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手势控制背后的三种感应技术:激光和无线电波当“搬运工”

2015-11-27 10:54
瑾年Invader
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  车企与IT企业都在秀各自的手势控制,这些酷炫的技术背后,离不开的是测距设备、芯片和算法。

  触摸控制方式正在逐渐取代汽车中控屏上的物理按键。但是,我们也都知道,触控并非是唯一被选择的交互方式。语音、手势甚至包括眼球、意念控制都曾出现在各式各样的概念车上。今儿的主角就是手势控制技术。

  比如说今年召开的CES Asia电子展上,大众就展出了一辆带有手势控制功能的Golf R Touch。当然,大众并不是唯一的参与者。同样是在这届CES上,英特尔展出了3D实感技术,不仅可以捕捉手部动作,还能够实现面部识别、3D扫描建模等。而在随后的谷歌2015年I/O开发者大会上,一款名为Project Soli的可穿戴智能设备芯片也能够实时检测双手和手指上的微小活动,并根据设定执行相应动作。这些看上去就酷炫无比让人手痒痒的技术,是怎么做到的呐?

  手势控制,天下三分

  虽然三家公司都是手势识别技术,但是他们三个所采用的具体技术却不尽相同。据透露,大众的Golf R Touch上采用的是ToF技术,英特尔的是结构光技术,而谷歌则使用了毫米波雷达的技术。下面就分别来说道说道。

  ToF的全称为飞行时间(Time of Flight),是一种通过计算光线的传播时间来测量距离的技术。根据距离的不同来判断出不同手指的具体位置,从而判断出具体的手势,再对应到相应的控制命令之上。

  要通过光线传播来测算距离,那么就需要一个能够发射光线的装置和接收光线的感应装置。大众使用了一个3D相机模块来发射脉冲光,再利用内置的感应器接收用户手部反射回的光线。然后,根据二者的时间差,处理芯片就可以构建出手部目前的位置和姿势。

  大众手势识别技术中藏在换挡杆后方的ToF摄像头(红点位置)

  通过实时采集这些信息,中控系统就可以调用相应的数据库获得用户正在进行的动作。再根据预先定义的功能,就可以实现不同的操作。由于光的传播速度非常快,基于ToF技术的感光芯片需要飞秒级的快门来测量光飞行时间。这也是ToF技术难以普及的原因之一,这样的感光芯片成本过高。

  结构光技术基本原理与ToF技术类似,所不同之处在于其采用的是具有点、线或者面等模式图案的光。以英特尔公司的集成式前置实感摄像头为例,其包括了红外激光发射器、红外传感器、色彩传感器以及实感图像处理芯片。

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