2014年7月23日水曜日

KINECT V2  音声シャッター(SDK2.0β,C#)

FaceBookのグループでスナップショットを撮るときクリックするのが大変という話があったので、音声認識でスナップショットをとれるようにしてみました。
SDK2.0βのColorBasics-WPFサンプルに音声認識部分を追加しています。

今回もKinectAudioStream.csをプロジェクトに追加しています。

変更はnamespaceとMainWindow.xaml.csだけです。

MainWindow.xaml.cs

//------------------------------------------------------------------------------
// <copyright file="MainWindow.xaml.cs" company="Microsoft">
//     Copyright (c) Microsoft Corporation.  All rights reserved.
// </copyright>
//------------------------------------------------------------------------------
namespace Microsoft.Samples.Kinect.ColorBasics.speech
{
    using System;
    using System.Collections.Generic;
    using System.ComponentModel;
    using System.Diagnostics;
    using System.Globalization;
    using System.IO;
    using System.Windows;
    using System.Windows.Media;
    using System.Windows.Media.Imaging;
    using Microsoft.Kinect;
    using Microsoft.Speech.AudioFormat;
    using Microsoft.Speech.Recognition;

    /// <summary>
    /// Interaction logic for MainWindow
    /// </summary>
    public partial class MainWindow : Window, INotifyPropertyChanged
    {
        /// <summary>
        /// Size of the RGB pixel in the bitmap
        /// </summary>
        private readonly uint bytesPerPixel = 0;

        /// <summary>
        /// Active Kinect sensor
        /// </summary>
        private KinectSensor kinectSensor = null;

        /// <summary>
        /// Reader for color frames
        /// </summary>
        private ColorFrameReader colorFrameReader = null;

        /// <summary>
        /// Bitmap to display
        /// </summary>
        private WriteableBitmap colorBitmap = null;

        /// <summary>
        /// Intermediate storage for receiving frame data from the sensor
        /// </summary>
        private byte[] colorPixels = null;

        /// <summary>
        /// Current status text to display
        /// </summary>
        private string statusText = null;

        /// <summary>
        /// 音声ストリーム
        /// </summary>
        KinectAudioStream convertStream = null;

        /// <summary>
        /// 音声認識エンジン
        /// </summary>
        SpeechRecognitionEngine engine=null;

        /// <summary>
        /// 日本語音声認識エンジンのID
        /// </summary>
        const string engin_id = "SR_MS_ja-JP_Kinect_11.0";


        /// <summary>
        /// Initializes a new instance of the MainWindow class.
        /// </summary>
        public MainWindow()
        {
            // get the kinectSensor object
            this.kinectSensor = KinectSensor.GetDefault();

            // open the reader for the color frames
            this.colorFrameReader = this.kinectSensor.ColorFrameSource.OpenReader();

            // wire handler for frame arrival
            this.colorFrameReader.FrameArrived += this.Reader_ColorFrameArrived;

            // create the colorFrameDescription from the ColorFrameSource using Bgra format
            FrameDescription colorFrameDescription = this.kinectSensor.ColorFrameSource.CreateFrameDescription(ColorImageFormat.Bgra);

            // rgba is 4 bytes per pixel
            this.bytesPerPixel = colorFrameDescription.BytesPerPixel;

            // allocate space to put the pixels to be rendered
            this.colorPixels = new byte[colorFrameDescription.Width * colorFrameDescription.Height * this.bytesPerPixel];

            // create the bitmap to display
            this.colorBitmap = new WriteableBitmap(colorFrameDescription.Width, colorFrameDescription.Height, 96.0, 96.0, PixelFormats.Bgr32, null);

            // set IsAvailableChanged event notifier
            this.kinectSensor.IsAvailableChanged += this.Sensor_IsAvailableChanged;

            // open the sensor
            this.kinectSensor.Open();

            // set the status text
            this.StatusText = this.kinectSensor.IsAvailable ? Properties.Resources.RunningStatusText
                                                            : Properties.Resources.NoSensorStatusText;

            // use the window object as the view model in this simple example
            this.DataContext = this;

            // initialize the components (controls) of the window
            this.InitializeComponent();


            ////////////////////////////////////////////////////////////
            //音声認識関連
            ////////////////////////////////////////////////////////////

            //音声入力設定
            IReadOnlyList<AudioBeam> audioBeamList = kinectSensor.AudioSource.AudioBeams;
            Stream audioStream = audioBeamList[0].OpenInputStream();

            //audioStreamのビット変換
            convertStream = new KinectAudioStream(audioStream);

            //音声認識エンジン設定
            engine = new SpeechRecognitionEngine(engin_id);

            //認識するワード
            var word = new Choices();

            word.Add("チーズ");
            word.Add("キャプチャ");
            word.Add("シャッター");
           
