人机交互可以算是对电子产品的用户体验影响最直接的一个技术。当年苹果借由电容触控屏,将键盘、鼠标、轨迹球等一众技术拉下马的景象,相信很多人还记忆犹新。而今天,人机交互技术似乎又来到了升级换代的门槛上,诱惑着开发者和用户往里走的种种因素中,手势识别技术绝对算是最强的一股力量,特别是3D手势识别。毕竟,举手投足间就可以让电子设备对用户的“心思”做出响应,将是一件很酷的事情。

与触控技术在2D平面上的写写画画相比,3D手势识别加上了一个Z轴“深”度的测量,使其可以承载更多人机交互信息,可以实现非接触的感应和控制,给产品的设计带来更大的想象空间。3D手势识别最为知名的应用,恐怕要算是微软推出的体感游戏外设Kinect了。它让游戏玩家抛弃了游戏手柄,通过肢体的运动直接操控游戏。在此之后,各种基于光学的3D手势识别技术逐渐发展起来。它们通过光栅、红外发光器件、多摄像头等不同方式完成对三维空间中Z轴方向运动的侦测,实现3D的手势(或身体姿态)识别。

不过光学3D手势识别还是有一定的技术门槛,想要玩转不是一件容易的事,有些技术还需要进一步实用验证和打磨。这对于那些希望尽快推出商用产品,在3D手势识别领域“尝鲜”的开发者来说,并不是好消息。因此,其他一些非光学的3D手势识别技术就成为人们的重要选项。

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图1:基于电场感应的GestIC技术原理

其中比较有代表性的,要数Microchip公司的GestIC技术。它基于电场感应的原理,在电子设备周边的空间中形成一个电场。当手部在空间中运动时会使电场发生畸变,布设在电场中的电极接收器会感应到这种变化,并通过专门的控制芯片进行信号处理,对手势进行识别和运动追踪,并将数据传递给电子设备做出响应。Microchip代理商世健公司产品经理介绍,与采用摄像头的光学3D手势识别技术相比,GestIC技术最大的优势在于功耗极低,能耗节省多达90%,同时能避免环境光等外部因素的干扰,虽然是一个近场识别技术,但其在家庭自动化、家电控制、音响系统、电脑及配件、汽车电子等方面,会有诸多应用场景。

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图2:GestIC的拓扑结构

Microchip专门为GestIC技术开发出MGC3030和MGC3130两个专用的3D手势识别和运动跟踪控制器芯片,片上集成的Colibri手势识别套件,Colibri套件结合了隐马尔可夫模型(HMM)和x/y/z手部位置矢量,能够识别多种3D手势,其中MGC3130还可以实现x/y/z三维空间中的精准定位。同时,Microchip还提供了多种开发工具和Aurea评估仿真软件,满足不同开发者的需要,帮助他们快速进入Design-in阶段,设计出能够商用的产品。在2015年底Microchip还推出了整合3D手势识别和2D多点触控功能的控制器MGC34xx,以及配套的开发工具DM160225。这种2D+3D手势识别的复合设计理念,給人机交互界面的设计带来了更大的灵活度和可能性。作为Microchip的授权代理商,世健公司在该领域积累了多年经验,并已经完成初步开发,在风扇和LED产品中均有应用,客户只需根据自身需要进行二次开发即可。

在新技术面前,等待和观望是让人纠结的。GestIC恰好是这样一种技术:能让你在新一代人机交互技术兴起时,快速地行动,搭上一班通往3D手势识别市场的直通车。

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图3:GestIC技术可识别的3D手势和动作

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