通过 TouchDesigner 提取 Kinect2 的点云信息

在TouchDesigner（之后称为TD）中提取Kinect2的点云这个效果在很早之前就已经实现了。TD的灵活之处不再赘述，如果需要将大量点云（准确来讲这个案例有1920*1080=2,073,600个点）超过2M的点的深度和颜色渲染出来并到达每秒超过30帧的速度，目前我想到的方法有且只有使用TD中的GLSL shader。GLSL的优势就是在于直接使用GUP并行处理所有的点，所以在这种应用中速度要比CUP快上成千上万倍。大概方向讲清楚了，先上个图看看效果。

从kinect方面我们需要两个图像信息，第一个是深度图，之后我们会使用这个深度图的颜色值来确定每个点的位置。另一个是颜色图也就是我们传统的视频画面，使用这个视频信息之后我们把每个像素点的颜色值传递到每个点上，让点云不仅有深度值也有颜色值。

在GLSL中我们同时需要使用vertex shader和fragmentshader，在vertex shader中把点云的深度位置确定好，再传递到fragment shader中把视频的颜色信息给点云。

vertex shader中读取深度图中每个像素的深度信息，将其传给已经创建好的grid的每一个点上，也就是说事先我们已经做好了一个1920*1080的grid。

//in vertex shader

uniform sampler2D sPointTex;
uniform sampler2D sColorTex;

uniform vec4 uPointRes;

out Vertex {
    vec4 color;
}vVert;

void main()
{
    int id = gl_VertexID;
    vec2 posUV;
    posUV.t = id / int(uPointRes.p);
    posUV.s = id - (posUV.t * int(uPointRes.q));
    posUV.t += 1;
    posUV *= uPointRes.st;

    vec4 newPos = texture(sPointTex, posUV);
    newPos.z *= -1;
    newPos.z += 2;
    vVert.color = texture(sColorTex, posUV);
    vec4 worldSpaceVert =TDDeform(newPos);
    vec4 camSpaceVert = uTDMat.cam * worldSpaceVert;

    //if(newPos.z < -0){
    //    gl_PointSize = 1;
    //}else{
    //    gl_PointSize = 0.0;
    //}

    gl_Position = TDCamToProj(camSpaceVert);
}

sPointTex 是深度贴图的采样，sColorTex 是颜色信息的采样。通过grid上每个点的ID来确定该点是在哪一行哪一列，让后确定该点在画幅中uv位置，使用这个uv位置从采样中拿到深度信息和颜色信息，深度信息直接应用到点的z轴上，颜色信息记录下来并传递给fragment shader。 注释掉的这段是应用在把背景信息隔离掉的。

在fragment shader中就容易多了，应为我们已经知道颜色值了，只需要赋值给最终的颜色变量上就好了。

//in fragment shader
in Vertex {
    vec4 color;
}vVert;

// Output variable for the color
layout(location = 0) out vec4 fragColor;

void main()
{
    fragColor[0] = vVert.color; 

    for (int i = 1; i < TD_NUM_COLOR_BUFFERS; i++)
    {
        fragColor[i] = vec4(0.0);
    }
}