn) MỤC LỤC LU 1 U MICROSOFT KINECT 2 1. Gii thiu v Microsoft Kinect 2 2. Lch s phát trin 2 3. Cu trúc phn cng ca Kinect 4 4. Cu trúc ca Kinect SDK 6 N BÍ MT V S PHÁT TRIN KINECT 8 T LUN 15 PH LC 16 TÀI LIU THAM KHO 18 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Thit b Microsoft Kinect 2 Hình 2: Gian hàng ca Microsoft ti trin lãm E3 - 2009 3 Hình 3: Cu trúc phn cng bên trong Kinect 4 i hng ngoi phát ra t Kinect 5 Hình 5: B chiu sâu ca hình nh thu v th hin bng màu gradient t trng(gn)  5 c tháo ri hoàn toàn 6 Hình 7: Phn cng và phn mm ci mt ng dng 6 Hình 8: Cu trúc ng d phát trin ng dng trên Kinect SDK 7 Tiu lun PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát trin ca Microsoft Kinect Trang 1 GVHD: GS. TS. m Hc viên: Nguy LỜI NÓI ĐẦU K t   c phát tric sn xung ti i dùng ph thông nhii-c phát trin theo nhng hình th ch s máy tính hic cách mng ln v thit b n ti nhi ca i-máy, và sp ti có th là cuc cách mng ca thit b Kinect và các thit b . N lc sm nht ca vi     i-      Herman Hollerith làm vic  Cu tra dân s Hoa Kì, tìm cách x lý d liu dân s bng máy. Kt qu là máy tính s dc l c ti m thi d liu. Sau này, bàn phím tn ti cùng vi s phát trin ca các máy tính hiu va nêu vi là nhng cuc cách mc l quá phc tp và thao tác v vc vi thói quen t nhiên ci. Cho tc gii thiu cùng vi máy Lisa ca  xut hin ca giao di ho (Graphical User Interface - c cách mi-máy. Chut  nên không th thiu vi hu ht máy tính cá nhân. Cuc cách mng tip theo là s ph bin nhanh chóng và mnh m ca công ngh cm ng m, du bi thit b ng mang tính cách mng iPhone ca Apple. Cm i-máy thông qua chm và vut trên màn hình cm ng. Công ngh a thi máy tính cá i b hn bàn phím cng trên nhiu thit b ng ln máy tính. Thit b  là cuc cách mng tip theo. Khi Microsoft gii thiu, h t thit b cách mi trí. Microsoft phát     t cm bin gn thêm vào Xbox 360 và phát trin các game ng c ch  trên h ngay i dùng và các lp trình viên th gi y s thú v trong vic phát trin các ng dng i máy tính cá nhân s dng Kinect t tay vào nghiên cu và ng dng thit b này trong nhic khác nhau. Câu chuyn v quá trình thành và phát trin Kinect là mt câu chuyn k v s tìm tòi sáng to, không ngi mt vi   là mt bài hc b ích cho nhng cá nhân, t ch tham gia công tác nghiên cu khoa hc và sáng to. Tiu lun PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát trin ca Microsoft Kinect Trang 2 GVHD: GS. TS. m Hc viên: Nguy CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU MICROSOFT KINECT 1. Giới thiệu về Microsoft Kinect: Hình 1: Thit b Microsoft Kinect Kinect là mt thit b u vào có kh m nhn chuyc to ra bi Microsoft dùng cho dòng sn ph máy tính chy h u hành Windows. Kinect có thit k  mt webcam và là mt thit b ngoi vi cho máy Xbox 360u khii máy Xbox 360 không cn s dng thit b u khin mà thông qua chính nhng chuyng t nhiên c bao gm c ch và ging nói. Ma d  i nghim ca  dng Xbox 360. Phiên bn dành cho h c phát hành ngày 01/02/2012. c phát hành vào ngày 04/11/2010 ti Bc M, 10/11/2010 ti Châu Âu, 18/11/2010 ti Úc, New Zealand, Singapore và ngày 20/11/2010 ti Nht Bn. Kinect c bán chung mt gói vi máy Xbox 360 và game Kinect Adventures. u sn phm Kinect và c ghi nhn vào sách k lc th gii cho danh hin phn t tiêu dùng có t tiêu th nhanh nht th gi c 18 triu Kinect.  