3D手勢(shì)識(shí)別給人機(jī)交互插上翅膀

　　隨著機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)，如掃地機(jī)器人、服務(wù)員機(jī)器人、廚師機(jī)器人、迎賓機(jī)器人等，機(jī)器人作為顛覆性的技術(shù)，不光是技術(shù)方面的發(fā)展，同時(shí)也能夠帶來(lái)科學(xué)和技術(shù)進(jìn)一步融合。

　　自從有了人類(lèi)也就有了手勢(shì)，在說(shuō)話時(shí)常常通過(guò)肢體語(yǔ)言來(lái)強(qiáng)化所要表達(dá)的內(nèi)容，這種自然形成的交互方式與GestIC技術(shù)相結(jié)合必定能促進(jìn)現(xiàn)代人機(jī)互動(dòng)的發(fā)展。鑒于此，電子發(fā)燒友網(wǎng)《機(jī)器人技術(shù)特刊》誠(chéng)邀Microchip亞太區(qū)人機(jī)界面及高級(jí)輸入設(shè)備部營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Andreas Guete，共同探討機(jī)器人領(lǐng)域中3D手勢(shì)跟蹤與識(shí)別傳感技術(shù)未來(lái)走向以及發(fā)展趨勢(shì)。

　　Microchip亞太區(qū)人機(jī)界面及高級(jí)輸入設(shè)備部營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理 Andreas Guete表示，Microchip開(kāi)發(fā)的GestIC?技術(shù)只有一個(gè)目標(biāo)：給3D手勢(shì)識(shí)別提供高性?xún)r(jià)比的單芯片解決方案，而MGC3030和MGC3130完全實(shí)現(xiàn)了此目標(biāo)。

　　“人手有意義的運(yùn)動(dòng)”被稱(chēng)為手勢(shì)，它們的運(yùn)用非常廣泛。Andreas Guete表示，Microchip手勢(shì)識(shí)別解決方案專(zhuān)為檢測(cè)這些運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了優(yōu)化，并根據(jù)不同的應(yīng)用選擇不同的芯片——由于無(wú)需主機(jī)進(jìn)行任何干預(yù)，因而集成手勢(shì)識(shí)別如同連接機(jī)械按鈕一樣輕松。

　　同時(shí)，可識(shí)別的手勢(shì)除了上下左右簡(jiǎn)單的方向移動(dòng)外，還包括許多復(fù)雜的畫(huà)圈。Andreas Guete表示，集成此類(lèi)手勢(shì)識(shí)別即廉價(jià)又輕松，可以開(kāi)拓更多更廣泛的市場(chǎng)，如音響系統(tǒng)、家庭自動(dòng)化及數(shù)字屏幕產(chǎn)品都囊括其中，將來(lái)還可能開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)、游戲、汽車(chē)市場(chǎng)等等。

　　克服傳統(tǒng)識(shí)別技術(shù)三大挑戰(zhàn)

　　相對(duì)與傳統(tǒng)識(shí)別技術(shù)，在三個(gè)主要方面，Microchip手勢(shì)識(shí)別解決方案都可以克服：

　　其一，基于攝像頭的手勢(shì)識(shí)別解決方案是傳統(tǒng)的跟蹤和識(shí)別手勢(shì)的方式。攝像頭以光線作為感應(yīng)元素，需要鏡頭來(lái)捕捉圖像。這種傳統(tǒng)方法有五個(gè)不足：

　　1、視角。攝像頭有一定視角，靠它越近，它可能越看不見(jiàn)你；

　　2、光線條件。無(wú)光、過(guò)分光照及迅速改變光照環(huán)境時(shí)都無(wú)法獲取數(shù)據(jù)；

　　3、僅能獲取原始數(shù)據(jù)，任何攝像頭都能成像無(wú)數(shù)。比如1兆像素、50 fps、8位RGB等于150 MBps的原始數(shù)據(jù)流，可是不需要原始數(shù)據(jù)，而需要檢測(cè)手勢(shì)。所以需要硬件計(jì)算單元進(jìn)行計(jì)算，還需要編寫(xiě)軟件或購(gòu)買(mǎi)現(xiàn)成軟件的許可權(quán)來(lái)檢測(cè)真實(shí)的手勢(shì)?？偠灾夯跀z像頭的手勢(shì)識(shí)別復(fù)雜而昂貴；

　　4、通孔及裝配空間。要安裝攝像頭的鏡頭就需要打孔并且孔還需要有一定的深度，這與我們的初衷背道而馳。而且，一小搓灰塵就有可能讓基于攝像頭的系統(tǒng)失效；

　　5、隱私。攝像頭會(huì)監(jiān)視用戶(hù)的行動(dòng)，使個(gè)人隱私受到威脅。

　　其二，雖然通過(guò)布置多個(gè)攝像頭和人造光可以解決視角和光線的問(wèn)題，而便宜好用的GestIC從沒(méi)有這些問(wèn)題的困擾。

　　其三，以電場(chǎng)作為感應(yīng)媒介開(kāi)發(fā)了GestIC技術(shù)，擺脫了色彩和光線的約束，它耗電少、原始數(shù)據(jù)約為2 kBps—大大低于攝像頭系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量，這些都確保其單芯片手勢(shì)處理的可行性。

