LeapMotion预览——什么是LeapMotion

LeapMotion预览

这个就是LeapMotion：

原文转自：   LeapMotion预览

LeapMotion 官网：http://leapmotion.com/

开发者：https://developer.leapmotion.com　　　（需注册）

官方视频：http://v.youku.com/v_show/id_XNTgzMjc5Njgw.html

Leap识别并绑定手，手指或者类似手指的工具，这款设备能够在毫米级别的前提下实现操作和帧率的绑定。基于Leap的SDK的软件能够分析在设备视野能的物体，并对手，手指和工具的位置，手势和动作做出反应！
Leap的视野范围是一个以设备为中心的倒状金字塔，有效的范围是从设备纸上26㎜到600㎜！

概括预览:

1. 坐标系统

2. 动作捕捉数据

2.1 帧

2.2 绑定数据列表

2.3 帧动画

3. 手模型

3.1 手属性

3.2手的动画

3.3手指和工具列表

3.4手指和工具模型

4. 手势

4.1 花圈

4.2 划过

4.3 点击

4.3.1 按键类型点击

4.3.2 屏幕类型点击

Coordinate system
1. 坐标系统
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！

2. 动作绑定数据
Leap通过绑定视野范围能的手，手指或者工具来提供实时数据，这些数据多数是通过集合或者圳数据提供！每一帧都包含了一系列的基本绑定数据，比如手，手指或者工具的数据，当然，他也能实时的识别场景中的手势和自定义数据！

当设备检测到手、手指、工具或者是手势的话，设备会赋予它一个唯一的ID号码作为标记，只要这个实体不出设备的可视区域，这个ID号就会一直不变，如果设备丢失这个实体之后又出现了，Leap 就会赋予它一个新的ID号码，但是软件不会知道这个和以前的那个实体有什么关系。

注意：我们计划在发布给消费者能够提高为你程序提供的动画步骤的数据。在将来发布的SDK中，我们计划使用骨骼手指模型来提供更加详细的数据绑定和连续性的实时数据。

2.1 帧

A Frame object provides lists of the tracking data, gestures, and factors describing the overall motion observed in the Leap field of view.

一个Frame的对象提供了绑定数据，手势和元素的列表，这些数据用来描述设备视野内观察到整体的动作。

2.2 数据绑定的列表

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

这三个 可指向物体的列表（可指向物体、手指、工具）包含每一个在每一种里被检测到的可指向的物体。你可以使用一个手来访问这些可指向的物体，这个手对象是通过Hands在手列表中的对象。需要注意的是：手指或者工具可能不会被手对象所关联，愿意是这些可指向的物体只有一部分在Leap的可视区域里面。

如果你绑定了一个单独的物体，比如一个手指头，每一帧中，你都可以通过ID和那个物体关联起来，并在新的帧里面找到它。使用以下的方法来找到相应的类型物体。

Frame.Hand()
Frame.Finger()
Frame.Tool()
Frame.Pointable()
Frame.Gesture()

这些方法函数返回相应的对象的引用，如果在当前的帧里面存在的话。如果这个对象不再存在了，一个特殊的无效对象就会被返回。无效对象被很好的定义供你使用，但是不存在有效的绑定数据。这项技术帮助我们减少了空对象检测的工作。

2.3 帧动画

Leap 能够分析在场景中较早的帧中的整体的动画，并且综合典型的移动旋转和缩放因素。比如，如果你将两只手同时向左移动，并保证在Leap的视野里面，在帧中包含了移动的信息。如果你弯曲你的手就像旋转一个球，在帧里面就包含旋转的信息。如果你移动两只手相对或者相向移动，那么在帧中就包含了缩放的信息。Leap设备对于动画的分析基于在视野中的所有物体，如果有一个手在其中的话，那么就会基于这一个手的因素来分析，如果两个手的话，分析动画就会基于两个手的因素。你也可以为每一个手获得独立的动画因素，需要从Hand对象里面获得。