công c h tr lp trình (Software Development Kit  SDK) cho Kinect trên h u hành Windows 7 vào ngày 16/06/2011. B SDK này cho phép lp trình viên có th xây dng các ng di Kinect bng các ngôn ng C++/CLI, C# hoc Visual Basic .NET. 2. Lịch sử phát triển: Kinect lc gii thiu vào ngày 01/06/2009 ti trin lãm i tên mã là Project Natal. Theo truyn thng ly tên thành ph  t tên mã ca Microsoft, Tiu lun PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát trin ca Microsoft Kinect Trang 3 GVHD: GS. TS. m Hc viên: Nguy Pc ly tên t thành ph Natal c ghi công Alex Kipman  mc c i có gc Brazil. Nt cuc sng mi ng ý c i ca mt h thng gi Hình 2: Gian hàng ca Microsoft ti trin lãm E3 - 2009 Ba game c trình din t là Ricochet, Paint Party và Milo & Kate. Mt bn demo cho game  c trình diedia Briefing. Ti E3 2009, công ngh nhn dng  ghi nhi cùng lúc v i ti mc 30Hz. Trong quá trình phát trii phát tri nghim nhiu trên game khác nhau  nâng cao kh a Kinect. Tiêu biu là Beautiful Katamari và Space Invaders Extreme, vc biu din ti Tokyo Game Show tháng 09/2009. Gc sáng to Kudo Tsunoda ca Microsoft cho bit vic  thu khin ca Kinect vào thông qua h thng cp nht phn mm t ng gp rt nhi u c thit k riêng mt b vi x lý riêng n tháng 01/2010, các thao tác x lý m nhn trc tip bi mt nhân ca b vi x lý  Xenon CPU. Alex Kipman cho bit Kinect s chim 10-15% tài nguyên ca Xbox 360. Ngày 13/06/2010, Microsoft m hi ngh  Xbox 360 Experi Galen Center. Ti chính thc là Kinect, vn là s kt hp git n Tiu lun PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát trin ca Microsoft Kinect Trang 4 GVHD: GS. TS. m Hc viên: Nguy chính là mc tiêu mà thit b ng t ti Bc M là i thiu mt thit k mi ca i Kinect. Ngày 16/06/2011, Microsoft chính thc phát hành b công c phát trin phn mm   i cho Kinect. Tip theo, ngày 01/02/2012 Microsoft chính thc phát hành phiên bi ca b công c phát trin phn m công ty cc trên toàn th gii. 3. Cấu trúc phần cứng của Kinect: Hình 3: Cu trúc phn cng bên trong Kinect c to ra da trên 2 nn tng chính bao gm nn tng phát trin công ngh phn mm ca Rare  mt nhánh ca b phn phát trin game ca Microsoft và công ngh u sâu ca hãng PrimeSense ti Israel  m   trin thành công h thng có kh nc nhng chuyng nh và dùng  u khin các thit b n t. Kinect c thit k theo cu trúc mt thanh ngang kt ni vi mt tr nh bng mt trng nhm m u chnh góc nhìn lên trên hoc xui v trí ca camera. Thit b bao gm camera nh RGB, mt b cm bin chiu sâu hình nh và mt b microphone ghi nhn âm thanh u, tt c c vn hành bi mt phn mc quyn. B microphone ca Kinect có kh xác nh v trí ngun âm thanh và lc nhiu. Các thành phn này ca Kinect cung cp kh  theo dõi chuyng to i dùng trong không gian 3 chiu, nhn din khuôn mt và nhn din ging nói. Tiu lun PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát trin ca Microsoft Kinect Trang 5 GVHD: GS. TS. m Hc viên: Nguy Hình 4i hng ngoi phát ra t Kinect Hình 5: B chiu sâu ca hình nh thu v th hin bng màu gradient t