人機(jī)交互技術(shù)換代，如何搭上通往3D手勢(shì)識(shí)別的直通車?

人機(jī)交互可以算是對(duì)電子產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)影響最直接的一個(gè)技術(shù)。當(dāng)年蘋果借由電容觸控屏，將鍵盤、鼠標(biāo)、軌跡球等一眾技術(shù)拉下馬的景象，相信很多人還記憶猶新。而今天，人機(jī)交互技術(shù)似乎又來(lái)到了升級(jí)換代的門檻上，誘惑著開發(fā)者和用戶往里走的種種因素中，手勢(shì)識(shí)別技術(shù)絕對(duì)算是最強(qiáng)的一股力量，特別是3D手勢(shì)識(shí)別。畢竟，舉手投足間就可以讓電子設(shè)備對(duì)用戶的“心思”做出響應(yīng)，將是一件很酷的事情。

與觸控技術(shù)在2D平面上的寫寫畫畫相比，3D手勢(shì)識(shí)別加上了一個(gè)Z軸“深”度的測(cè)量，使其可以承載更多人機(jī)交互信息，可以實(shí)現(xiàn)非接觸的感應(yīng)和控制，給產(chǎn)品的設(shè)計(jì)帶來(lái)更大的想象空間。3D手勢(shì)識(shí)別最為知名的應(yīng)用，恐怕要算是微軟推出的體感游戲外設(shè)Kinect了。它讓游戲玩家拋棄了游戲手柄，通過肢體的運(yùn)動(dòng)直接操控游戲。在此之后，各種基于光學(xué)的3D手勢(shì)識(shí)別技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái)。它們通過光柵、紅外發(fā)光器件、多攝像頭等不同方式完成對(duì)三維空間中Z軸方向運(yùn)動(dòng)的偵測(cè)，實(shí)現(xiàn)3D的手勢(shì)(或身體姿態(tài))識(shí)別。

不過光學(xué)3D手勢(shì)識(shí)別還是有一定的技術(shù)門檻，想要玩轉(zhuǎn)不是一件容易的事，有些技術(shù)還需要進(jìn)一步實(shí)用驗(yàn)證和打磨。這對(duì)于那些希望盡快推出商用產(chǎn)品，在3D手勢(shì)識(shí)別領(lǐng)域“嘗鮮”的開發(fā)者來(lái)說(shuō)，并不是好消息。因此，其他一些非光學(xué)的3D手勢(shì)識(shí)別技術(shù)就成為人們的重要選項(xiàng)。

圖1：基于電場(chǎng)感應(yīng)的GestIC技術(shù)原理

其中比較有代表性的，要數(shù)Microchip公司的GestIC技術(shù)。它基于電場(chǎng)感應(yīng)的原理，在電子設(shè)備周邊的空間中形成一個(gè)電場(chǎng)。當(dāng)手部在空間中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)使電場(chǎng)發(fā)生畸變，布設(shè)在電場(chǎng)中的電極接收器會(huì)感應(yīng)到這種變化，并通過專門的控制芯片進(jìn)行信號(hào)處理，對(duì)手勢(shì)進(jìn)行識(shí)別和運(yùn)動(dòng)追蹤，并將數(shù)據(jù)傳遞給電子設(shè)備做出響應(yīng)。Microchip代理商世健公司產(chǎn)品經(jīng)理介紹，與采用攝像頭的光學(xué)3D手勢(shì)識(shí)別技術(shù)相比，GestIC技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)在于功耗極低，能耗節(jié)省多達(dá)90%，同時(shí)能避免環(huán)境光等外部因素的干擾，雖然是一個(gè)近場(chǎng)識(shí)別技術(shù)，但其在家庭自動(dòng)化、家電控制、音響系統(tǒng)、電腦及配件、汽車電子等方面，會(huì)有諸多應(yīng)用場(chǎng)景。

圖2：GestIC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

Microchip專門為GestIC技術(shù)開發(fā)出MGC3030和MGC3130兩個(gè)專用的3D手勢(shì)識(shí)別和運(yùn)動(dòng)跟蹤控制器芯片，片上集成的Colibri手勢(shì)識(shí)別套件，Colibri套件結(jié)合了隱馬爾可夫模型(HMM)和x/y/z手部位置矢量，能夠識(shí)別多種3D手勢(shì)，其中MGC3130還可以實(shí)現(xiàn)x/y/z三維空間中的精準(zhǔn)定位。同時(shí)，Microchip還提供了多種開發(fā)工具和Aurea評(píng)估仿真軟件，滿足不同開發(fā)者的需要，幫助他們快速進(jìn)入Design-in階段，設(shè)計(jì)出能夠商用的產(chǎn)品。在2015年底Microchip還推出了整合3D手勢(shì)識(shí)別和2D多點(diǎn)觸控功能的控制器MGC34xx，以及配套的開發(fā)工具DM160225。這種2D+3D手勢(shì)識(shí)別的復(fù)合設(shè)計(jì)理念，給人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)帶來(lái)了更大的靈活度和可能性。作為Microchip的授權(quán)代理商，世健公司在該領(lǐng)域積累了多年經(jīng)驗(yàn)，并已經(jīng)完成初步開發(fā)，在風(fēng)扇和LED產(chǎn)品中均有應(yīng)用，客戶只需根據(jù)自身需要進(jìn)行二次開發(fā)即可。

在新技術(shù)面前，等待和觀望是讓人糾結(jié)的。GestIC恰好是這樣一種技術(shù)：能讓你在新一代人機(jī)交互技術(shù)興起時(shí)，快速地行動(dòng)，搭上一班通往3D手勢(shì)識(shí)別市場(chǎng)的直通車。

圖3：GestIC技術(shù)可識(shí)別的3D手勢(shì)和動(dòng)作