手勢識別技術逐漸成熟 市場極具發展潛力

手勢識別技術逐漸成熟 市場極具發展潛力

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人機界面正在朝向非接觸式的方向發展,包括語音識別與手勢識別成為當前的重點發展技術,尤其是手勢識別不須接觸到設備,也不會發出聲音干擾到周遭環境,逐漸受到使用者的歡迎。本文將為您介紹手勢識別技術的發展概況與相關的解決方案。

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手勢識別技術具有無可取代的優勢

人機界面從最早期的打孔紙帶、鍵盤、鼠標、觸控,逐漸朝向非觸摸式技術發展,其中兩大主流技術便是語音識別與手勢識別,被歸類為非觸摸用戶界面(Touchless User Interface, TUI)。語音識別最自然且相當直覺,諸如Google Home和Amazon Alexa之類的語音控制智能揚聲器是TUI的典型示例,通過說出命令,您可以控制這些設備,而無需依靠觸摸,但是語音識別在吵雜環境中容易造成誤判,或是在安靜的公共空間中容易打擾到別人,也有隱私外泄的疑慮,比較適用在私人環境下使用。

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另一方面,隨著手勢識別技術的逐漸成熟,具有手勢識別功能的電子設備也越來越多。顧名思義,手勢識別旨在識別人類的身體運動或“手勢”。例如,以特定方式在設備前揮動手以告訴它啟動特定的應用程序,諸如此類的手勢識別經常出現在智能手機和平板電腦中。

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盡管有許多不同類型的手勢識別技術,但它們都具有基于將人類運動識別為輸入形式的基本原理,這類設備具有一個或多個傳感器(或攝像頭)來監視用戶的運動,當它檢測到與命令相對應的運動時,將以適當的輸出進行響應,列如用于解鎖設備、啟動應用程序、更改音量等。

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相對于觸摸式人機界面,手勢識別技術具有那些好處呢?首先,手勢識別不會磨損設備或其組件,使用傳統的QWERTY鍵盤或是觸摸屏界面,都將不可避免地導致設備磨損。此外,觸摸屏界面在潮濕的環境中、用戶戴著手套或者很難接觸控制面板的情況下都不能使用。然而,利用手勢識別,無需直接觸摸或以其他方式與設備接觸就可以執行輸入,將可避免設備磨損的狀況發生,您只要將手或手指移到傳感器的前面,它便會做出相對的響應。

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手勢識別還為輸入方式的全新世界打開了大門,用戶不僅可以使用傳統的輸入形式,還可以嘗試其他基于手勢的輸入形式,有些設備甚至允許用戶設置自己的手勢。除了智能手機和平板電腦,手勢識別還可以應用在建筑和工業控制面板、汽車信息娛樂中心、視頻游戲機的人機界面中。

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手勢識別解決方案加快產品開發速度

非觸摸的手勢識別系統在汽車用戶界面中變得越來越重要,因為它們提高了安全性和舒適性,這種界面使駕駛員可以在與其他控件(例如,音頻和空調)進行交互的同時專注于駕駛,從而提高駕駛員的安全性和舒適性。

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在過去的十年中,已經導入了許多基于視覺的動態手勢識別算法。為了識別手勢,使用了不同的技術,不過,雖然各種計算機視覺算法已將彩色和深度相機用于手勢識別,但是在廣泛變化的光照條件下,對來自不同主體的手勢進行可靠的分類仍然具有挑戰性。

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為了提高分類精度,必須采用具有多模式傳感器的手勢識別方法,例如NVIDIA使用3D卷積神經網絡(Convolutional Neural Networks, CNN)將手部區域的RGBD數據與上身骨骼運動數據相結合,通過結合梯度直方圖(Histogram of Gradient, HOG)功能和支持向量機(Support Vector Machines, SVM)分類器以提供最佳性能,融合了來自深度、顏色和雷達傳感器的手勢信息,來共同訓練卷積神經網絡,在廣泛變化的光照條件下成功進行手勢識別。

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ADI公司也推出一種用于手勢識別的光學傳感器,可通過單個傳感器測量對象的位置、距離和手勢,相比現有解決方案具有更佳的檢測精度和可靠性。以往需要多個傳感器的競爭型解決方案通常精度較低,因為傳感器從不同角度“看到” 的對象都有所不同,使得信號難以組合。ADI的ADUX1020光學傳感器使用的單點檢測改善了應用的可靠性,同時所需組件數更低,因而為系統開發人員降低了設計復雜性和成本。

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除了單點檢測之外,ADI的ADUX1020光學傳感器還具有很高的環境光抑制能力,從而可以在惡劣的光照條件下提供可靠而精確的操作,這同樣使得最終用戶的應用體驗更為可靠。其他光學傳感器經常會受到來自全日照、高頻LED和熒光燈等光源環境光的挑戰,這些情況都有可能中斷傳感器精確解讀手勢的能力。

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隨著手勢識別技術克服了復雜環境下的挑戰而逐漸成熟,手勢識別應用領域將越來越廣泛,市場空間將日漸成長,潛力無可限量,當前正是投入相關產品開發的最佳時機。

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