本学にて作成している「ヴァーチャルボーリング」というソフトウェアにおける、カメラモジュールです。 主にボールの検出とモーションの追跡を行います。
ボールについてのクラスを定義しています。
- Ball.diameter
ボールの直径の情報を保持しています。
カメラで解析したボールの動きについての情報を持つデータ構造としてのクラスを定義しています。
- Motion.position
ボールの x 軸方向についての初期位置を保持しています。
- Motion.velocity
ボールの x 速度、y 速度を格納したタプルを保持しています。
二次元的に物体の**を観測する用の NormalCamera クラスと、 三次元的に物体の**を観測する用の StereoCamera クラスが用意されています。
ダックタイピングにより、NormalCamera クラスと StereoCamera クラスには互換性が備わっています。 現状、StereoCamera クラスは未実装です。
- init(self, camera_id)
カメラ ID を入力して、そのカメラにて映像を表示するためのオブジェクトを生成します。 StereoCamera クラスの場合、このメソッドの中でカメラキャリブレーションを行なうことになるでしょう。
- detectBallProperty(self)
画面に表示される、検出できた円がひとつのみ場合に Enter キーを押すと、 その円を**を追いたいボールであるとして、Ball オブジェクトを返します。 半径の値をコンソール上に表示しますので、値が安定してから Enter キーを押すと動作が安定するでしょう。
Esc キーを押すとプログラムを終了させます。
- detectBallMotion(self, ball, waitTime = 0.5, resolution = 32)
ボールの**の解析した情報を返します。 具体的には、ボールの直径と同程度のピクセル幅を持った物体の座標を検知し、その初期座標と平均の速度を返します。 waitTime はボールを検出しなくなってからの待機時間を、resolution は y 軸方向の分解能を意味します。
Rキーを押すといったん解析をリセットします。具体的には、いったん適当な値 -1 を返してから、再度本メソッドを呼びだしています。 Escキーを押すとプログラムを終了させます。
注意 ゲームモジュールは**を原点とする左手座標系ーーx軸は左、y軸は上、z軸は手前がそれぞれ正ーーであり、 カメラモジュールでは左上を原点とする直交座標系ーーx軸は右、y軸は下がそれぞれ正ーーであるため、 これら座標系の変換を行なう必要があります。 なお、カメラモジュールでいう x軸、y軸はそれぞれゲームモジュールのx軸、z軸に対応しています。 詳しくは、本メソッドが返す Motion クラスの引数についての処理を参照してください。
プログラム内に登場する諸定数を定義しています。
- MODE_3D
True にすると NormalCamera の代わりに StereoCamera オブジェクトを生成します。
- CAMERA_FPS
カメラの FPS 情報を保持しています。30から変更する必要はないと思います。
- CAMERA_WIDTH
カメラの横幅を設定しています。
- CAMERA_HEIGHT
カメラの縦幅を設定しています。
- FILE_PATH
Unity モジュールとデータをやりとりするためのファイルのパスを設定しています。
- LANE_WIDTH
実際にボールを投げるレーンの横幅を設定しています（単位は m）。
プログラム実行用のファイルです。 これまでに紹介した諸々を用いて、ボールの検出、モーションの追跡、追跡データのゲームモジュールへの送信を行います。
よくわからないままプログラムの改変に望む人は、基本的にこのファイルは編集しない方がよろしいでしょう。
- C++への移行（パフォーマンスに問題が出る場合）
- StereoCamera クラスの実装
- OpenCV 3.1