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手势输入技术如同科幻电影,用身体和手势操作【2】

2014年01月21日08:44    

以数学知识为基础改进检测算法

Leap公司的手势输入装置也是如此。手势输入技术有很多种实现方法,其中有两种主流方式,分别是用CMOS图像传感器捕捉物体反射回来的红外线从而检测动作的“TOF(time of flight)”方式和采用“距离图像传感器”(一种能测量与物体之间的距离的摄像元件)的方式。

Leap公司首席执行官Michael Buckwald手中拿着检测装置。

Leap的手势输入技术采用的是TOF方式。前面已经介绍过了,检测装置内置的主要部件是CMOS图像传感器和红外线LED,硬件方面没有大的技术改进。实现高精度动作检测的关键是该公司的共同创始人兼首席技术官(CTO)David Holtz开发的动作检测算法。22岁取得数学博士学位的他所编写的“软件处理负荷轻、精度高”的动作检测算法是其技术的生命线。

随着关键部件的小型化和性能的提高,面向开发者公开的试制品在公开1年后尺寸减为最初的1/25左右。动作检测模块如今已达到可内置于笔记本电脑的水平。Leap的共同创始人兼首席执行官Michael Buckwald表示,“随着传感器性能不断提高,模块尺寸还有可能进一步减小”。

软件也在不断改进,Leap Motion Controller在上市半年内进行了9次功能升级。最新版的软件中安装了对检测出的手和手指进行建模的功能。以前,当物体在检测装置的垂直方向上重合时,无法检测出动作,而最新版则能够通过推测手的形状,检测出重合的手或手指的动作。

Leap公司的目标是,通过上述改进,在很多设备中都导入手势输入,而不仅仅是专用动作检测装置。比如智能手机、平板电脑、数字家电及车载设备等。该公司已与移动终端及车载设备的开发上进行了多次商谈。

可穿戴设备将推动手势输入技术发展

最近,有一股潮流将推动手势输入技术的普及,那就是佩戴在身上使用的可穿戴设备的开发越来越活跃。可穿戴设备的尺寸小、屏幕也有限,很难采用传统的键盘和触摸面板操作等输入方法,因此有可能全面采用手势输入等NUI技术。

Leap公司也在探索手势输入技术在头戴式显示器等可穿戴设备上的应用。Buckwald和Holtz开始开发手势输入技术是在2006~2007年,他们开发该技术的主要原因是,在个人电脑上运行三维建模软件时,用鼠标和键盘操作有一种挫败感。

“会造东西的人类手指的动作也非常厉害。但由于计算机的输入手段以二进制为基础,因此无法实现手势输入。比如,在现实世界中,人拿起一个瓶子的动作非常简单,但要用计算机将其量化就必须要进行复杂的处理。手势输入适合在计算机上实现现实世界中的物理体验”。

从那以后,经过7年左右的开发,Leap的手势输入技术终于问世。手势输入等NUI技术实际上也是通过以前的研发积累了很多知识的领域。在可穿戴设备推动下,新一代UI技术的开发将以手势输入为核心,今后会不断出现像科幻电影那样令人震惊的各种解决方案。(作者:高桥 史忠,日经技术在线!供稿)

(责编:值班编辑、庄红韬)

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