人机交互新技术:超声波成像感知手部动作!

梦幻之旅 2016-10-16 来源: 网易

最近英国布里斯托大学的最新研究成果显示:未来智能手表等可穿戴设备可采用超声波成像感知手部动作,这为智能设备的人机交互又增添了一种新方法。

背景

随着计算机和物联网技术的发展,市场上出现了各式各样的智能设备。智能手表,作为一种典型的可穿戴智能设备,更是广受大众青睐。此外,智能家居设备,例如WiFi灯泡、智能调温器等,也愈发流行。然而,为了让用户有一个良好的体验,人机交互技术显得十分关键。

可是,相对于智能手机等大显示屏的设备,智能手表的显示屏面积较小,这就为用户的人机交体验带来很大障碍,交互的舒适度显著降低,操作难度也大大增加。为此,笔者介绍过几种创新的人机交互方式:

第一,英国萨塞克斯大学研发的超声波技术。它通过手掌背面的超声波发生器发送超声波,检测手心产生的触觉信号,让用户通过直接触摸手掌,与计算机智能设备交互。

(图片来源:英国萨塞克斯大学 )

第二,华盛顿大学研发的声纳技术FingerIO。它通过智能手机原有的扬声器和麦克风传送声音信号,追踪其遇到手指后的回声,分析出手指运动轨迹,与智能设备交互。

(图片来源:Dennis Wise/华盛顿大学)

第三,卡耐基梅隆大学研发的SkinInterface 。它使用人体皮肤作为电波导装置,持续监测皮肤上的手指运动。

(图片来源:卡耐基梅隆大学)

此外,笔者还介绍过美国佐治亚理工学院研发的三项智能手表人机交互新技术:Whoosh、WatchOut、TapSkin。

我们总结一下之前介绍过的这些人机交互技术可以得出:手势识别是与智能设备进行交互和控制的一种简单而直观的方式。例如,手势可用来调暗客厅灯光或者开关窗户。

创新

今天,我要介绍一项最新的研究成果:未来的智能手表等可穿戴设备可采用超声波成像感知手部动作。

(图片来源:BIG,布里斯托大学)

研究团队由英国布里斯托大学布里斯托互动小组(BIG)的教授 Mike Fraser、Asier Marzo、Jess McIntosh 领导。他们与布里斯托大学医院NHS信托基金会(UH Bristol)展开合作,于今年夏天(五月8日至11日)在美国丹佛召开的世界上关于人机接口最重要的会议(ACM CHI 2017 )上发表了论文。

技术

研究团队采用前臂的超声波成像识别手部姿势。超声波成像已经广泛应用于医学领域,例如怀孕扫描以及检测肌腱运动状况。因此,研究人员看到了它用于理解手部运动的潜力。

(图片来源:BIG,布里斯托大学)

此外,团队还采用了图像处理和机器学习算法,将肌肉运动分类为手势。并且通过用户研究,他们寻找到了最佳的传感器放置方式。

价值

该团队的研究成果具有非常高的识别精度,而且重要的是,这种感知方式与手腕配合得很好。这项技术为未来的可穿戴设备,例如智能手表,采用超声波技术感知手势,寻找到了一种非常理想的方式。

计算机系和BIG小组的博士生 Jess McIntosh 表示:

“现有的技术存在许多实际问题,这些问题阻碍了小型便携式的超声波成像传感器集成到智能手表中。然而,我们的研究朝着在智能手表中检测手势的最精准方法迈出了第一步。”

参考资料

【1】http://www.bristol.ac.uk/news/2017/october/echoflex.html

【2】‘EchoFlex: hand gesture recognition using ultrasound imaging’ by Jess McIntosh, Asier Marzo, Mike Fraser and Carol Phillips in Proceedings of the 2017 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3025807

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