LeapMotion（1）：环境配置、简单测试、理解对象

关注Leap Motion很长时间了，很早就想入手。可是，一方面，一直忙着其它的比赛，没时间顾及；二是缺钱，钱都垫在比赛上了。

好不容易，11月18日，下定决心买进了，这么长时间，也就是再给贵阳职业学院的学生上课的时候显摆了一次。

周末休息，总算是强迫自己摆弄一下Leap Motion了。

那么做点什么呢？不放就先从简单的开始吧，就在窗口上显示一个红色的圆，以表示追踪到的某一个手指头（指尖）。

要开发Leap Motion应用，我觉得官方的文档必须要仔细的看看。

文档1：开发者首页，这里可以下载SDK。

文档2：理解C#例程，以便开发我们自己的应用程序。

文档3：Leap概述，获取开发的必要知识。

Step1：下载SDK，并解压缩。在“LeapSDK”中有我们需要用的源代码和类库。

Step2：创建一个C# WPF应用程序，不妨就叫“LeapMotion1_WPF”。

Step3：在项目中添加“lib/LeapCSharp.NET4.0.dll”引用（如果是.net framework 3.5的话，则添加LeapCSharp.NET3.5.dll），如图。

Step4：在项目中添加现有项，“lib/x86/Leap.dll”、“lib/x86/Leap.lib”和“lib/x86/LeapCSharp.dll”三个文件，并设置三个文件“始终复制”到输出目录，如图。

Step5：创建用户界面，在MainWindow上，放一个Canvas，两个Button，一个Ellipse，如图。

设置好相应的属性。Canvas的大小和窗口一样。

Step6：编写“连接设备”按钮的单击事件。在该事件中，我们需要让Leap Motion工作起来。不放看看“samples/Sample.cs”中是如何实现的。

该类实现的是一个控制台应用程序。我们从main开始看。代码如下：

     public static void Main ()
     {
         // Create a sample listener and controller
         SampleListener listener = new SampleListener ();
         Controller controller = new Controller ();

         // Have the sample listener receive events from the controller
         controller.AddListener (listener);

         // Keep this process running until Enter is pressed
         Console.WriteLine ("Press Enter to quit...");
         Console.ReadLine ();

         // Remove the sample listener when done
         controller.RemoveListener (listener);
         controller.Dispose ();
     }

文档2中说，“The Controller class provides the main interface between the Leap and your application. When you create a Controller object, it connects to the Leap software running on the computer and makes hand tracking data available through Frame objects. You can access these Frame objects by instantiating a Controller object and calling the Controller.Frame method”，即应用程序使用Controller对象来访问Leap硬件，追踪到的数据封装在Frame对象中的，这个对象可以通过Controller.Frame获取。

文档2中还说，“If your application has a natural update loop or frame rate, then you can call Controller.Frame as part of this update. Otherwise, you can add a listener to the controller object. The controller object invokes the callback methods defined in your Listener subclass whenever a new frame of tracking data is available (and also for a few other Leap events)”。如果开发的应用程序本身有个大循环的话（类似XNA应用程序的update，或是单片机程序的loop），可以在这个大循环中通过Controller.Frame获取Frame对象。否则，我们可以给Controller对象提供一个Listener，当Controller准备好新的Frame时会回调Listener，之后我们在进行处理。

这样来看，前三行代码就比较好理解了。

在我们的项目中，“连接设备”按钮的单击事件的代码如下：

         private void Button_Click_1(object sender, RoutedEventArgs e)
         {
             listener = new MyLeapListener();
             controller = new Controller();
             controller.AddListener(listener);

             btn1.IsEnabled = false;//btn1表示“连接设备”
             btn2.IsEnabled = true;//btn2表示“断开设备”
         }

Step7：“断开设备”的点击事件的代码自然也比较容易写出，代码如下：

         private void Button_Click_2(object sender, RoutedEventArgs e)
         {
             controller.RemoveListener(listener);

             btn1.IsEnabled = true;
             btn2.IsEnabled = false;
         }

Step8：仿照例程的Main方法，我们还需要销毁Controller对象。如下：

         private void Window_Closing_1(object sender, System.ComponentModel.CancelEventArgs e)
         {
             controller.Dispose();
         }

Step9：实现自己的监听器。先来看看SampleListener是如何实现的呢？其骨架如下。

 class SampleListener : Listener
 {
     public override void OnInit (Controller controller)
     {
     }

     public override void OnConnect (Controller controller)
     {
     }

     public override void OnDisconnect (Controller controller)
     {
     }

     public override void OnExit (Controller controller)
     {
     }

     public override void OnFrame (Controller controller)
     {
     }
 }

同样是在文档2中有详细的说明，我就不粘贴原文了。我们自己创建的监听器需要继承Listener，可以根据需要重写上面几个方法。对于我们而言，需要关注的是OnFrame方法，因为当一个新的Frame准备好后会调用这个方法。

