FaceTrackNoIR vs Opentrack

說到頭部追蹤,
FreeTrack是最早出現能夠取代TrackIR的免費方案
他主要是支援紅外線LED的追蹤
對新的硬體設備(如Wii Remote),以及新的追踨方式(如臉部辨識)支援都很緩慢或不支援
而且現在似乎已經停止更新
印象中一開始的時候他沒有開源
在他開源之後,接下來發展的就是FaceTrackNoIR和Opentrack

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Project TrackIR (3): 關於紅外線(續)

昨晚寫完上一篇文章後又作了些實驗,不過因為時間不早了來不及寫,來把他們補一補。

.IR LED亮度問題
之前我一直覺得很納悶,不管怎麼的加大電壓、電流,那幾顆IR LED看起來都是那種要死不活的亮度。雖然不能跟高亮白光LED比啦,不過電壓、電流加上去之後總該給我亮一點吧?可是並沒有,就算加了看起來也差不多。仔細想想…該不會是webcam在搞鬼吧?雖然他看的到紅外線,但是不代表他沒過濾紅外線。

於是我就把webcam給拆了,果然在他鏡頭後面找到一片有鍍膜的塑膠片。
看圖,就是他,左邊那個圓形藍藍的鏡片:

這玩意是放在webcam裏面,叫他過濾掉紅外線用的,所以把他給廢了!

先回顧一下昨天一開始用Fujifilm 1.44磁碟片當filter拍的照片:

左上角的紅色led被濾掉看不到
左邊橘色那顆是高亮白光LED,右邊三顆是IR LED。
磁碟片filter有效的發揮他的效果,不過覺得IR LED亮度不夠。

廢了webcam裏頭的濾鏡之後呢,同樣用Fujifilm 1.44磁碟片當filter,變成這樣:

IR LED一整個威啊!這下就連高亮白光LED都完全被KO了
可是拿掉webcam裏頭的濾鏡之後,會發現超白光LED也變亮了點,左上角的紅色LED也露了出來
這大概是因為”人人都有紅外線”的關係吧?少了層filter差別真是蠻大的

不過總之,這次的效果真是太令人滿意了!

.IR LED角度問題
之前有提過IR LED可能光線投射的角度太小,用起來會有點問題。我買的已經是號稱廣角的IR LED了,結果實測能用的角度也才差不多才左右各20度而已。超過之後光點就會看不到,或是變成一小點,所以得想個辦法來處理。

回頭看看剛才的第一張照片:

最右邊那顆長的跟別人不一樣的,就是這次實驗的對象。
他身上穿的是LED的套子,那個只是為了模擬實際裝機後的情況,並不是穿了套子就比較厲害。

所以我對他作了什麼?
我想…反正又不是真的要把IR打出去讓人家接收,只不過要讓webcam看到一大片光對吧?所以我就拿起400號砂紙,狠狠的把他整個磨成霧面。

這是從側面將近90度拍的測試圖:

左邊的高亮白光LED在這角度幾乎快不見了
再來兩顆正常的IR LED,光型也縮成一小點和上面的長條型反光。(這樣的光容易讓軟體誤判)
最右邊這次的實驗對象,還一樣維持一個相近大小圓圓的亮光區域。

這下連LED角度太小的問題都一起解決了,這樣看來用到左右各90度都不是問題。

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Project TrackIR (3): 關於紅外線

TrackIR要用紅外線作為光源的原因,主要是為了避免環境光的影響。

以原廠的TrackIR來講,他在webcam上裝了”可見光濾鏡”(他只讓紅外線通過,所以可能把他叫作”IR透鏡”比較不會搞混???),把一般的光源濾掉。然後從webcam端投射出紅外線,照到頭上的三個反光片彈射回來,就依靠他”看到”的這三個光點來作辨識。

這樣作有幾個好處:
1.濾掉景物;避免環境太亮、景物太雜,影響光點位置的判斷。
2.webcam端投出的是人眼感覺不到的紅外線;若換作一般光源直接對人臉投射,會覺得剌眼。
3.用反射片的形式,頭戴裝置較為簡單,且不需額外電源。
4.反射片為弧形,可辨識角度大。
缺點則是:
1.webcam投出的紅外線也會把反射片之外的東西照亮,例如:金屬、眼鏡等。
2.反射的亮度會較弱。

而我現在作的,是和原廠TrackIR反過來,直接把IR Led放在頭上去打webcam。
這樣作的好處:
1.IR光點亮度更高
2.人臉或背景不會被IR照亮,避免誤判。
3.若換作用一般LED,螢幕和鍵盤會被LED照亮,會覺得不舒服。IR LED則無此問題。
缺點則是:
1.需要額外電源。
2.IR LED角度可能會較小 (大約左右各20度)

IR可以剛好被利用,其實要感謝webcam看的到IR,而人的眼睛看不到。底下這張是webcam拍下來的照片:

左上角的是一般的紅色LED
左邊的那顆是高亮度白光LED,超亮的
最右邊的三顆就是IR LED,用眼睛看的話是完全感覺不到他們在發光的。

再來說說IR透鏡,用來讓webcam變瞎子的東西。
我本來是想去買正規的IR透鏡來用,相機或攝影機在用的那種。以前不是有新聞報導過紅外線攝影機可拿來偷拍透視的嗎?就是用那玩意。結果…不知道是很多人買來偷拍還是怎樣,都賣的爆貴的啦,一片小小3x mm的,就都要800塊以上。這價格…比這計畫的其它全部材料加起來都還要貴啊!不可能買的啦。