            //グラマービルダー
            var gb = new GrammarBuilder();

            //言語設定
            gb.Culture = engine.RecognizerInfo.Culture;

            //グラマービルダーに単語を登録
            gb.Append(word);

            //グラマー作成
            var g = new Grammar(gb);

            //認識エンジンにグラマーを登録
            engine.LoadGrammar(g);

            //イベントの登録
            engine.SpeechRecognized += engine_SpeechRecognized;
            engine.SpeechRecognitionRejected += engine_SpeechRecognitionRejected;

            //オーディオストリームの変換をアクティブにする
            convertStream.SpeechActive = true;

            //認識エンジンに入力設定
            engine.SetInputToAudioStream(convertStream, new SpeechAudioFormatInfo(EncodingFormat.Pcm, 16000, 16, 1, 32000, 2, null));

            //非同期で連続認識の開始
            engine.RecognizeAsync(RecognizeMode.Multiple);

        }

        /// <summary>
        ///
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        void engine_SpeechRecognitionRejected(object sender, SpeechRecognitionRejectedEventArgs e)
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        /// <summary>
        ///
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        void engine_SpeechRecognized(object sender, SpeechRecognizedEventArgs e)
        {
            //認識信頼度の閾値
            //(認識信頼度 -1<0<1 -1が低信頼度 0が標準 1が高信頼度 数字が大きいほど認識率が厳しくなる)
            const double ConfidenceThreshold = 0.6;

            if (e.Result.Confidence >= ConfidenceThreshold)
            {
                //認識した単語を表示
                if (this.colorBitmap != null)
                {
                    // create a png bitmap encoder which knows how to save a .png file
                    BitmapEncoder encoder = new PngBitmapEncoder();

                    // create frame from the writable bitmap and add to encoder
                    encoder.Frames.Add(BitmapFrame.Create(this.colorBitmap));

                    string time = System.DateTime.Now.ToString("hh'-'mm'-'ss", CultureInfo.CurrentUICulture.DateTimeFormat);

                    string myPhotos = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.MyPictures);

                    string path = Path.Combine(myPhotos, "KinectScreenshot-Color-" + time + ".png");

                    // write the new file to disk
                    try
                    {
                        // FileStream is IDisposable
                        using (FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Create))
                        {
                            encoder.Save(fs);
                        }

                        this.StatusText = string.Format(Properties.Resources.SavedScreenshotStatusTextFormat, path);
                    }
                    catch (IOException)
                    {
                        this.StatusText = string.Format(Properties.Resources.FailedScreenshotStatusTextFormat, path);
                    }
                }

            }
        }

        /// <summary>
        /// INotifyPropertyChangedPropertyChanged event to allow window controls to bind to changeable data
        /// </summary>
        public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged;

        /// <summary>
        /// Gets the bitmap to display
        /// </summary>
        public ImageSource ImageSource
        {
            get
            {
                return this.colorBitmap;
            }
        }

        /// <summary>
        /// Gets or sets the current status text to display
        /// </summary>
        public string StatusText
        {
            get
            {
                return this.statusText;
            }

            set
            {
                if (this.statusText != value)
                {
                    this.statusText = value;

                    // notify any bound elements that the text has changed
                    if (this.PropertyChanged != null)
                    {
                        this.PropertyChanged(this, new PropertyChangedEventArgs("StatusText"));
                    }
                }
            }
        }

        /// <summary>
        /// Execute shutdown tasks
        /// </summary>
        /// <param name="sender">object sending the event</param>
        /// <param name="e">event arguments</param>
        private void MainWindow_Closing(object sender, CancelEventArgs e)
        {
            if (this.colorFrameReader != null)
            {
                // ColorFrameReder is IDisposable
                this.colorFrameReader.Dispose();
                this.colorFrameReader = null;
            }

            if (this.kinectSensor != null)
            {
                this.kinectSensor.Close();
                this.kinectSensor = null;
            }
        }

        /// <summary>
        /// Handles the user clicking on the screenshot button
        /// </summary>
        /// <param name="sender">object sending the event</param>
        /// <param name="e">event arguments</param>
        private void ScreenshotButton_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            if (this.colorBitmap != null)
            {
                // create a png bitmap encoder which knows how to save a .png file
                BitmapEncoder encoder = new PngBitmapEncoder();

                // create frame from the writable bitmap and add to encoder
                encoder.Frames.Add(BitmapFrame.Create(this.colorBitmap));

                string time = System.DateTime.Now.ToString("hh'-'mm'-'ss", CultureInfo.CurrentUICulture.DateTimeFormat);

                string myPhotos = Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.MyPictures);

                string path = Path.Combine(myPhotos, "KinectScreenshot-Color-" + time + ".png");

