多種手勢控制技術(shù)在汽車(chē)電子中的應用

　　手勢控制在我們的日常生活中應用的越來(lái)越廣泛，比如說(shuō)手勢控制電腦，手勢控制電視，還有更加智能的是利用手勢控制攝像頭來(lái)隔空玩游戲。手勢控制讓我們的生活越來(lái)越精彩，在某些方面也讓我們的操作越來(lái)越簡(jiǎn)便。

　　1. 手勢控制在汽車(chē)上的應用

　　在汽車(chē)上，手勢控制也有很大的用處，其最大的優(yōu)勢就是可以簡(jiǎn)化操作，讓車(chē)主可以更加快捷的實(shí)現各種操作。想象平時(shí)駕駛時(shí)需要用到的操作吧，左手轉向燈、右手雨刷器、雙手同時(shí)把握方向盤(pán)，對于手動(dòng)擋車(chē)型而言，左腳離合右腳剎車(chē)和油門(mén)，右手還要操縱換擋桿。這還不算諸如調節車(chē)窗、后視鏡、座椅，以及對付按鈕眾多的中控臺（即使是觸屏時(shí)代，虛擬按鈕也依然存在）。

　　CES展上，大眾展出的高爾夫R Touch概念車(chē)非?？犰?。在車(chē)外對著(zhù)后視鏡擺擺手就自動(dòng)展開(kāi)；坐進(jìn)車(chē)里，抬起手在頭頂旁邊掃一下，天窗自動(dòng)打開(kāi)；手對著(zhù)中控臺往上劃一下，音量就變大……。也許這些夸張了點(diǎn)，但是最基本的手勢控制可以實(shí)現包括地點(diǎn)導航、調整車(chē)內溫度、調整車(chē)載音樂(lè )音量、選擇歌曲、調整座椅位置及改變巡航控制系統的速度等。

　　2. 手勢識別的類(lèi)型

　　手勢控制的核心是手勢識別技術(shù)，就目前的技術(shù)而言，大都的手勢識別采用的是計算機視覺(jué)技術(shù)。手勢識別由簡(jiǎn)單粗略的到復雜精細的，大致可以分為三個(gè)等級：二維手型識別、二維手勢識別、三維手勢識別。

　　前兩種手勢識別技術(shù)，完全是基于二維層面的，而第三種手勢識別技術(shù)，是基于三維層面的。三維手勢識別與二維手勢識別的最根本區別就在于，三維手勢識別需要的輸入是包含有深度的信息，這就使得三維手勢識別在硬件和軟件兩方面都比二維手勢識別要復雜得多。當然三維識別也能夠識別更多的動(dòng)作。

　　三維識別的硬件實(shí)現一般包括三種方式：光飛時(shí)間、結構光、多角成像。下面就來(lái)看看這些技術(shù)的原理和在汽車(chē)上的應用。

　　3. 光飛時(shí)間手勢識別

　　光飛時(shí)間（Time of Flight）的基本原理是加載一個(gè)發(fā)光元件，發(fā)光元件發(fā)出的光子在碰到物體表面后會(huì )反射回來(lái)。使用一個(gè)特別的CMOS傳感器來(lái)捕捉這些由發(fā)光元件發(fā)出、又從物體表面反射回來(lái)的光子，就能得到光子的飛行時(shí)間。根據光子飛行時(shí)間進(jìn)而可以推算出光子飛行的距離，也就得到了物體的深度信息。

　　由于光的傳播速度非?？?，基于ToF技術(shù)的感光芯片需要飛秒級的快門(mén)來(lái)測量光飛行時(shí)間。這也是ToF技術(shù)難以普及的原因之一，這樣的感光芯片成本過(guò)高。

　　當然還有一種方式是將光脈沖改為無(wú)線(xiàn)電波，極高頻毫米波無(wú)線(xiàn)電波也同樣可以用來(lái)捕捉動(dòng)作、距離、速度等信息，感應誤差精細到毫米。然而，如何把具有如此精度的設備微小化是一件十分苦難的事情，最難的地方在于微小化會(huì )影響器件的發(fā)射功率和效率、感應靈敏度等。

　　4. 結構光手勢識別

　　結構光技術(shù)基本原理與ToF技術(shù)類(lèi)似，所不同之處在于其采用的是具有點(diǎn)、線(xiàn)或者面等模式圖案的光。

　　這種技術(shù)的基本原理是：首先激光發(fā)射器將結構光投射至前方的人體表面，再使用紅外傳感器接收人體反射的結構光圖案。然后，處理芯片根據接收圖案在攝像機上的位置和形變程度來(lái)計算物體人體的空間信息。當物體距離激光投射器比較近的時(shí)候，折射而產(chǎn)生的位移就較??；當物體距離較遠時(shí)，折射而產(chǎn)生的位移也就會(huì )相應的變大。結合三角測距原理，再進(jìn)行深度計算，即可進(jìn)行三維物體的識別，進(jìn)而復原整個(gè)三維空間。

　　5. 多角成像手勢識別

　　多角成像技術(shù)與立體成像技術(shù)相同，這種技術(shù)的基本原理是使用兩個(gè)或者兩個(gè)以上的攝像頭同時(shí)攝取圖像，就好像是人類(lèi)用雙眼、昆蟲(chóng)用多目復眼來(lái)觀(guān)察世界，通過(guò)比對這些不同攝像頭在同一時(shí)刻獲得的圖像的差別，使用算法來(lái)計算深度信息，從而多角三維成像。

　　多角成像不需要任何額外的特殊設備，完全依賴(lài)于計算機視覺(jué)算法來(lái)匹配兩張圖片里的相同目標。

　　6. 三種手勢識別對比

　　多角成像是三維手勢識別技術(shù)中硬件要求最低，但同時(shí)軟件復雜度又是最高的。相比于結構光或者光飛時(shí)間這兩種技術(shù)成本高、功耗大的缺點(diǎn)，多角成像能提供“價(jià)廉物美”的三維手勢識別效果。