3D视觉专题制作：Kinect、Processing、Arduino及MakerBot pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　从探索中学习

　　这是一本详细的实作指南，想要利用微软的 Kinect（这是一台让电脑能够看见的体感装置）建立酷炫应用的人，可以从本书获得必要的技术和概念。本书将通过六个内容充实的专题，让你学会如何为软体建立手势介面、使用动作捕捉（motion capture）技术建立有趣的 3D 互动游戏、为客制化制造（custom fabrication）使用 3D 扫描，以及许多其他应用。

　　本书非常适合业余爱好者、制作者、艺术家和玩家阅读，书中会介绍如何以现成的廉价工具（包括开源的 Processing 程式语言以及 Arduino 微控制器）来完成每个专题。你在本书所学到的基本技能，将可让你利用 Kinect 建构出与众不同的作品。

　　阅读本书，你将能够：
　　．在 Mac OS X、Windows 或 Linux 上开发 Kinect 的应用
　　．使用姿势侦测（pose detection）与骨架化（skeletonization）技术来追踪影像中的人体，以及使用区块追踪（blob tracking）技术来侦测物体
　　．分析及操作点云（point clouds）
　　．利用 3D 扫描技术为设计及制造建立模型
　　．利用 MakerBot、RepRap 或 Shapeways 印刷出 3D 物体
　　．了解动画和游戏的动作追踪（motion tracking）技术
　　．建构一个简单的机器人手臂，可以模拟你的手臂的动作
　　．了解技艺高超的艺术家如何利用 Kinect 建构出引人入胜的作品

作者简介

Greg Borenstein

　　作者的工作是研究如何以特殊效果做为艺术表达的媒介，他是个艺术家及老师，并且是纽约大学互动电子通讯研究所的驻地研究员。Greg 醉心于跨越影像与实务界线的特效技术。

