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詳細剖析手勢控制技術原理和在汽車上的運用

電子設計 ? 來源:互聯網 ? 作者:佚名 ? 2017-12-28 07:40 ? 次閱讀

隨著汽車工業的快速發展,汽車人機交互控制技術發展多元化,經歷了 “物理按鍵控制系統”到“觸摸控制系統”、 “語音控制系統”(成熟)、“手勢控制系統”(逐漸成熟)、“視覺控制”(研究中),“腦電控制”(研究中)六種不同的控制方式,其中手勢控制機技術逐漸成熟,反映出駕駛者對體驗感和行車安全的重視。

什么是手勢控制?
手勢控制(Gesture control)指的是可以通過手部在攝像頭上方移動,使手機感應到手的運動,這樣就能實現鬧鐘靜音和來電鈴聲靜音(不會掛斷電話)的效果。同樣的功能已經在當年的愛立信R520m上出現過。

比如在來電或鬧鈴響起時,攝像頭下方的白色LED閃爍,就證明“手勢控制”已經打開。這時可以使手部從攝像頭順著機身方向開始來回移動,就能關閉鈴聲或鬧鈴,手部距離手機的高度必須在0-7厘米之間(說明書提到),否則就不能關閉聲音了。不過實現“手勢控制”并不太容易,換句話說就是W380i的感應器還不是很靈敏,用戶需要多多練習才能提高該功能的成功率。

手勢控制技術原理
通過攝像頭內置的紅外LED光發射裝置與接受裝置,根據光線發射與接受之間的時間差來分析出手勢的變化,最終數據傳遞給車載系統的控制單元,由控制單元調出與識別出的手勢相對應的功能。

3.技術分類
目前手勢控制三分天下,分別為TOF技術、結構光技術和毫米波雷達技術。
1)ToF技術,以大眾Golf R Touch為代表:一種通過計算光線的傳播時間來測量距離的技術。根據距離的不同來判斷出不同手指的具體位置,從而判斷出具體的手勢,再對應到相應的控制命令之上。
2)結構光技術:基本原理與ToF技術類似,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。以英特爾集成式前置實感攝像頭為例,其包括了紅外激光發射器、紅外傳感器、色彩傳感器以及實感圖像處理芯片。
3)毫米波雷達技術,以谷歌為代表:原理與ToF技術基本相同,但用于測量的介質從光線變成了無線電波。利用內置的毫米波發生器把無線電波(雷達波)發射出去,然后利用接收器接收回波。內置的處理芯片會根據收發之間的時間差實時計算目標的位置數據。
4. 技術特征
(1)構成:手勢控制系統由3D攝像頭、控制單元2大模塊構成。其中3D攝像頭模塊主要包括攝像頭、紅外LED、攝像頭傳感器三部分。

3D攝像頭模塊作用:利用TOF原理,根據光線發射與接受之間的時間差來分析出手勢的變化、并將所獲得信息傳遞給車載系統的控制單元;操作角度,42度,手距攝像頭最大有效距離20厘米,左右幅度距離15cm??刂茊卧淖饔茫焊鶕A設程序和所接收到的信息,調出與識別出的手勢相對應的功能。

(2)可實現功能:手勢控制系統目前可實現預設的7種手勢功能:
1)手掌張開向右揮動表示掛電話、取消操作;
2)單指前后移動表示接聽電話、選擇、確定;
3)V形手勢表示暫停、播放和自定義操作;
4)單指順時針轉動表示增大音量、縮小導航地圖;
5)單逆時針轉動表示減小音量、放大導航地圖;
6)五指收攏成圈向右移動表示下一曲、回到主菜單;
7)五指收攏成圈向左移動表示上一曲、回到主菜單。

(3)技術優勢

行車過程中司機操作無需轉移視線即可實現功能操作,可大幅提高行車安全。
5.手勢控制技術的應用前景
寶馬新七系已經采用了第一代手勢控制技術,作為未來汽車行駛安全的重要保障,智能和體驗化時代的到來是不可避免的。目前谷歌、微軟、偉世通、福特等很多一流車企或供應商也在紛紛研究和應用手勢控制技術。

盡管未來手勢控制是否會應用于汽車轉向、加速、制動及倒車尚不得而知,不過近期概念車的設計對于駕駛座艙內部更加關注,相信這種極具未來感和安全性的汽車技術將在未來得到更廣泛的應用

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