在LeapMotion1_WPF命名空间中添加一个新类MyLeapListener，其实现如下：

     class MyLeapListener : Listener
     {
         public override void OnFrame(Controller ctl)
         {
         }
     }

Ok，非常好。我们可以在OnFrame方法中获得Frame对象，然后获取关于指尖的数据，然后进行一些操作，就如例程中那样。但是，在这个方法中，我们是无法改变Ellipse的位置的。我们需要多做一步操作，在MyLeapListener的OnFrame方法触发的时候，通知调用者进行处理。显然，使用事件可以完美的解决我们的问题。于是，我们修改了MyLeapListener的代码：

     class MyLeapListener : Listener
     {
         public event EventHandler OnFrameEvent = null;
         public override void OnFrame(Controller ctl)
         {
             if (OnFrameEvent != null)
             {
                 OnFrameEvent.Invoke(ctl, null);
             }
         }
     }

在OnFrame方法中触发OnFrameEvent事件。那么，相应的，在实例化MyLeapListener的时候，就应该加一个事件处理方法进去。在Button_Click_1方法中作如下修改：

         private void Button_Click_1(object sender, RoutedEventArgs e)
         {
             listener = new MyLeapListener();
             listener.OnFrameEvent += listener_OnFrameEvent;

             controller = new Controller();
             controller.AddListener(listener);

             btn1.IsEnabled = false;
             btn2.IsEnabled = true;
         }

Step10：实现listener_OnFrameEvent方法。先把方法声明写出来。

         void listener_OnFrameEvent(object sender, EventArgs e)
         {
         }

按照之前的说法，追踪的数据是封装在Frame对象中的，因此，我们首先获取该对象。

             //获取帧数据
             LeapFrame frame = controller.Frame();//using LeapFrame = Leap.Frame;

再往下就需要用到文档3的知识了。Leap可以同时检测到若干只手，并用Hand对象封装数据，建议最多2只手进入Leap的检测区域。需要注意的是Leap无法区分左右手。我们判断一下Leap是否检测到手，如果检测到的话，就获取第一个。

             //如果能够获取手部数据
             if (!frame.Hands.IsEmpty)
             {
                 //获取手部数据
                 Hand hand = frame.Hands[];
             }

有了Hand对象，我们就能够知道手相对于Leap的位置。

                 //获取手部的位置，判断检测的范围
                 LeapVector palmPosition = hand.PalmPosition;//using LeapVetcor = Leap.Vector;
                 float palmHeight = palmPosition.y;

这里的高度为什么是y，不是z？文档3中有介绍的啊。Leap的坐标系如下图所示。

我们要在窗口中绘制Ellipse表示指尖在Leap检测区域中的位置，Leap检测的坐标是毫米，窗口绘制的时候是像素，这就涉及到了坐标的转换。

我曾看到一篇文章，其说Leap的检测角度为150度，因此，在不考虑z轴的情况下，我们可以计算出来手所在的高度检测的宽度是多少，并将指尖的位置映射到窗口上。文档3说明了有效的检测区域是设备上方25毫米-600毫米的范围，故可以将指尖的高度映射到窗口上。

                 float detectionWidth = (float)(palmHeight * Math.Tan(75.0 / 180.0 * Math.PI) * );

有了手的数据，我们接下来获取指尖的信息。Leap检测时，并不是每一帧都包括指尖的信息，例如当握拳时就无法得到指尖的数据。所以，在使用指尖数据时，我们需要判断一下。

                 //获取指尖的数据
                 FingerList fingers = hand.Fingers;
                 if (!fingers.IsEmpty)
                 {
                     Finger f1 = fingers[];
                 }

获取指尖的位置数据，并计算其在窗口上的位置。

                     LeapVector position = f1.TipPosition;

                     float x = position.x;
                     float y = position.y;

                     //下面将x、y映射到屏幕上
                     double screenWidth = canvas1.ActualWidth;
                     double screenHeight = canvas1.ActualHeight;

                     x = x / detectionWidth * screenWidth + (screenWidth / );
                     y = screenHeight - y / ( – ) * screenHeight;

最后，需要设置Ellipse的位置。

                     this.Dispatcher.BeginInvoke(new Action(delegate {
                        Canvas.SetLeft(ellipse, x);
                        Canvas.SetTop(ellipse, y);
                     }), null);

注意，不能直接调用Canvas.SetLeft会出错的。

好了，运行程序，看看效果吧。

注意：

1、using Leap;

2、注意代码的缩进。