未来人机交互是啥样:手势控制技术路线的三个新样本

2015-10-08 20:40:39来源: 车云网

    前些天,法兰克福车展上的一则信息让我们对手势控制有了一点期待。

    参展的零部件供应商德尔福展示了自家的手势控制技术,通过使用摄像头发射和接收红外光线,系统可以从反射光线的变化判断手势操作。目前确定搭载这项技术并且量产的车企是宝马,今年10月24日在国内上市的新7系上,购买者就能享受这项颇具未来感的人机交互技术。

    可是,每一项新技术产品都要经历前瞻试验、市场调研、样品展示、测试校验等多个阶段,最后才能抵达最终量产。目前有关车内手势控制的前瞻试验天马行空,行业内放言量产的新闻还只是捕风捉影。技术尚未规模化是由哪些原因导致,前瞻到量产的中间阶段有遇到了哪些阻碍和瓶颈?似乎是个值得说道的话题。

三个天马行空的手势控制案例

    在车云菌看来,那些未必量产的技术往往指向了新的可能。在现有的手势控制案例中,车云菌就发现了三则有趣的案例。捷豹路虎最为科幻,福特展现出了较高精度表现,而微软的项目可谓轻便有趣。

捷豹路虎和Ultrahapatics:摸得着、看不见

    这是距离我们不远的一则新闻,原来捷豹路虎投资了一家非常年轻的英国创业公司——Ultrahapatics,这家创业公司研究出来的手势触控技术名叫ULT003 Mid-air touch,实现的效果非常炫酷。最有趣的一点在于,当你在空中做出触控操作,手可以感受到类似操控物理按钮的触觉反馈。

    这背后的技术原理在于,在触控区域会有一个超声波发射设备,通过气压变化,在某个特定位置汇聚几个声波高压点,就能生成一个“摸得着、看不见”的界面。只要手在一个有效范围内运动,设备就会追踪到你的手部位置变化,在合适的位置凭空“捏造”出一个一个虚拟的三维立体物件,也可以是一个“旋钮”或者“按键”。

 

ULT003 Mid-air touch展示样品

    和一般触控操作相比,按钮会根据你手的位置同步移动,没有传统手势控制中看着屏幕寻找触控点位的需要。而且使用者能够通过触摸获得具体信息,你的手部可以真实感受到按钮的按键力、触摸到平面的质感,对操作效果的判断会因为实在的触觉反馈,显得笃定很多。

    整个交互过程好比你在聚精会神地阅读一本小说,顺手拿过桌边的水杯喝水,而视线不需要从书本上挪开,并且水杯会自己“跑到”手边。曾经有不少人质疑,手势触控仍然要留意触控位置是否在合适范围,操作是否成功也要扫一眼屏幕确认,Ultrahapatics的这项“手到擒来”技术,就一次性打消了这两项顾虑。

福特和英特尔:复杂的面部识别

    福特和英特尔合作的手势控制隶属于名叫Mobii的项目,原理上使用摄像头识别手势,车云菌已经在早前的文章中有过介绍,使用到的是结构光技术。简单来说,仍然是红外光反射判断物体位置、轮廓和运动变化的原理,只不过这种光源具有点线面属性,尤其擅长3D重建一个立体图像。

    在功能呈现上,手势控制搭配简单的语音命令组合,可以在开车时单用手势调节温度或开关天窗。这项功能在上述视频展示中戏份不多,并非技术上存在限制或瓶颈,而是因为结构光技术在手势控制上显得有些“大材小用”,福特和英特尔瞄准的是更加复杂的面部识别。

    利用驾驶员前方的摄像头对驾驶位的人脸扫描,判断是否为认证车主,有没有启动车载系统的权限。陌生人在做出进一步操作时,车主手机会收到车内人的正面图片,可以在手机端授权。已经获得认证的驾驶者除了可以开启车机系统等一系列功能,还可以调用系统中保存的个性化设置。

    从面部识别技术的展示中,我们也可以从侧面发现这项技术的两点优势。首先,刷脸验证身份的方式可以佐证这项技术的精细程度。毕竟“看清”人的脸部五官和分清手部形态变化相比,达到了一个更高的精准层级。其次,资料显示,如果系统检测到车内还有其他乘客,就会关闭透露个人隐私的页面,仅仅对导航界面露出。某种程度上反映了用于识别的系统可支持多线程作业。

丰田和微软:四种手势姿势

   微软关于手势控制的思考看起来很有意思。这家互联网公司曾经考虑把手势控制引进汽车内部,用到的设备仅仅是咱们手机上的内置摄像头。和前两个案例相比,这是一个适用车内环境的“后装”方案。

