汽車手勢控制技術的三個新路線

作者:巢艷君   |   2015 / 10 / 07

文章來源:車云網   |   圖片來源:車云網


前些天,法蘭克福車展上的一則消息讓我們對手勢控制有了一點期待。

參展的零組件供應商德爾福展示了自家的手勢控制技術,通過使用攝影鏡頭發射和接收紅外光線,系統可以從反射光線的變化判斷手勢操作。目前確定搭載這項技術並且量產的車廠是BMW,將上市的新7系列上,購買者就能享受這項頗具未來感的人機交互技術。

可是,每一項新技術產品都要經歷前瞻試驗、市場調研、樣品展示、測試校驗等多個階段,最後才能抵達最終量產。目前有關車內手勢控制的前瞻試驗天馬行空,產業內放言量產的新聞還只是捕風捉影。技術尚未規模化是由哪些原因導致,前瞻到量產的中間階段有遇到了哪些阻礙和瓶頸?似乎是個值得說道的話題。

三個天馬行空的手勢控制案例

在筆者看來,那些未必量產的技術往往指向了新的可能。在現有的手勢控制案例中,筆者就發現了三則有趣的案例。JAGUAR LANDROVER最為科幻,福特展現出了較高精度表現,而微軟的項目可謂輕便有趣。

JAGUAR LANDROVER和Ultrahapatics :摸得著、看不見

這是距離我們不遠的一則新聞,原來JAGUAR LANDROVER投資了一家非常年輕的英國創業公司——Ultrahapatics,這家創業公司研究出來的手勢觸控技術名叫ULT003 Mid-air touch,實現的效果非常炫酷。最有趣的一點在於,當你在空中做出觸控操作,手可以感受到類似操控物理按鈕的觸覺反饋。

這背後的技術原理在於,在觸控區域會有一個超聲波發射設備,通過氣壓變化,在某個特定位置匯聚幾個聲波高壓點,就能生成一個“摸得著、看不見”的界面。只要手在一個有效範圍內運動,設備就會追踪到你的手部位置變化,在合適的位置憑空“捏造”出一個一個虛擬的三維立體物件,也可以是一個“旋鈕”或者“按鍵”。

ULT003-Mid-air touch展示樣品
ULT003 Mid-air touch展示樣品

和一般觸控操作相比,按鈕會根據你手的位置同步移動,沒有傳統手勢控制中看著屏幕尋找觸控點位的需要。而且使用者能夠通過觸摸獲得具體信息,你的手部可以真實感受到按鈕的按鍵力、觸摸到平面的質感,對操作效果的判斷會因為實在的觸覺反饋,顯得篤定很多。

整個交互過程好比你在聚精會神地閱讀一本小說,順手拿過桌邊的水杯喝水,而視線不需要從書本上挪開,並且水杯會自己“跑到”手邊。曾經有不少人質疑,手勢觸控仍然要留意觸控位置是否在合適範圍,操作是否成功也要掃一眼屏幕確認,Ultrahapatics的這項“手到擒來”技術,就一次性打消了這兩項顧慮。

福特和英特爾:複雜的面部識別

福特和英特爾合作的手勢控制隸屬於名叫Mobii的項目,原理上使用攝影鏡頭識別手勢,筆者已經在早前的文章中有過介紹,使用到的是結構光技術。簡單來說,仍然是紅外光反射判斷物體位置、輪廓和運動變化的原理,只不過這種光源具有點線面屬性,尤其擅長3D重建一個立體圖像。

福特和英特爾合作的Mobii項目

在功能呈現上,手勢控制搭配簡單的語音命令組合,可以在開車時單用手勢調節溫度或開關天窗。這項功能在上述視頻展示中戲份不多,並非技術上存在限制或瓶頸,而是因為結構光技術在手勢控制上顯得有些“大材小用”,福特和英特爾瞄準的是更加複雜的臉部識別。

利用駕駛員前方的攝影鏡頭對駕駛位的人臉掃描,判斷是否為認證車主,有沒有啟動車載系統的權限。陌生人在做出進一步操作時,車主手機會收到車內人的正面圖片,可以在手機端授權。已經獲得認證的駕駛者除了可以開啟車機系統等一系列功能,還可以調用系統中保存的個性化設置。

