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。

二次元的に物体の運動を観測する用の NormalCamera クラスと、 三次元的に物体の運動を観測する用の 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、 その円を運動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)

ボールの運動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中央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