跨越数字与物理的界限：嵌入式系统、交互设计与快速成型的深度探索 本书聚焦于当代技术交叉领域的前沿实践，旨在为读者提供一套系统化、高强度的动手能力训练框架。我们深入探讨了如何利用现有的成熟平台和新兴技术，构建兼具智能感知、实时交互与物理实体输出的复杂系统。本书内容涵盖了从底层硬件编程到高级数据可视化、从传感器融合到三维建模与打印的完整工作流，强调理论与实践的高度统一。 --- 第一部分：低功耗微控制器与实时控制系统构建 本部分将读者引导至嵌入式系统的核心，重点剖析如何高效地利用主流的开源硬件平台进行精确、可靠的实时控制。我们摒弃过于基础的“点亮LED”示例，直接进入到需要复杂时序管理和外部接口协调的应用场景。 章节一：高级嵌入式编程范式与资源优化 深入探讨微控制器（如基于ARM Cortex-M架构的芯片）的内存管理、中断服务程序（ISR）的编写规范及其对系统实时性的影响。内容包括： 实时操作系统（RTOS）选型与移植： 详细对比 FreeRTOS、Zephyr 等主流 RTOS 在资源占用、任务调度算法（如优先级继承、死锁预防）上的差异。实践部分将演示如何在资源受限的环境中成功移植和配置一个轻量级 RTOS，并实现多任务并发。 能效优化技术： 针对电池供电设备，讲解睡眠模式（Sleep Modes）的精细化管理，包括唤醒源配置、周期性唤醒（Wakup Source Management）和功耗分析工具的使用。 底层驱动开发： 不仅仅是调用库函数，而是深入SPI、I2C、UART等通信协议的寄存器级操作，确保数据传输的稳定性和速度。重点讲解如何编写健壮的总线仲裁逻辑。 章节二：传感器数据采集与信号调理的艺术 本章着重于如何从物理世界获取高质量、低噪声的信号，并将这些信号转化为可供数字系统处理的精确数据。 噪声抑制与滤波技术： 深入讲解数字滤波器的设计，包括有限脉冲响应（FIR）和无限脉冲响应（I2C）滤波器的系数设计、Z域分析以及在嵌入式平台上的定点数实现。对比卡尔曼滤波（Kalman Filtering）在状态估计中的应用，特别是在处理非线性或高斯噪声环境下的姿态估计问题。 高精度模数转换（ADC）的应用： 解析多通道ADC的交织采样、过采样（Oversampling）技术以提高有效位数（ENOB），并讨论如何补偿温度漂移和电源波动对测量精度的影响。 跨平台数据同步与校验： 设计可靠的数据包结构，实现数据完整性校验（如CRC校验）和时间戳同步机制，确保采集的数据在传输过程中不丢失信息且时间有序。 --- 第二部分：高级人机交互与数据流可视化 本部分转向数据处理和用户界面（UI）的构建，重点关注如何以直观、高效的方式呈现复杂的实时数据，并实现双向的人机交互逻辑。 章节三：面向实时数据的编程环境与数据绑定 本章选择一个强大的开源图形编程框架作为核心工具，探讨其在处理高帧率、多源数据流时的性能瓶颈与优化策略。 图形渲染管线剖析： 详细解析该环境的渲染流程，包括场景图（Scene Graph）的构建、批处理（Batching）技术在减少绘制调用（Draw Calls）中的作用。 高性能数据绑定： 探讨如何构建高效的“数据到视觉”的映射机制，避免不必要的对象重建或冗余计算。实践内容包括使用延迟渲染技术处理大量动态点云或矢量数据。 异步数据处理架构： 引入反应式编程（Reactive Programming）的理念，分离数据采集线程与渲染线程，使用事件流（Event Streams）和调度器来保证UI的流畅性，即便底层数据更新频率很高。 章节四：自定义交互逻辑与事件驱动模型 构建真正智能的交互系统需要超越简单的“点击”响应，转而实现基于情景和状态的复杂逻辑。 状态机在交互设计中的应用： 使用有限状态机（FSM）模型来管理复杂的交互状态，例如，设备连接状态、数据采集模式、错误处理流程等。 手势与意图识别的抽象层： 探讨如何将原始输入（如鼠标位置、按钮按下）抽象为高层级的用户“意图”。设计一套灵活的事件分发系统，允许不同模块监听和响应特定的高层级事件。 参数化控制接口： 创建可动态加载和保存的配置面板，使用滑块、旋钮等控件直接映射到底层嵌入式系统的特定参数（如PID增益、滤波器系数），并实现即时反馈和在线调参功能。 --- 第三部分：从数字模型到物理实体：增材制造与系统集成 最后一部分将理论和代码的成果转化为实际可触摸的物理产品，关注如何将电子系统与定制化的外壳和结构完美结合。 章节五：拓扑优化与结构设计 for 电子设备 本章侧重于如何设计出既能容纳复杂电子元件，又具备优异散热和机械强度的定制化外壳。 参数化建模基础： 运用专业建模软件，重点学习如何使用约束（Constraints）和驱动（Drivers）来创建参数驱动的模型，方便进行设计迭代和尺寸调整。 热管理与结构仿真初探： 介绍基本的有限元分析（FEA）概念，用于评估定制外壳的散热性能和应力分布。学习如何通过开口、散热片几何形状的微调来优化热传导路径。 连接器与装配设计： 精确设计PCB、传感器和执行器的安装点，包括卡扣（Snap-fit）、螺纹孔、以及免工具快速拆卸的结构方案。 章节六：高级增材制造策略与后处理 超越基础的FDM打印，本章探讨提升最终产品质量和耐用性的专业打印技术。 材料科学在快速成型中的选择： 比较工程塑料（如ABS、PETG）与高性能聚合物（如尼龙、PC）在拉伸强度、耐温性、以及后处理兼容性方面的差异。 支撑结构的设计与移除优化： 讲解如何通过调整模型方向和支撑类型（树状、悬浮桥等）来最小化支撑材料的使用量，并设计易于移除的穿透式支撑。 表面精饰与功能化后处理： 涵盖化学平滑技术（如ABS蒸汽平滑）、填充与打磨工艺，以及如何对打印件进行电镀、涂层或粘合剂处理，以实现防水或电磁屏蔽等功能需求。 本书的最终目标是培养读者一种“系统思维”——从一个概念诞生，到硬件选型、软件架构、数据交互，最终到物理形态的完整闭环实现能力。它要求读者不仅会编程，更要理解电子学原理和机械设计的基础，是面向高阶创客、嵌入式工程师和交互设计师的实践指南。

前言
chapter 01 Kinect 是什么？
chapter 02 深度影像
chapter 03 点云
chapter 04 骨架资料
chapter 05 为数位制造进行扫描
chapter 06 利用 Kinect 操纵机器人
chapter 07 总结：下一步该如何？
附录
索引

评分☆☆☆☆☆

我是一位对科技和艺术结合充满好奇的读者，收到《3D视觉专题制作》这本书，感觉像是打开了一个全新的世界！我一直对Kinect的体感技术非常着迷，想象着用自己的身体去驱动电脑中的虚拟形象，或者创作出独一无二的艺术品，光是想想就觉得兴奋。而Processing作为一种视觉编程语言，对我这种更偏向于感性创作的人来说，无疑是打开了新大门，我期待它能帮助我将Kinect收集到的数据转化为令人惊艳的视觉效果。更不用说Arduino这个强大的微控制器，以及MakerBot这个能够实现我脑海中3D设计的打印机，它们组合在一起，就如同是我的创意变成现实的魔法棒。我一直梦想着能够制作出一些独一无二的互动装置，比如一个能随着我的情绪变色的灯光装置，或者一个能够根据我的手势来播放音乐的音响系统。这本书的书名就直接点出了这些核心技术，让我觉得它绝对能够提供最直接、最有效的学习路径，让我从理论到实践，一步步地实现我的3D视觉创作梦想。我非常希望书中能有详细的步骤指导和丰富的图示，帮助我克服技术上的困难，顺利地完成每一个项目。