                // write the new file to disk
                try
                {
                    // FileStream is IDisposable
                    using (FileStream fs = new FileStream(path, FileMode.Create))
                    {
                        encoder.Save(fs);
                    }

                    this.StatusText = string.Format(Properties.Resources.SavedScreenshotStatusTextFormat, path);
                }
                catch (IOException)
                {
                    this.StatusText = string.Format(Properties.Resources.FailedScreenshotStatusTextFormat, path);
                }
            }
        }

        /// <summary>
        /// Handles the color frame data arriving from the sensor
        /// </summary>
        /// <param name="sender">object sending the event</param>
        /// <param name="e">event arguments</param>
        private void Reader_ColorFrameArrived(object sender, ColorFrameArrivedEventArgs e)
        {
            bool colorFrameProcessed = false;

            // ColorFrame is IDisposable
            using (ColorFrame colorFrame = e.FrameReference.AcquireFrame())
            {
                if (colorFrame != null)
                {
                    FrameDescription colorFrameDescription = colorFrame.FrameDescription;

                    // verify data and write the new color frame data to the display bitmap
                    if ((colorFrameDescription.Width == this.colorBitmap.PixelWidth) && (colorFrameDescription.Height == this.colorBitmap.PixelHeight))
                    {
                        if (colorFrame.RawColorImageFormat == ColorImageFormat.Bgra)
                        {
                            colorFrame.CopyRawFrameDataToArray(this.colorPixels);
                        }
                        else
                        {
                            colorFrame.CopyConvertedFrameDataToArray(this.colorPixels, ColorImageFormat.Bgra);
                        }

                        colorFrameProcessed = true;
                    }
                }
            }

            // we got a frame, render
            if (colorFrameProcessed)
            {
                this.RenderColorPixels();
            }
        }

        /// <summary>
        /// Renders color pixels into the writeableBitmap.
        /// </summary>
        private void RenderColorPixels()
        {
            this.colorBitmap.WritePixels(
                new Int32Rect(0, 0, this.colorBitmap.PixelWidth, this.colorBitmap.PixelHeight),
                this.colorPixels,
                this.colorBitmap.PixelWidth * (int)this.bytesPerPixel,
                0);
        }

        /// <summary>
        /// Handles the event which the sensor becomes unavailable (E.g. paused, closed, unplugged).
        /// </summary>
        /// <param name="sender">object sending the event</param>
        /// <param name="e">event arguments</param>
        private void Sensor_IsAvailableChanged(object sender, IsAvailableChangedEventArgs e)
        {
            // on failure, set the status text
            this.StatusText = this.kinectSensor.IsAvailable ? Properties.Resources.RunningStatusText
                                                            : Properties.Resources.SensorNotAvailableStatusText;
        }
    }
}


説明:
 前回の音声認識サンプルとほぼ同じです。スナップショットを撮るルーチンもClickイベント部分と同じです。
 慣れてくれば簡単にイベント部分を音声認識イベントに変更できそうです。

2014年7月20日日曜日

KINECT V2で音声認識(SDK2.0β C#)

7月15日からKINECT for Windows V2が発売されました。SDK2.0もパブリックベータ版が同時に公開されています。

今回はハードが大幅に変更になっているのでSDKも色々変わっています。

ColorやDepthの解説はぼちぼちブログやIT系メディアで紹介されていますが、音声認識関連はなかなか出てこないです。

取り急ぎSDKのSpeechサンプルを参考にして簡単なプログラムを作ってみました。

開発環境は

Windows8.1Pro 64bit
Visual Studio Pro 2012

です。

その他 KINECT SDK2.0 及び SpeechPlatform SDK 11.0,LanguagePack_jaJPもインストールしてください。

サンプルプログラムはC#+WPFで作成しています。

最初にプロジェクトを新しく作成してから、SDK2.0βのSpeech Basics-WPFプロジェクトよりKinectAudioStream.csファイルをインポートして、namespaceを変更してください。

MainWindow.xaml
<Window x:Class="speech_jp.MainWindow"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        Title="MainWindow" Height="350" Width="525" Loaded="Window_Loaded" Closing="Window_Closing">
    <Grid>
        <TextBox x:Name="tb1" HorizontalAlignment="Left" Height="30" Margin="10,82,0,0" TextWrapping="Wrap" VerticalAlignment="Top" Width="497" FontSize="20"/>
        <TextBox x:Name="tb2" HorizontalAlignment="Left" Height="30" Margin="10,153,0,0" TextWrapping="Wrap" VerticalAlignment="Top" Width="497" FontSize="20"/>
        <Label Content="認識した単語" HorizontalAlignment="Left" Margin="10,52,0,0" VerticalAlignment="Top" Width="107"/>
        <Label Content="信頼度" HorizontalAlignment="Left" Margin="10,123,0,0" VerticalAlignment="Top" Width="74"/>