　　MGC3x30系列凸顯差異化優(yōu)勢(shì)

　　在音響系統(tǒng)中，手勢(shì)能實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的快速控制，輕松揮手即可實(shí)現(xiàn)音軌切換，用手指在空中畫(huà)圈即可調(diào)大音量。Andreas Guete表示，GestIC對(duì)主機(jī)沒(méi)有要求（所有計(jì)算均由芯片完成），所以它對(duì)嵌入式設(shè)備來(lái)說(shuō)是絕佳的手勢(shì)解決方案，這也是市場(chǎng)上唯一提供自動(dòng)喚醒功能的系統(tǒng)。沒(méi)有互動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)入低功耗狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到人手靠近時(shí)系統(tǒng)會(huì)被喚醒。優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：

　　一是，MGC系列不僅低成本而且低功耗，堪稱(chēng)獨(dú)一無(wú)二的分立式手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)，它有許多卓越的特性也許一開(kāi)始并不特別引人注目。除了自喚醒模式和各種簡(jiǎn)單復(fù)雜的手勢(shì)控制方式，最受消費(fèi)者喜愛(ài)的當(dāng)屬手勢(shì)port功能；

　　二是，MGC能將手勢(shì)映射至引腳，從而只需幾根電線就可以將MGC3030/3130與主機(jī)相連，無(wú)需總線；

　　三是，MGC SoC的設(shè)計(jì)使之能在1 us內(nèi)轉(zhuǎn)換至完全激活狀態(tài)——支持在任何時(shí)間檢測(cè)任何手勢(shì)，同時(shí)功耗最低，因?yàn)橄到y(tǒng)僅在需要時(shí)才會(huì)被喚醒。

　　靠近電場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)總會(huì)發(fā)出傳導(dǎo)噪聲，這是電容性系統(tǒng)的通病，在這方面，GestIC也有所突破。對(duì)此Andreas Guete表示，GestIC不僅內(nèi)置了自動(dòng)頻率采納（AFA），同時(shí)還引入了數(shù)字噪聲濾波算法來(lái)過(guò)濾噪聲，AFA將工作頻率設(shè)定為與頻率最低的噪聲相當(dāng)，自適應(yīng)數(shù)字濾波確保靈敏地檢測(cè)手勢(shì)所需的信噪比。不僅如此，所有工作均由芯片獨(dú)立完成，與主機(jī)無(wú)關(guān)，GestIC還能覆蓋完整感應(yīng)區(qū)，無(wú)任何盲點(diǎn)。

　　看清觸摸傳感未來(lái)布局策略

　　觸摸傳感已成為許多產(chǎn)品的必備功能，習(xí)慣了智能手機(jī)帶來(lái)的便捷，于是希望其他商品也一樣便捷。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，Andreas Guete表示，Microchip將不斷致力于向單芯片解決方案添加更多功能，比如屏幕表面手勢(shì)識(shí)別。如今大家都喜歡輕輕一劃刪除郵件，完成該手勢(shì)識(shí)別的是操作系統(tǒng)，許多嵌入式設(shè)備不依靠操作系統(tǒng)運(yùn)行，所以通常不具有這種巧妙的界面交互。

　　現(xiàn)有的2D觸控器和未來(lái)的2D觸控器都會(huì)內(nèi)置表面手勢(shì)識(shí)別系統(tǒng)。Andreas Guete指出，“捏指縮放”將更加普及，不僅限于手機(jī)，還將繼續(xù)提供防水觸摸解決方案，從防水按鈕到2D防水觸控器，實(shí)用性永遠(yuǎn)是我們關(guān)注的重點(diǎn)。就性能、低功耗和溫度范圍而言，Microchip產(chǎn)品十分突出，對(duì)汽車(chē)市場(chǎng)也很感興趣，未來(lái)將為汽車(chē)客戶(hù)提供量身定制的產(chǎn)品，擴(kuò)大1D、2D和3D產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。

　　不僅如此，在CES上也展示了GestIC手勢(shì)識(shí)別與屏幕相結(jié)合這一最新創(chuàng)新技術(shù)。人們長(zhǎng)期以來(lái)一直希望能通過(guò)多點(diǎn)觸摸或在屏幕正前方不超過(guò)20 cm處通過(guò)3D手勢(shì)操控屏顯內(nèi)容，如今這一夢(mèng)想已成現(xiàn)實(shí)。Andreas Guete表示，希望未來(lái)除了靠GestIC和3D手勢(shì)技術(shù)，也能靠觸摸板、觸摸屏和按鈕開(kāi)發(fā)新市場(chǎng)，對(duì)Microchip用戶(hù)界面解決方案和用戶(hù)來(lái)說(shuō)，CES僅僅是一個(gè)開(kāi)端，輝煌的一年即將到來(lái)。

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