OpenNI 2 的 Driver 模組(概念)


這篇,大概來講一下 OpenNI 2 的驅動程式模組的東西;對於硬體的存取,OpenNI 2 基本上還是採用 plug-in 的模式,在程式執行時,他會去試著使用 \OpenNI2\Drivers 這個目錄下的 dll 檔,如果確認是符合 OpenNI 2 Driver 的架構的話,就會試著拿來用。

目前官方有提供三個模組:PS1080.dllKinect.dllOniFile.dll,分別代表三種不同的資料來源。

  • PS1080.dll 對應的就是使用 PrimeSense 官方驅動程式的裝置,包括了 ASUS Xtion 系列感應器,或是 PrimeSense 自家的感應器,都會使用到這個模駔。

  • Kinect.dll 則是透過 Microsoft Kinect for Windows SDK,來對 Microsoft Kinect 系列的感應器做支援,如果進去看的話,就會發現他是使用 Microsoft Kinect for Windows SDK 來做開發的。

  • OniFile.dll 是一個虛擬的裝置,是用來讀取錄製下來的 ONI 檔的。

而對於驅動程式模組這部分,雖然 OpenNI 沒有提供相關文件,不過由於整個 SDK 是開放原始碼的,所以這部分也是有提供原始碼的。這些模組的原始碼,都在 https://github.com/OpenNI/OpenNI2/tree/master/Source/Drivers。可以看到,除了提供的三個 binary 外,這邊還有 DummyDeviceTestDevice 另外兩個模組,算是不實用、單純用來做測試參考之用的。

基本上,要開發一個 OpenNI 2 的 driver 來存取自己的裝置,需要依循著 OpenNI 2 定義的介面,而這些定義,則是由 \Include\Driver\OniDriverAPI.h 這個檔案(GitHub)所提供的。在 oni::driver 這個 namespace 下,包含了 DriverServiceDriverBaseDeviceBaseStreamBase 這四個類別。

  1. 其中,DriverService 比較像是在作紀錄之用的,在實作自己的驅動程式模組的時候,是可以無視的。

  2. DriverBase 就相當於是要開發的驅動程式模組的主程式,他必須要去管理所有可控制的裝置;而他最後會透過 ONI_EXPORT_DRIVER() 這個巨集匯出,讓外部可以使用;實際上 OpenNI SDK 主要就是透過這個類別,來存取一個驅動程式模組的內容。

  3. DeviceBase 則是對應到 openni::Device,基本上就是對應到單一硬體裝置,要提供建立感應器的 stream、各項 device 屬性的設定介面。

  4. 最後,StreamBase 就是對應到 openni::VideoStream,提供單一感應器的資料讀取與控制。

如果想要自己針對特定的裝置,自己寫一個驅動程式模組的話,可以參考官方的 TestDevice、並在參考 Kinect 這個模組(個人不怎麼建議參考 PS1080 這個模組,因為它太複雜了…),稍微摸一下,應該是可以寫得出來的~但是如果要寫的完整,就得下很多工了。

Heresy 自己是有成功地以 TestDevice 為基礎,寫出一個可以使用 OpenCV 來開啟 webcam 的驅動程式模組,不過目前還在調整中;而由於 OpenNI 主要的應用是積雲深度攝影機,所以其實只能讀取彩色的影像的 OpenCV,好像也沒什麼用實際用處就是了。 ^^"

下面,算是一些 Heresy 自己的筆記:

  • DriverBase
    • 一定要實做出來的函式,包括了 deviceOpen()deviceClose()shutdown()
      另外由於 OpenNI 2 一開始就會呼叫 initialize() 做初始化,所以應該也是需要實作的。

    • OpenNI 2 主要應該是透過呼叫 initialize() 時傳進來的三個 callback function,來對驅動程式提供的裝置做管理,當建立新的 device 的資訊(OniDeviceInfo)後想讓 OpenNI 2 能辨識的到,就需要呼叫 deviceConnect() 這個 callback function。

    • 所以,如果不希望 OpenNI 2 的 enumerateDevices() 會直接列出這個裝置、或是不希望在使用 ANY_DEVICE 來開啟裝置的時候可以直接看到自己寫的 device 的話,就不要在 initialize() 裡面,去呼叫 deviceConnect();相對的,則是需要去實作 tryDevice() 這個函式,讓他去測試外部傳進來的指定 URI,在符合條件的時候、再去呼叫 deviceConnect(),讓 OpenNI 2 可以使用這個 device。

  • DeviceBase
    • 需要實作的的函式主要是 getSeneorInfoList()createStream()destoryStream();如果需要其他設定功能,則需要實作 setProperty() 等函式。

  • StreamBase
    • 真正用來讀取資料的地方,實作也最複雜。需要實作的函式包括了:start()stop()addRefToFrame()releaseFrame()。一樣,如果需要參數設定等功能,就需要實作 setProperty() 等函式。

    • TestDevice 裡,他的 start() 會去建立一個新的 thread,來做資料的讀取;而當有新的資料的時候,會去呼叫 raiseNewFrame() 這個 callback function,來告訴 OpenNI 有新的畫面了。

    • 讀取出來的影像,要以 OniDriverFrame 的形式來做輸出,必須在這裡透過 addRefToFrame()releaseFrame() 來做 reference count,做記憶體資源的管理,確定何時要把她的資料釋放掉。

    • 在 OpenNI 2 SDK 裡面,是透過 VideoStreamsetVideoMode() 來修改感應器的解析度;不過在驅動程式層面,會收到的命令是 setProperty(),所以如果要讓 VideoStream 可以修改解析度的話,是需要實作 setProperty() 的內容的(propertyId 會是 ONI_STREAM_PROPERTY_VIDEO_MODE)。

    • 將深度圖轉換到世界座標系統的計算,基本上應該是基於感應器的 FOV 來做計算的。所以如果是在寫深度感應器的 driver 的話,就必須要透過 getProperty() 提供鏡頭的 FOV 參數(應該是 ONI_STREAM_PROPERTY_HORIZONTAL_FOVONI_STREAM_PROPERTY_VERTICAL_FOV)。
      (Heresy 自己沒試過)

這篇大概就先這樣了。基本上,只是一些下去看、試著修改的經驗分享了。實際上,除非是要自己做硬體,或是想要讓其他的深度感應器也能在 OpenNI 的架構下使用,不然應該是沒必要研究這部分的。


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對「OpenNI 2 的 Driver 模組(概念)」的想法

  1. 你好,

    關於載下來的原始碼想請問兩個問題,
    欲重新建置Core內之OpenNI會缺少"XnLib.lib"
    所以先建置PSCommon裡的XnLib獲得XnLib.lib,再將其放進Core裡面這樣的步驟是正確?
    我目前是這麼做並且能夠編譯成功。

    另外,
    對dirver進行重新建置,
    PS1080是OK的,但Kinect則缺少NuiApi.h。
    是不是需要額外下載?

    謝謝!

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