帧动画的产生是通过当前的帧与更早的帧的比较获得的。描述动画合成的属性包括以下：

RotationAxis — 旋转轴的方向.
RotationAngle —顺时针旋转的角度
RotationMatrix — 描述旋转的矩阵.
ScaleFactor — 表达碰撞或者收缩的因素
Translation — 线性移动的因素

你可以直接添加动画因素来操作这些物体，而不需要绑定个人的数据。

【2013-07-14 添加手模型的 信息】

3.手模型

这个 手模型 提供了被绑定的手的位置信息、特点以及运动方式。并且还包括了手指或者手上的工具的所有和手关联的东西的信息。

LeapAPI尽可能多的提供关于手的信息。但是，Leap不能够确定每一帧所有属性。比如当你的手突然攥成了拳头，这个时候，它上面的所有的手指是不能用了，手指的list就成了空。所以你的程序需要对这种情况最一个检测。

Leap设备不能确定某一个手是左手还是右手，多于两个手出现都可以放到list里面去，如果不止一个人将手放进来，或者有一个像手的物体。然而还是建议最多两个手来保证动作步骤的质量。

3.1 Hand 类属性

Hand对象提供了几个属性来反映绑定后的手的物理特性：

PalmPosition — The center of the palmmeasured in millimeters from the Leap origin.

PlamPosition——手掌中心到Leap设备原点以毫米测量的距离
PalmVelocity — The speed of the palm in millimeters per second.

PalmVelocity——以 毫米每秒为单位的手掌移动的速度。

PalmNormal——一个向量，这个向量是垂直于手掌所形成的平面的。并且向量从手掌出来指向下。

Direction——一个向量，从手掌指向手指的方向。

SphereCenter——适合手弯曲后曲率的一个球的中心（就像用手握住一个球一样）

SphereRadius — The radius of a sphere fit to the curvature of the hand. Theradius changes with the shape of the hand.

SphereRadius——适合手弯曲后曲率的一个球的半径，这个半径随着手的形状而变化。

direction 和PalmNormal是一个单位向量，描述了手相对于Leap设备的坐标系统。

PalmNormal向量指向了手掌的垂直向外的方向。Direction向量指向前。

我们手握住的时候，就好象有一个球在手里，SphereCenter和SphereRadius就描述了这样一个球的中心和半径，这个球的曲率随着我们的手变化。

3.2 手的动作

Hand对象也提供了一些属性来反映绑定的手在frames中的动作。Leap设备分析手的动作就像分析手指和工具的并且代表了移动、旋转、缩放等因素。在Leap设备的可视范围内移动手指表示移动，旋转、弯曲或者倾斜你的手表示旋转，是手指或者工具相对或者相对的移动表示缩放。

手的动作是通过比较手在当前frame的属性和较早的frame相比较产生的，手动作的属性包括：

RotationAxis — A direction vectorexpressing the axis of rotation.

RotationAxis——一个方向向量来表示旋转的轴
RotationAngle — The angle of rotation clockwise around the rotation axis (usingthe right-hand rule).

RotationAngle——沿着旋转轴顺时针所转动的角度（使用右手定则）
RotationMatrix — A transform matrix expressing the rotation.

RotationMatrix——一个表达旋转的变化矩阵
ScaleFactor — A factor expressing expansion or contraction.

ScaleFactor——一个表达收缩或者放大的因素
Translation — A vector expressing the linear movement.

Translation——一个表达线型移动的向量
3.3 手指和工具列表

你可以使用下面三个当中的一个来访问fingers或者tools：

Pointables — Both fingers and tools asPointable objects.

Pointables——finger和 tools 都是Pointable 对象（下面两个继承于它）
Fingers — Just the fingers.

Fingers——仅仅是fingers
Tools — Just the tools.

Tools——仅仅是tools

你也可以使用 从前一帧获取的ID值来访问fingers或者tools，使用 Hand.finger() ,Hand.tool()或者如果你不需要区分这两者的话可是使用 Hand.pointtable()方法。

4. 手指和工具的模型

在Leap设备可视区域里面可以识别并绑定手指和类似手指的工具。Leap设备将像手指的对象通过形状归为tools。工具对手指来说更长、更瘦、更值。

In the Leap model, the physical characteristics offingers and tools are abstracted into a Pointable object. Fingers and tools aretypes of pointable objects. The physical characteristics of pointable objectsinclude:

在Leap模型里面。手指或者工具的物理特性被抽象问Pointable对象。并且fingers和tools是pointable对象类型的。Pointable对象的物理特性包括：

Length — The length of the visibleportion of the object (from where it extends out of the hand to the tip).

