Leap Motion (I): características técnicas

En esta entrada os vamos a hablar de las características técnicas del dispositivo que utilizamos para nuestro traductor de lengua de signos: Leap Motion. En esta primera parte vamos a analizar los componentes que forman el hardware y, próximamente, veremos también el principio de funcionamiento y la API. ¡Atentos, que empezamos!

Leap Motion (I) - Características técnicas

Dimensiones

Este dispositivo tiene unas dimensiones muy reducidas en comparación con otros interfaces gestuales que hay actualmente en el mercado: tan solo mide 75 mm de largo, 25 mm de ancho y 11 mm de alto.

Leap Motion - Características técnicas

Partes del dispositivo

Leap Motion - Características técnicas

Como se puede ver en la imagen anterior, Leap Motion cuenta con dos cámaras, tres LEDs y un microcontrolador. A continuación vamos a ver cada parte con un poco más de detalle:

Leap Motion - Características técnicas

Cámaras

Las cámaras son una de las partes más importantes del dispositivo, dado que son las encargadas de capturar las imágenes y su buen funcionamiento condicionará el correcto funcionamiento del resto de sistema.

Cada una de estas cámaras cuenta con un sensor monocromático, sensible a la luz infrarroja, con una longitud de onda de 850 nm. Estos sensores pueden trabajar a una velocidad de hasta 200 fps, dependiendo del rendimiento del ordenador/tablet al que conectemos el dispositivo. Además, cada sensor es de tipo CMOS. ¿Por qué este tipo de sensor?

  • La digitalización de los píxeles en un sensor CMOS se produce dentro de cada celda, por lo que no es necesario un chip externo como ocurriría en el caso de utilizar sensores CCD. Esto se traduce en mayor velocidad para capturar imágenes y en menor espacio para albergar los sensores.
  • Estos sensores son más económicos que los sensores CCD.
  • En este tipo de sensor no se produce el fenómeno blooming, al contrario que en los sensores CCD. Este fenómeno se produce cuando una celda se satura de luz y hace que las celdas de alrededor también se saturen.
  • La lectura simultánea de celdas en los CMOS es mayor que en los CCD.
  • El consumo eléctrico de los CMOS es menor que el de los CCD.
Iluminación infrarroja

Los LEDs se encargan de iluminar la zona de cobertura por inundación. Trabajan en el espectro de luz infrarroja a una longitud de onda de 850 nm que, como es lógico, es la misma a la que son sensibles los sensores ópticos. Varían su consumo eléctrico —y por tanto la iluminación— dependiendo de la luz que haya en la zona de cobertura para asegurar una misma resolución de imagen.Leap Motion - Características técnicas

Como se puede observar en la imagen anterior, los LEDs están separados por pequeñas barreras de plástico. De esta manera se asegura que la iluminación sea uniforme en toda la zona de cobertura. Además, se protege a los sensores ópticos de una posible saturación de luz, dado que de esta manera la luz infrarroja no les ilumina directamente.

El microcontrolador

Captura de pantalla 2015-04-20 a las 12.42.46Se trata de un circuito integrado  que se suele utilizar para hacer la función de BIOS (MXIC MX25L3206E–32M-bit CMOS SERIAL FLASH). En este caso contiene el programa que controla todo el dispositivo —para, entre otras cosas, regular la iluminación— y se encarga de recoger la información de los sensores para luego enviarla al driver o controlador instalado en el ordenador/tablet.

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Controlador USB

Leap Motion - Características técnicas

Leap Motion cuenta con un controlador USB para que el ordenador pueda reconocer el dispositivo. Este controlador es de alta velocidad y puede soportar USB 3.0.

Envío y recepción de datos

Leap Motion - Características técnicas

Los datos se envían y se reciben al controlador del ordenador a través de dos puertos serie: UART_RX y UART_TX.

Zona de cobertura

Leap Motion - Características técnicas

En la figura anterior se puede observar la zona de cobertura del dispositivo. Como se puede ver, esta zona es una semiesfera de 61 cm de radio.

Esta zona depende del ángulo de visión de las lentes de las cámaras y de la intensidad máxima que puede entregar la conexión USB a los LEDs. A su vez, el ángulo de visión depende de la distancia focal y del tamaño del sensor de la siguiente forma:

Captura de pantalla 2015-04-20 a las 12.43.40

(donde d es la diagonal del sensor y f la distancia focal)

Tanto el ángulo de visión horizontal de Leap Motion como el vertical son de 150,92º. Estos ángulos delimitan la zona de interacción.

Leap Motion - Características técnicas

En la API del dispositivo (que la veremos en la próxima entrada) se define una zona de trabajo llamada “Interaction Box”  por un volumen de 110.55 mm de altura x 110.55 mm de anchura x 69.43 mm de profundidad, que varía sus dimensiones dependiendo de donde se encuentre el objeto a rastrear. Esta es la zona en la que se marca el centro del sistema de coordenadas cartesiano de Leap Motion. Desde el driver del dispositivo se puede configurar la altura a la que se encontrará el centro de esta zona de interacción. Esta altura puede estar entre 7 y 25 cm desde el dispositivo.

ShowLeap cumple un año. ¡Despegamos!

ShowLeap cumple su primer año, un año de mucho trabajo para hacer realidad un proyecto muy ambicioso.

Durante todo este tiempo hemos conocido a muchas personas que nos han dado su apoyo y hemos conseguido crear un equipo comprometido con el proyecto. Ha sido un año duro, ya que teníamos que trabajar en el desarrollo de nuestro producto al mismo tiempo que buscábamos financiación para el proyecto. Hemos participado en diferentes concursos y programas en los que hemos llegado hasta las últimas fases, sin llegar a conseguir financiación; pero la verdad es que hemos aprendido mucho, y aprovechamos este post para agradecer a todas las personas y entidades la formación que nos han dado y el interés que han mostrado en nuestro proyecto.

Y ahora…

¿Dónde estamos y cuál es el futuro inmediato de ShowLeap?

ShowLeapPulseraMYO
Trasteando con la pulsera MYO © ShowLeap

A nivel de desarrollo estamos en la fase final de la creación del primer prototipo de nuestro traductor LSE-voz. Hemos realizado diferentes pruebas de reconocimiento de signos obteniendo muy buenos resultados, que compartiremos próximamente.

Tenemos un algoritmo escalable y fiable que nos permite no tener que depender del sensor que utilizamos (Leap Motion) y, en las próximas semanas, publicaremos más y mejor información sobre el estado de nuestro prototipo.

El camino se ha hecho más largo de lo que hubiésemos querido, pero el no haber tenido una financiación importante nos ha impedido acelerar el proceso. Han sido meses de mucho trabajo en los que hemos tenido que combinar nuestras vidas personales y profesionales con el proyecto, pero pesar de los sacrificios que hemos hecho todo el equipo hasta el día de hoy y de los momentos duros, estamos más convencidos que nunca de que pronto vamos a conseguir sacar al mercado un producto que esperemos ayude a mejorar ciertas situaciones del colectivo sordo: el primer traductor de lengua de signos a voz, y viceversa, en tiempo real.