    这个动向之所以被人发现,是因为一则来自2012年微软的专利申请。专利内容中,三位研究人员搭建了汽车娱乐信息系统的手势控制系统。但这些控制动作和我们常见的抬手、滑动、旋转完全不同,他们是下面图片这个样子。

 

    食指抵住嘴唇表示调低手机外放音量,手张成喇叭状表示使用手机拨打电话,类似思考着的攥下巴动作则表示“我想检索信息”,而点赞动作代表“同意”操作。

    使用这个系统的时候,你需要把智能手机搁在仪表盘上方,用到手机的内置设想头来捕捉车内人的手势和体态动作,车云菌合理推测一下,背后支持这项功能的应该是图像识别技术。软件层面,三位研究人员对系统的设定是手势控制搭配语音识别一起使用,后者在车内人机交互中更为常见。

    这个手势控制方案最终还没有看到落地案例,你还没法目睹人们在车里的这些奇奇怪怪的控制手势。信息还显示,微软2013年和丰田合作的概念车Smart Insect的项目中,已经用车内前装摄像头实现了前装版本的手势控制功能。所有手势恢复了常规的抬起落下,多数用来操作车内的二级控制功能,例如娱乐信息系统,导航或者拨打与车机连接的手机。

手势控制为何迟迟不能落地

    上述三则案例的想法比较天马行空,对于最终的商业化时间,各家也没有给出确定的日期。捷豹路虎投资Ultrahapatics的新闻发生在本月,福特和丰田的技术展示虽然早在数年之前就掀起波澜,但迟迟未见落地的最新信息。在相当一段时间里,这三种技术还停留在“只能看不能买”的展示阶段。

    其实关于手势控制,除了干干脆脆亮出产品面世时间的宝马,瞄准量产目标的车企还有多家。今年年初的CES上,大众也用一辆Golf R Touch 展示了基于TOF的手势控制技术,和宝马新7系的技术同宗,但是据称首款量产车型是2018年的奥迪A8。奔驰早在2012年就率先展示了手势控制系统DICE(Dynamic & Intuitive Control Experience),虽然样品上有误判情况,在几年内改良到了最新版本,但是搭载随着新一代奔驰E级和S级车的未来上市,或许可以期待。

    除了ABB阵营的Demo展示,其他企业对手势控制技术,自始至终都表露出了浓厚兴趣。据称过去几年间,福特、本田、现代都就手势控制申请了专利。通用也联合高校研究人员,想在这个方面搞出些名堂。但是目前看来,这项技术落地方面,还只有宝马一家独大。

    从络绎不绝的案例展示来看,技术层面似乎已经不存在绝对门槛,现有的手势控制技术多数使用红外线技术、雷达探测和图像识别等方式来实现功能。于是,一个值得思考的问题是,手势控制为何迟迟未能落地,这项人机交互技术在未来车上,会处于何种地位?在车云菌看来,原因可能有以下两点:

    1.安全前提下的表达可能性有限,阻碍了手势控制技术进入量产车型。一个明显趋势是,手势控制常常会和其他人机交互功能配合使用。例如福特和英特尔的项目中,手势控制就需要搭配语音控制来操作,在车云菌看来,这一设定的目的是简化操作流程,确保行车环境的安全。

    这则案例中,语音和手势控制搭配的出发点在于,用手势控制来直观指示出动作的目标物,这部分功能在语音控制中的分析阶段,往往需要耗费复杂的分析资源。而让目标物做些什么,自然不是一个手势可以说的明白的。

    2.功能执行精度欠缺、过度不够平滑,也在一定程度上制约了手势控制普及。如果对上述案例和现阶段出现的手势控制做个总结,不难发现手势控制在车内的应用主要集中在二级控制,集中在娱乐信息系统和诸如天窗、空调等车内设施的操控,并不会涉及驾驶操控。

    一则相关联的两个操作之间,很可能会因为车内空间局限,导致控制目标的判断错误。你只是想把音量调低几格,却不小心打开了雨刮器。另外,同一目标物的不同指令动作间,需要建立明显区隔,起止动作的设置也存在复杂的逻辑关系。车云菌发现奥迪在CES上展示手势控制中,会把控制区内的右手平放下压动作设置为操作功能起点。不过一旦右手离开有效区,就需要重新执行下压动作唤醒功能,这在实际应用中,就是个不得不保留的冗余操作。

车云小结

    人与车的交互目标,是尽量接近日常生活的交流形式,甚至让人与车之间的交流变得不易觉察。因此,手势控制也要讲究化繁为简的策略,用自然流露的手势和体态,在最具优势的方面发挥作用。量产不能盲目,把力用在刀刃上才是正经事。

关键字:手势  样本

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2015/1008/article_11547.html
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