Length——这个可以被看见的物体的长度（从手里陈出来到指尖）
Width — The average width of the visible portion of the object.

Width——可是物体的平均宽度
Direction — A unit direction vector pointing in the same direction as theobject (i.e. from base to tip).

Direction——一个和物体所指的方向一样的单位方向向量
TipPosition — The position of the tip in millimeters from the Leap origin.

TipPosition——末梢的位置距离Leap设备多少毫米
TipVelocity — The speed of the tip in millimeters per second.

TipVelocity——末梢以毫米每秒的移动速度

手指的 TipPosition and Direction 向量为我们提供了手指末梢的位置和手指所指的方向。

Leap设备将所绑定的物体分为手指或者工具。使用 Pointable.isTool属性就可以判断这个绑定的物体是手指还是工具了。

工具跟手比起来更长、更细、更直。

5.手势

Leap设备作为手势分析某一个运动模式，这个运动模式里面可能包含了用户的想法或者命令。设备响应在frame中观察到的手势和相应手指绑定数据和手是一样的。对于每一个观察到的手势，设备就会在frame中放置一个Grsture对象。你可以从 Frame gestures列表中获取这个对象。

以下运动模式能够被Leap所识别。
Circle — A single finger tracing a circle.

Circle——单一的手指被或者旋转一周
Swipe — A linear movement of the hand.

Swipe——一个手的直线运动

点击

Leap设备能够分析两种类型的点击：向下的 KeyTap 和向前的 ScreenTap
Key Tap — A tapping movement by a finger as if tapping a keyboard key.

KeyTap—— 一种就像点击键盘的点击运动
Screen Tap — A tapping movement by the finger as if tapping a vertical computerscreen.

ScreenTap——一种点击运动就像点击一个虚拟的电脑屏幕

当Leap设备首先将一个运动模式分类为手势的时候，首先对Frame里面添加了一个Gesture 对象。如果这个手势持续到结束时间。Leap就对在随后的Frame里面更新这个Gestures对象。手势 Circle和Swipe是连续的，设备在每一帧都更新手势的进度。点击是分离的手势。设备响应点击是使用了一个单独的Gesture对象。

重要的是：在在你的应用程序使用手势之前，你需要开启每一个你需要用的手势。在Controller类中有一个方法 EnableGesture() 你可以使用它来开启你需要用到的手势。

Circle

画圈

设备识别一个手指头画一个圈作为Circle手势。

手指画圈动作

你可以使用手指或者工具画圈。Cirlce 手势是一个连续性的手势，一旦手势开始，设备就开始更新进度知道手势结束。Circle手势在画完或者背离圆弧轨迹或者画的太慢。

滑动

设备认为一个手指线性移动是Swipe手势。

一个水平滑动的手势

你可以使用任何一个手指在任何方向上做一个平滑的手势。平滑的手势也是连续性的手势。一旦手势开始，Leap设备就会一直更新这个手势的进度直到结束。一个平滑移动的手势的结束包括改变了移动方向或者移动的太慢。

点击

设备识别两种类型的点击：向下点击和向前点击（KeyTap和ScreenTap）

键盘点击

设备识别一种快速的向下的手指或者工具的移动作为KeyTap。

一种KeyTap 的点击方式

你可以做一个键盘式的点击手势通过把手指像是弹钢琴一样的向下点击。点击是独立的手势，一个Gesture对象只对一次点击手势添加。

屏幕点击

设备分析手指或者工具的一个快速的向前的点击屏幕的运动为ScreenTaps。

一种screentap的手势点击效果

你可以通过使用手指或者工具向前推进就像点击垂直的屏幕一样做一个ScreenTap。ScreenTap也是离散的所以一个点击手势智慧添加一个Gesture对象。