trng(gn)  B cm bin chiu sâu ca Kinect bao gm mt máy chiu hng ngoi cùng mt b phn cm bic cho phép Kinect có th ghi nhn hình nh 3 chiu i bt k u kin ánh sáng nào. Tm hong ca b cm bin chiu sâu này có th u chc, phn mm ca Kinect có th t nh vùng cm bin da trên ng vt lý xung  i b nhng ni tht trong phòng hoc các vt cn tr tm hong.      c quyn cùng vi b phn mm cho phép h thng có th nhn bit c ch, khuôn mt, ging nói mt b thông tin ca các hãng bán l, Kinect có th ghi nhi cùng lúc k c i  phân tích chuyng ca 20 khi  Tiu lun PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát trin ca Microsoft Kinect Trang 6 GVHD: GS. TS. m Hc viên: Nguy B cm bin hình nh Kinect có d liu ra vi frame rate là 30Hz phân gii 32-bit VGA (640×480px). B cm bin chiu sâu có  phân gii 16-bit QVGA (320×240px v sâu 65,536 mi pixel) và có tm hong thc t là t 1.2 n 3.5 mét. Kinect có góc quan sát là 57° theo trc ngang và 43° theo trc dc, trong     ng có th nghiêng lên xung 27°. B microphone bao gm 4 microphone riêng l cho phép Kinect ghi nhn và x i dng 16-bit vi tn s trung bình là 16 kHz. Hình 6c tháo ri hoàn toàn Kinect cn nhi hong nên cng USB ca Xbox 360 không th  ng mà phi qua m   chia thành 2 kt ni riêng là USB và kt ni ngun, giúp cho thit b s kt ni vi Xbox 360 bng cng USB trong khi ngun s c ly t bo mch ca Xbox ng AC adapter. Phiên bn Xbox 360 mi s không cc bi cung cp cho cng kt ni. 4. Cấu trúc của Kinect SDK: Microsoft cung cp b n lp trình  giúp các lp trình viên s dng các d liu ngôn ng t nhiên c trong thi gian thc. Hình 7: Phn cng và phn mm ci mt ng dng [...]... GS TS Hoàng Văn Kiếm Học viên: Nguyễn Phƣơng Anh Tiểu luận PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát triển của Microsoft Kinect Trang 8 CHƯƠNG 2: CÂU CHUYỆN BÍ MẬT VỀ SỰ PHÁT TRIỂN KINECT Vào giữa năm 2007, Don Mattrick – ngƣời phụ trách kinh doanh giải trí tƣơng tác của Microsoft ở Redmond – Washington đã đƣa ra yêu cầu về một hƣớng phát triển mới cho sản phẩm Xbox 360 Trong một buổi họp hoạch định chiến... đƣợc bài báo của Shotton viết về việc theo dõi cử động của bàn tay Kipman nhận xét rằng bài viết đƣợc viết khá chi tiết và mang tính GVHD: GS TS Hoàng Văn Kiếm Học viên: Nguyễn Phƣơng Anh Tiểu luận PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát triển của Microsoft Kinect Trang 12 lạc quan Vào ngày 18/08/2008, Kipman đã gọi cho Shotton và trình bày ý tƣởng của mình Shotton đã bàn luận với Fitzgibbon và nhận đƣợc... cứu ở Redmond đã làm đƣợc Riêng Blake, niềm vui thú lớn nhất của ông là dự án này đã mở ra tƣơng lai của việc tƣơng tác ngƣời – máy GVHD: GS TS Hoàng Văn Kiếm Học viên: Nguyễn Phƣơng Anh Tiểu luận PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát triển của Microsoft Kinect Trang 13 Dự án máy học này tiếp tục phát triển và đƣợc phát triển phần mềm bởi nhóm của Ben Kilgore “Chúng tôi chia mọi thứ làm 3-4 vấn đề chính... “Tòa nhà này là nơi mà bạn có thể tìm thấy nhiều Kinect nhất tại đất nƣớc này.” “Vào ngày 04/11, đó sẽ không phải là ngày mà Kinect dừng lại sự phát triển của nó, tất cả chỉ mới là sự bắt đầu.” GVHD: GS