摘要：人机交互的发展过程就是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展过程。人机交互的发展经历了早期的手工作业阶段，作业控制语言及交互命令语言阶段，图形用户界面阶段。伴随人机交互的发展，人机交互的输入和输出设备也在不地发展，从鼠标，键盘，手柄到触摸屏，再到现在的体感传感器。从体感交互技术又是目前人机交互技术中最为前沿和热门的领域之一，这其中基于微软kinect的应用开发却又最为广泛。随着微软kinect体感设备的推出，和广告的大肆宣传。国内外研究机构和科研人纷纷以此为平台进行研究和开发，应用于机器人，三维动画，教育，电子医疗，和计算机等领域。本文主要是研究kinct在三维动画中的应用和发展，kinect具有成本低廉，轻巧简单，精度较高，功能强大等特点，而本论文主要研究kinect的人脸捕捉和重建三维人体模型在三维动画中可行性和发展的趋势。旨在对kinect的工作原理和应用现状的重要概述并探讨kinect未来的发展前景。
关键词：kinect；人机交互；三维动画；人脸捕捉
一、现状
随着信息时代的到来，科技日新月异的发展，在各个领域，科技都占据着是非重要的位置，在游戏开发中，游戏角色的动画制作一般通过动画制作软件如3D MAX将人物的骨骼与游戏人物模型绑定后，再逐步进行动画的调节，对制作人员技术水平要求相对较高，费事费力。随着动作捕捉技术的成熟，应用于电影特技的动作捕捉技术也被应用到游戏开发当中，通过这种技术，能极大的提高游戏人物动画制作效率，然而建立这种动作捕捉环境动辄需要上百万的投入，小型的游戏开发团队一般难以承受，而对kinect的研究结合iclone5的动作捕捉插件，为游戏人物制作动画，并将动画输入到游戏引擎中进行测试，实践表明，利用该方法，能较好的进行游戏人物动画制作，经济实用，能大大的改善现有的动漫现状。
二、什么是kinect
Kinect是微软在2010年6月14日对XBOX360体感周边外设正式发布的名字，natal为开发代号。伴随kinect名称的正式发布，kinect还推出了多款配套游戏，包括lucasarts《星球大战》等。Kinect系统可实现及时动态捕捉，影像辨别，麦克风输入，语音辨识，社群互动等功能，使玩家摆脱传统游戏手柄的束缚，使用自己的肢体来控制游戏。Kinect通过彩色摄像头和3D深度感应器获取色彩信息和空间信息，借助麦克风点阵采集声音数据，提供了更为强大的人机交互方式。之所以具有强大的功能，在于其核心部件primesensor的ps1080系统级芯片，而primesenser设备采用了light coding技术。微软公司的宗旨是我们摆脱固有的工具，让自己能成为技术的主人，可以摆脱遥控器，和键盘。而只需要自己的身体来控制我们想控制的影像。Kinect能帮助我们实现这一梦想，而在最前沿的科技是我们已经实实在在的在这个道路上更进一步。
三、三维动画中kinect的应用
动作捕捉前的准备工作。首先必须在在相关的软件中建模和绑定人物角色，我们选择在玛雅里面进行，然后设定我们想要的角色模型再打开驱动软件和kinect，此时出现骨骼适配界面，其中绿色人形为系统设定的体形样式，蓝色人形为kinect拍摄到对象的姿势，主要目的是要求被拍摄者姿势和系统设定姿势的一致，当绿色人形与体形适配后就会构建出kinect识别所形成的图像，此时被拍摄者所做的任何动作都会被kinect进行识别。这样我们就不需要耗费大量的人力和物理来进行动画的模拟，虽然说不能完全的代替动画进行动画制作，可是kinect捕捉动态能大大的减轻动画工作者的压力，同时给动画制作提供宝贵的素材，在三维动画中有着非凡的意义，这一项科技在慢慢成熟中，而将在三维动画中掀起一个大的变革，我们翘首期待并为之一起努力。
四、kinect的发展前景
Kinect在教育，医疗，计算机，电子商务等方面都具有潜在的突出表现，而对此的开发将成为一个大潮流，在潮流中三维动画则是其中的一个分支，目前，人机交互方式主要是通过键盘，鼠标和触摸屏来实现，但还不是最自然的人机交互方式，在未来会逐步被更为人性化的触觉型和语音控制等人机交互方式所代替。而kinect的出现，在一定程度上让这种新的交互方式向前推进一大步，美国麻省理工学院的研究人员开发了depthjs系统，只需要手势就可以对网页进行浏览，点击，缩放，下拉，关闭等操作，实现了体感浏览器的功能，在华南理工大学的金连文教授开发的“空中手写――基于kinect的虚拟手写识别”项目中，使用者只需要手指在空中自由地移动，系统就可以对手写的英文，汉字等字符进行识别，实现了向电脑设备手势输入知识的功能。随着kinect与计算机技术结合的日益成熟，将会改变原有的人机交互方式，触摸屏，鼠标，键盘等外部输入设备会逐步淘汰，进入到新的人机交互时代。
五、国内外发展
国内
在人体动作捕捉方面，段世梅，孙倩，通过在人身上安装惯性传感器，将运动信息经嵌入式系统处理，在计算机端驱动动画人物模型，实现了一套人体动作捕捉系统，在该实验中惯性传感器捆绑在人体上，实时采集人体的运动数据，经嵌入式操作平台打包发送给人体运动pc机，pc机对数据进行剔除野点等处理，用处理过的数据驱动三维人体模型，对日常生活中人的站立行走等基本进行了实验，在实际应用方面，山东大学有人针对提高家庭服务机器人智能的目标，提出了一种面向家庭服务的人体动作识别算法，然后，利用yvbcr图像与灰度图像二值化的综合消除阴影，从而实现人体分割与定位，最后结合环境信息进行了对人体动作的识别，基于满足机器人家庭服务的需求。
国外
动作捕捉技术方面，目前主流的动作捕捉技术可分为光学式，机械式，以及视频捕捉式等，例如09年的好莱坞大片《阿凡达》就是让演员身着色素点矩阵服装来演示着各种动作，通过不同角度摄像机协同拍摄，最后在计算机中完成了三维合成，整个影片在技术方面花费了高昂的成本。可以说，传感器方面的革新使人体骨架建模有了更优的解决方案，为基于人体骨架识别和运动跟踪方面的应用开发了广阔的前景。在三维方面我们也可以尝试真人拍摄的方法来进行拍摄三维动画。对角色人物进行动作捕捉来开拓动画的制作渠道，丰富动画产业链，与先进的技术接轨。
六、总结
目前，kinect应用技术的开发还只是初见端倪，但已经表现出强大的生命力和多样性发展趋势，随着kinect技术的进一步成熟和充分挖掘。相信下一代kinect将会配备更强大的处理芯片，具有更高的分辨率和传输速率，能够实现捕捉人体细节，为人机交互带来质的突破，必将在更多的领域得到广泛地应用。
（作者单位：四川美术学院）
参考文献：
[2]王明东，基于kinect骨骼跟踪功能实现pc手势控制{11}漳州职业技术
[3]余涛，kinect应用开发实战，用自然的方式与机器对话[M]北京：机械工业出版社，2012