    </Grid>
</Window>

説明:
 テキストボックスを2つ配置しています。


MainWindow.xaml.cs
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Text;
using System.Windows;
using System.Windows.Documents;
using System.Windows.Media;
using Microsoft.Kinect;
using Microsoft.Speech.AudioFormat;
using Microsoft.Speech.Recognition;

namespace speech_jp
{
    /// <summary>
    /// MainWindow.xaml の相互作用ロジック
    /// </summary>
    public partial class MainWindow : Window
    {
        //KINECT
        KinectSensor kinect=null;

        //AudioStream
        KinectAudioStream convertStream=null;

        //音声認識エンジン
        SpeechRecognitionEngine engine;

        //日本語音声認識エンジンのID
        const string engin_id = "SR_MS_ja-JP_Kinect_11.0";

        //英語音声認識エンジンのID
        //const string engin_id = "SR_MS_en-US_Kinect_11.0";

        /// <summary>
        ///
        /// </summary>
        public MainWindow()
        {
            InitializeComponent();
        }

        /// <summary>
        ///
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void Window_Loaded(object sender, RoutedEventArgs e)
        {
            //KINECTの準備
            try
            {
                kinect = KinectSensor.GetDefault();
                if (kinect == null)
                {
                    throw new Exception("KINECTを開けません。");
                }

                //KINECTの使用開始
                kinect.Open();

                //音声入力設定
                IReadOnlyList<AudioBeam> audioBeamList = kinect.AudioSource.AudioBeams;
                Stream audioStream = audioBeamList[0].OpenInputStream();

                //audioStreamのビット変換
                convertStream = new KinectAudioStream(audioStream);


            }
            catch (Exception ex)
            {
                MessageBox.Show(ex.Message);
                Close();
            }

            //音声認識エンジン設定
            engine = new SpeechRecognitionEngine(engin_id);

            //認識するワード
            var word = new Choices();

            word.Add("ハンバーグ");
            word.Add("ラーメン");
            word.Add("焼肉");
            word.Add("すし");
            word.Add("スパゲッティ");
            word.Add("卵焼き");
            word.Add("ぎゅう丼");
            word.Add("うどん");
            word.Add("からあげ");

            //グラマービルダー
            var gb = new GrammarBuilder();

            //言語設定
            gb.Culture = engine.RecognizerInfo.Culture;

            //グラマービルダーに単語を登録
            gb.Append(word);

            //グラマー作成
            var g = new Grammar(gb);

            //認識エンジンにグラマーを登録
            engine.LoadGrammar(g);

            //イベントの登録
            engine.SpeechRecognized += engine_SpeechRecognized;
            engine.SpeechRecognitionRejected += engine_SpeechRecognitionRejected;

            //オーディオストリームの変換をアクティブにする
            convertStream.SpeechActive = true;

            //認識エンジンに入力設定
            engine.SetInputToAudioStream(convertStream, new SpeechAudioFormatInfo(EncodingFormat.Pcm, 16000, 16, 1, 32000, 2, null));

            //非同期で連続認識の開始
            engine.RecognizeAsync(RecognizeMode.Multiple);
           
        }

        void engine_SpeechRecognitionRejected(object sender, SpeechRecognitionRejectedEventArgs e)
        {
            tb1.Text = "認識できません。";
            tb2.Text = "";
        }

        void engine_SpeechRecognized(object sender, SpeechRecognizedEventArgs e)
        {
            //認識信頼度の閾値
            //(認識信頼度 -1<0<1 -1が低信頼度 0が標準 1が高信頼度 数字が大きいほど認識率が厳しくなる)
            const double ConfidenceThreshold = 0.6;

            if (e.Result.Confidence >= ConfidenceThreshold)
            {
                //認識した単語を表示
                tb1.Text = e.Result.Text;
                tb2.Text = e.Result.Confidence.ToString();
            }
        }

        private void Window_Closing(object sender, System.ComponentModel.CancelEventArgs e)
        {
            //終了処理
            if (kinect != null)
            {
                kinect.Close();
                kinect = null;
            }
        }
    }
}



説明:
 大きく変わったのはマイクで録音した時のオーディオフォーマットが変更になっているところです。V1の時はPCM 16bitだったのがV2ではPCM 32bit floatになっています。音声認識エンジンへの入力フォーマットはPCM 16bitの必要があるので32bitfloat->16bitへの変換が必要になります。
 今回はSDKのサンプルプログラムから変換用クラスをそのままインポートして利用しています。
 また、音声ストリームの指定方法が少し変更になっていますね。AudioBeam配列から選択するように変わりました。
 音声認識部分についてはSpeechPlatformのバージョンは以前と変わっていないので特に変更はありません。


入力音声を配列で取得できるということは複数人の音声を識別できそうです。
現在はまだそこまで調べていないので何とも言えないのですが。できるならイントロクイズとかに使えるかもしれないですね。