所谓的手势控制(Gesturecontrol)指的是可以通过手部在摄像头上方移动,使手机感应到手的运动,这样就能实现闹钟静音和来电铃声静音(不会挂断电话)的效果。同样的功能已经在当年的爱立信R520m上出现过。不过实现“手势控制”并不太容易,换句话说就是W380i的感应器还不是很灵敏,用户需要多多练习才能提高该功能的成功率。如今,随着技术的不断进步,触摸控制方式正在逐渐取代汽车中控屏上的物理按键。但是,我们也都知道,触控并非是唯一被选择的交互方式。语音、手势甚至包括眼球、意念控制都曾出现在各式各样的概念车上。今儿的主角就是手势控制技术。
车企与IT企业都在秀各自的手势控制,这些酷炫的技术背后,离不开的是测距设备、芯片和算法。
比如说今年召开的CESAsia电子展上,大众就展出了一辆带有手势控制功能的GolfRTouch。当然,大众并不是唯一的参与者。同样是在这届CES上,英特尔展出了3D实感技术,不仅可以捕捉手部动作,还能够实现面部识别、3D扫描建模等。而在随后的谷歌2015年I/O开发者大会上,一款名为ProjectSoli的可穿戴智能设备芯片也能够实时检测双手和手指上的微小活动,并根据设定执行相应动作。这些看上去就酷炫无比让人手痒痒的技术,是怎么做到的呐?
手势控制,天下三分
虽然三家公司都是手势识别技术,但是他们三个所采用的具体技术却不尽相同。据透露,大众的GolfRTouch上采用的是ToF技术,英特尔的是结构光技术,而谷歌则使用了毫米波雷达的技术。下面就分别来说道说道。
ToF的全称为飞行时间(TimeofFlight),是一种通过计算光线的传播时间来测量距离的技术。根据距离的不同来判断出不同手指的具体位置,从而判断出具体的手势,再对应到相应的控制命令之上。
要通过光线传播来测算距离,那么就需要一个能够发射光线的装置和接收光线的感应装置。大众使用了一个3D相机模块来发射脉冲光,再利用内置的感应器接收用户手部反射回的光线。然后,根据二者的时间差,处理芯片就可以构建出手部目前的位置和姿势。
通过实时采集这些信息,中控系统就可以调用相应的数据库获得用户正在进行的动作。再根据预先定义的功能,就可以实现不同的操作。由于光的传播速度非常快,基于ToF技术的感光芯片需要飞秒级的快门来测量光飞行时间。这也是ToF技术难以普及的原因之一,这样的感光芯片成本过高。
结构光技术基本原理与ToF技术类似,所不同之处在于其采用的是具有点、线或者面等模式图案的光。以英特尔公司的集成式前置实感摄像头为例,其包括了红外激光发射器、红外传感器、色彩传感器以及实感图像处理芯片。
其基本原理为:首先激光发射器将结构光投射至前方的人体表面,再使用红外传感器接收人体反射的结构光图案。然后,处理芯片根据接收图案在摄像机上的位置和形变程度来计算物体人体的空间信息。结合三角测距原理,再进行深度计算,即可进行三维物体的识别。摄像头把采集到的信息发送到负责实感计算的软件开发包(SoftwareDevelopmentKit,SDK)后,该SDK结合加速度计算器,就可以提供手势识别等功能。
作为一种快速、便携、高精度的三维测量技术,结构光测量技术在航空、模具、医疗等领域均得到了广泛的应用。手势识别只是其中的一个应用案例。
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