於是開始找可以替代的東西吧。本來想試試空白的相機底片,多少可以濾點自然光吧?可是家裏沒那玩意,沒得試。左想右想,後來發現一個神奇的玩意:磁碟片。

這是把Fujifilm 1.44軟碟片放在webcam鏡頭前拍的畫面:

他工作了!(It works!)
webcam變瞎了,旁邊景物變成全黑。
左上角的紅光LED也不見了
剛才超強的高亮度白光LED,現在光芒全不見了,變成了磁片透光的暗橘色。
右邊的三顆IR LED,卻還能維持白色的光線。
磁碟片真是人類的好朋友啊!!

不過我覺得磁碟片畢竟不比真正的IR透鏡,他濾掉太多光線了,現在IR LED的亮度我覺得有點不夠。所以….找個”雜牌的磁碟片”來試試,搞不好因為偷工減料,結果會更好用?

這是拿雜牌磁碟片當Filter拍的:

還真的…變亮了。
雖然正常光也透進的比較多,白光LED的橘色變亮了。不過周圍景物看來還隔絕的不錯。

可見光濾鏡(IR透鏡) 材料費:0
恭喜”雜牌磁碟片”這次獲得了冠軍。

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Project TrackIR (2)

沒多餘的時間回頭講之前軟硬體測試的過程,之後再來補
先來看看機構好了…

總之…就是要想辦法把4顆IR LED放在頭上,4顆LED的位置要按一定的相對位置不能亂擺。我是打算作個支架掛在耳機上,雙帶的耳機固定在上面那層應該是沒什麼問題。

電池盒就放最上面,但因電池盒很醜,也許可找個腳踏車用的5 LED尾燈代替,既可當電池盒,而且連裏面的電路都可以直接用。不過電池盒怎麼固定在耳機上倒是個問題。

支架的機構之前想了幾種方法來作:

1.鐵架:
可以找鐵絲或衣架來作,但是太粗怕太重,太細怕會變形。變形led位置跑掉就麻煩了。

2.薄板:
輕薄但強度夠的板子。把造型割下來再來黏。準度方面應該是沒什麼問題。不過不知要用什麼板好?模型用的改造板好像有點重,飛機木不小心折到就斷了。不過其實是懶的動手施工啦….想到要割東西就覺得麻煩。

3.玻纖+保麗膠:
自己灌模…….還是別鬧了。

4.樂高
莫名奇妙想到的主意。用樂高來拼….。現在樂高零件形狀很多,應該是拼的出來。電池盒那邊也比較沒問題,樂高作個盒子把電池盒丟進去就好了。

於是這就是今晚的成果:
紅的是電池盒,黃的是IR LED要擺的位置。

畫啊畫的就開始發現幾個問題。
1.要用的零件很多買不到!在台灣樂高要單獨買零件是還找的到,不過都缺東缺西的。
2.樂高每一塊的體積還是太大了,對這種小尺寸的東西很難處理。
3.電池盒那邊因為樂高有 0.8cm左右的厚度,作起來應該是大的不得了。
4.看起來很重。
5.戴起來還蠻像聖鬥士星矢的。這不是在搞笑啊!

所以…還是乖乖的用薄板來作結構好了….
有沒啥板子比較好切強度又夠的啊?

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Project TrackIR (1)

我在想3D視野控制方式已經想了好多年了,可是一直沒有個能夠實作出來的辦法。玩賽車遊戲的時候,轉彎看不到彎道出口;玩飛行模擬遊戲的時候,敵機跑到旁邊就看不到了。永遠都只能直直看著前方。

其實遠在十幾年前遊戲中就已經有”虛擬座艙”的出現,作遊戲的人一直想處理這個問題,只不過控制方式都不是很好用就是了,比如:
.mouse look
簡單說就是用滑鼠來控制要看的方向。是還不錯啦,用滑鼠還蠻好控制的。問題是玩遊戲的時候兩隻手都忙不過來了,那來的第三支手推滑鼠?

.飛行搖桿上的苦力帽(Coolie Hat),或叫POV Hat (Point of View)
搖桿上的一個斗笠型的玩意,可以往八個方向推。在真實的飛機上是用來控制雷達上的游標,而遊戲中則把他用來控制野視方向,往那個方向推就看那邊。不過…真的很難用,因為他只能把頭轉到底。

.mini stick
近年出的高階飛行搖桿上多半用mini stick來作視野控制。就跟他的名字一樣,mini stick就是支超迷你的小搖桿,有兩個類比軸,所以不像coolie hat只能推到底,他可以隨意推多推少,感覺起來是好多了。不過呢,這種搖桿因為太迷你,行程很短,也不是很好控制;再加上這玩意只會出現在最頂級的飛行搖桿上面,得花個成千上萬的$$$才能請回家;就算請回家了,也總不能老拿飛行搖桿開賽車吧?

好吧,結論是上面說的都不用管了,接下來的才是重點。

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