评分☆☆☆☆☆

哇，看到《3D视觉专题制作》这书名，我第一个联想到的就是“未来生活”！我一直对3D打印技术很着迷，总觉得以后每个人都可以在家3D打印自己需要的东西，像是定制的家具、零件，甚至是食物！这本书把3D打印机MakerBot也放进来了，我猜它应该会教我们怎么设计3D模型，然后用MakerBot打印出来。最让我期待的是，它把Kinect、Processing和Arduino这些看起来有点独立的科技组合在一起，这就像是把我们脑海里的创意，通过Kinect变成数字信号，再用Processing进行有趣的视觉化设计，最后通过Arduino控制MakerBot把这些设计变成触手可及的实体！这过程听起来就超级酷炫，绝对不是那种枯燥的技术手册。我一直很想亲手制作一些有意思的装置，比如一个能根据天气自动调整窗帘的智能家居模型，或者是一个用3D打印出来的机器人模型，并且能让它通过Kinect感应我的动作来跳舞。这本书感觉就是把这些奇思妙想都变得可行了，而且提供了具体的工具和方法，让我可以真正地动手实践。我非常期待书里能够提供一些实际的案例和项目，让我可以跟着一步步学习，甚至能够发挥自己的创意，做出独一无二的作品。

评分☆☆☆☆☆

这本《3D视觉专题制作》简直是为我这种“想太多，做太少”的人量身定做的！我平时就喜欢在网上看各种创客大神的作品，那些用Kinect制作的互动装置，或者是用3D打印机打印出来的精美模型，都让我惊叹不已。但我总觉得这些东西离我太遥远，好像需要非常专业的知识和昂贵的设备才能实现。这本书里居然把Kinect、Processing、Arduino和MakerBot这几个听起来就很厉害的科技都聚在一起了，让我觉得好像那些遥不可及的梦想突然变得触手可及。特别是Kinect，我一直很好奇它到底是怎么“看”到我们的动作的，书里应该会深入浅出地讲解原理吧？还有Processing，我不太擅长复杂的编程，所以一直很想找一种更容易上手的视觉编程工具，这本书会不会就是答案？最重要的是，有了Arduino和MakerBot，我就可以把数字世界里的创意，真正变成实体的东西，比如设计一个独特的手机支架，或者制作一个能互动的艺术品。我非常希望这本书能提供一些入门级的项目，让我可以从简单的开始，慢慢摸索，最终能够做出属于自己的、有创意的3D视觉作品。

评分☆☆☆☆☆

这本《3D视觉专题制作》真是我最近读到最有趣的技术书之一！我平常就对DIY和创客文化很感兴趣，尤其迷恋那些能让虚拟世界和真实世界连接起来的酷玩意儿。书里一开始就介绍了Kinect，光是想到能用肢体动作来控制电脑，就觉得超有未来感。我特别好奇它怎么捕捉我们的身体动作，书中应该会很详细地解释其中的原理吧？还有，Processing这个视觉编程语言听起来就很适合我这种想玩创意但又不想写复杂代码的人，我猜它应该会教我们怎么用Kinect的感应数据来创作出各种视觉效果，比如根据你的动作生成动态的图形或者音乐，想想都觉得兴奋！而且，Arduino和MakerBot这两个我之前也有所耳闻，一个是可以自己编程的微控制器，另一个是3D打印机，把它们结合起来，简直就是把自己的想法变成实物的超级组合。我一直以来都想尝试制作一些自己的小玩意儿，比如一个能感应到你靠近就亮灯的灯，或者一个能帮你抓取小东西的机械手臂，这本书感觉就是我的绝佳入门指南，让我可以从零开始，一步步把这些科幻般的想法变成现实。我真的很期待书里能有丰富的图文解说，让我这个视觉型学习者也能轻松上手。

评分☆☆☆☆☆

最近入手了《3D视觉专题制作》这本书，我个人一直对 MakerBot 这种3D 打印技术非常感兴趣，总觉得以后我们生活的方方面面都会被它改变。我平时比较喜欢动手做一些小东西，比如打印一些模型零件，或者是自己设计一些生活用品。这本书里把 Kinect、Processing、Arduino 和 MakerBot 这几个看似独立的科技都整合在一起，让我觉得非常惊喜。我一直很好奇 Kinect 的传感器是如何捕捉到我们身体的动作的，以及 Processing 如何将这些动作转化为可执行的代码，从而实现各种视觉效果。而 Arduino 则提供了连接物理世界和数字世界的桥梁，让我能够控制更多的外部设备，包括 MakerBot 3D 打印机。我一直梦想着能够设计并打印出一个可以互动的机器人，或者是一个能够根据我的指令来改变形状的艺术品。这本书让我觉得，这些曾经遥不可及的梦想，似乎就在眼前，只需要按照书中的指导，一步步地去实现。我尤其期待书中能有关于如何设计复杂的 3D 模型，以及如何将 Processing 和 Arduino 的代码与 MakerBot 进行完美结合的详细讲解，这样我才能真正地将我的创意变成触手可及的现实。