多種手勢控制技術(shù)在汽車電子中的應(yīng)用

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

　　1. 手勢控制在汽車上的應(yīng)用

　　在汽車上，手勢控制也有很大的用處，其最大的優(yōu)勢就是可以簡化操作，讓車主可以更加快捷的實現(xiàn)各種操作。想象平時駕駛時需要用到的操作吧，左手轉(zhuǎn)向燈、右手雨刷器、雙手同時把握方向盤，對于手動擋車型而言，左腳離合右腳剎車和油門，右手還要操縱換擋桿。這還不算諸如調(diào)節(jié)車窗、后視鏡、座椅，以及對付按鈕眾多的中控臺（即使是觸屏?xí)r代，虛擬按鈕也依然存在）。

　　CES展上，大眾展出的高爾夫R Touch概念車非?？犰?。在車外對著后視鏡擺擺手就自動展開；坐進車?yán)?，抬起手在頭頂旁邊掃一下，天窗自動打開；手對著中控臺往上劃一下，音量就變大……。也許這些夸張了點，但是最基本的手勢控制可以實現(xiàn)包括地點導(dǎo)航、調(diào)整車內(nèi)溫度、調(diào)整車載音樂音量、選擇歌曲、調(diào)整座椅位置及改變巡航控制系統(tǒng)的速度等。

　　2. 手勢識別的類型

　　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技術(shù)。手勢識別由簡單粗略的到復(fù)雜精細的，大致可以分為三個等級：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(qū)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(fù)雜得多。當(dāng)然三維識別也能夠識別更多的動作。

　　三維識別的硬件實現(xiàn)一般包括三種方式：光飛時間、結(jié)構(gòu)光、多角成像。下面就來看看這些技術(shù)的原理和在汽車上的應(yīng)用。

　　3. 光飛時間手勢識別

　　光飛時間（Time of Flight）的基本原理是加載一個發(fā)光元件，發(fā)光元件發(fā)出的光子在碰到物體表面后會反射回來。使用一個特別的CMOS傳感器來捕捉這些由發(fā)光元件發(fā)出、又從物體表面反射回來的光子，就能得到光子的飛行時間。根據(jù)光子飛行時間進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?？欤赥oF技術(shù)的感光芯片需要飛秒級的快門來測量光飛行時間。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高。

　　德爾福利用光飛時間原理，開發(fā)了自己的手勢識別系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)原理及操作如下：

　　當(dāng)然還有一種方式是將光脈沖改為無線電波，極高頻毫米波無線電波也同樣可以用來捕捉動作、距離、速度等信息，感應(yīng)誤差精細到毫米。然而，如何把具有如此精度的設(shè)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影響器件的發(fā)射功率和效率、感應(yīng)靈敏度等。

　　4. 結(jié)構(gòu)光手勢識別

　　結(jié)構(gòu)光技術(shù)基本原理與ToF技術(shù)類似，所不同之處在于其采用的是具有點、線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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)光圖案。然后，處理芯片根據(jù)接收圖案在攝像機上的位置和形變程度來計算物體人體的空間信息。當(dāng)物體距離激光投射器比較近的時候，折射而產(chǎn)生的位移就較??；當(dāng)物體距離較遠時，折射而產(chǎn)生的位移也就會相應(yīng)的變大。結(jié)合三角測距原理，再進行深度計算，即可進行三維物體的識別，進而復(fù)原整個三維空間。

　　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或者兩個以上的攝像頭同時攝取圖像，就好像是人類用雙眼、昆蟲用多目復(fù)眼來觀察世界，通過比對這些不同攝像頭在同一時刻獲得的圖像的差別，使用算法來計算深度信息，從而多角三維成像。

　　多角成像不需要任何額外的特殊設(shè)備，完全依賴于計算機視覺算法來匹配兩張圖片里的相同目標(biāo)。

　　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，但同時軟件復(fù)雜度又是最高的。相比于結(jié)構(gòu)光或者光飛時間這兩種技術(shù)成本高、功耗大的缺點，多角成像能提供“價廉物美”的三維手勢識別效果。