TS Hoàng Văn Kiếm Học viên: Nguyễn Phƣơng Anh Tiểu luận PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát triển của Microsoft Kinect Trang 15 CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN Kinect tuy là một sản phẩm hoàn toàn mang tính thƣơng... Kernel-mode drivers for Kinect for Windows USB Hub Hardware 1 Motor Cameras Audio mic array Kinect sensor Kinect for Windows SDK Windows components User-created components Hình 8: Cấu trúc ứng dụng Kinect để phát triển ứng dụng trên Kinect SDK Các thành phần của SDK đƣợc thể hiện trong hình trên bao gồm: - Phần cứng: Các thành phần của phần cứng, bao gồm các bộ cảm biến Kinect và cổng USB mà thông qua... PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát triển của Microsoft Kinect Trang 17  Thay thế đối tƣợng đắt tiền bằng bộ các đối tƣợng rẻ có chất lƣợng kém hơn (thí dụ nhƣ về tuổi thọ) 8) Nguyên tắc thay đổi màu sắc:  Thay đổi màu sắc của đối tƣợng hay môi trƣờng bên ngoài  Thay đổi độ trong suốt của của đối tƣợng hay môi trƣờng bên ngoài  Để có thể quan sát đƣợc những đối tƣợng hoặc những quá trình, sử... cho Microsoft Ông là một trong những chuyên gia đi đầu của thế giới trong lĩnh vực thị giác máy (Computer Vision) Ông nổi tiếng với các nghiên cứu nhƣ theo dõi nhịp đập tim thông qua hình ảnh, công cụ tẩy nền của hình ảnh trong Office 2010, hệ thống tìm kiếm bằng lazer cho phép máy GVHD: GS TS Hoàng Văn Kiếm Học viên: Nguyễn Phƣơng Anh Tiểu luận PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát triển của Microsoft. .. sáng tạo và khả năng khám phá của con ngƣời trong thế kỷ 21 Nó đã mở ra một kỷ nguyên mới trong việc tƣơng tác ngƣời-máy và mở ra các hƣớng phát triển mới trong các lĩnh vực y tế, giáo dục, quốc phòng… Qua câu chuyện về sự hình thành và phát triển của Kinect, chúng ta nhận thấy mọi điều kỳ diệu đều xuất phát từ ý tƣởng Một ý tƣởng tốt nếu đƣợc đầu tƣ một cách đúng đắn sẽ từng bƣớc đi đến thành công... Nguyễn Phƣơng Anh Tiểu luận PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát triển của Microsoft Kinect Trang 14 chúng tôi đã có công nghệ mới, phần mềm mới, thiết bị mới và một định nghĩa khác khi nói đến trò chơi.” Một khu vực rông khoảng 36 hecta trong công viên Warwichshire đƣợc sử dụng để kiểm tra khả năng của Kinect Trong ngày cuối cùng sửa lỗi trò chơi Kinect Sports, và trong một chuỗi các tòa nhà xung quanh... nghiên cứu viên, GVHD: GS TS Hoàng Văn Kiếm Học viên: Nguyễn Phƣơng Anh Tiểu luận PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát triển của Microsoft Kinect Trang 9 kỹ sƣ, một số ngƣời đến từ Hollywood, giám đốc hiệu ứng của bộ phim “Ma trận”… Họ tóm tắt lại rằng nhiệm vụ của họ là tự đặt mình là những kẻ dễ thất bại và ngu dốt, nó chính là động lực khiến họ làm việc cật lực nhằm đạt đƣợc những kết quả mới Ở . TIẾU LUẬN PHƯƠNG PHÁP LUẬN SÁNG TẠO KHOA HỌC: QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA MICROSOFT KINECT Giảng viên hướng dẫn: GS. TS thc. Hình 7: Phn cng và phn mm ci mt ng dng Tiu lun PPLSTKH: Quá trình hình thành và phát trin ca Microsoft Kinect