從面部識別技術的展示中,我們也可以從側面發現這項技術的兩點優勢。首先,刷臉驗證身份的方式可以佐證這項技術的精細程度。畢竟“看清”人的臉部五官和分清手部形態變化相比,達到了一個更高的精準層級。其次,資料顯示,如果系統檢測到車內還有其他乘客,就會關閉透露個人隱私的頁面,僅僅對導航界面露出。某種程度上反映了用於識別的系統可支持多線程作業

豐田和微軟:四種手勢姿勢

微軟關於手勢控制的思考看起來很有意思。這家網路公司曾經考慮把手勢控制引進汽車內部,用到的設備僅僅是咱們手機上的內置攝影鏡頭。和前兩個案例相比,這是一個適用車內環境的“後裝”方案。

這個動向之所以被人發現,是因為一則來自2012年微軟的專利申請。專利內容中,三位研究人員搭建了汽車娛樂資訊的手勢控制系統。但這些控制動作和我們常見的抬手、滑動、旋轉完全不同,他們是下面圖片這個樣子。

手勢控制系統

食指抵住嘴唇表示調低手機外放音量,手張成喇叭狀表示使用手機撥打電話,類似思考著的攥下巴動作則表示“我想檢索信息”,而點贊動作代表“同意”操作。

使用這個系統的時候,你需要把智能手機擱在儀錶盤上方,用到手機的內置鏡頭來捕捉車內人的手勢和體態動作,筆者合理推測一下,背後支持這項功能的應該是圖像識別技術。軟體層面,三位研究人員對系統的設定是手勢控制搭配語音識別一起使用,後者在車內人機交互中更為常見。

這個手勢控制方案最終還沒有看到落地案例,你還沒法目睹人們在車裡的這些奇奇怪怪的控製手勢。資料還顯示,微軟2013年和豐田合作的概念車Smart Insect的項目中,已經用車內前裝攝影鏡頭實現了前裝版本的手勢控制功能。所有手勢恢復了常規的抬起落下,多數用來操作車內的二級控制功能,例如娛樂資訊系統,導航或者撥打與車機連接的手機。

手勢控制為何遲遲不能落地

上述三則案例的想法比較天馬行空,對於最終的商業化時間,各家也沒有給出確定的日期。JAGUAR LANDROVER投資Ultrahapatics的新聞發生在九月,福特和豐田的技術展示雖然早在數年之前就​​掀起波瀾,但遲遲未見落地的最新訊息。在相當一段時間裡,這三種技術還停留在“ 只能看不能買 ”的展示階段。

其實關於手勢控制,除了乾乾脆脆亮出產品面世時間的BMW,瞄準量產目標的車廠還有多家。今年年初的CES上,福斯也用一輛Golf R Touch 展示了基於TOF的手勢控制技術,和BMW新7系的技術同宗,但是據稱首款量產車型是2018年的奧迪A8。賓士早在2012年就率先展示了手勢控制系統DICE(Dynamic & Intuitive Control Experience),雖然樣品上有誤判情況,在幾年內改良到了最新版本,但是搭載隨著新一代賓士E級和S級車的未來上市,或許可以期待。

除了​​ABB陣營的Demo展示,其他企業對手勢控制技術,自始至終都表露出了濃厚興趣。據稱過去幾年間,福特、本田、現代都就手勢控制申請了專利。通用也聯合高校研究人員,想在這個方面搞出些名堂。但是目前看來,這項技術落地方面,還只有BMW一家獨大

從絡繹不絕的案例展示來看,技術層面似乎已經不存在絕對門檻,現有的手勢控制技術多數使用紅外線技術、雷達探測和圖像識別等方式來實現功能。於是,一個值得思考的問題是,手勢控制為何遲遲未能落地 ​​,這項人機交互技術在未來車上,會處於何種地位?在筆者看來,原因可能有以下兩點:

  1. 安全前提下的表達可能性有限,阻礙了手勢控制技術進入量產車型
    一個明顯趨勢是,手勢控制常常會和其他人機交互功能配合使用。例如福特和英特爾的項目中,手勢控制就需要搭配語音控制來操作,在筆者看來,這一設定的目的是簡化操作流程,確保行車環境的安全。
    這則案例中,語音和手勢控制搭配的出發點在於,用手勢控制來直觀指示出動作的目標物,這部分功能在語音控制中的分析階段,往往需要耗費複雜的分析資源。而讓目標物做些什麼,自然不是一個手勢可以說的明白的。
  1. 功能執行精度欠缺、過度不夠平滑,也在一定程度上製約了手勢控制普及
    如果對上述案例和現階段出現的手勢控製做個總結,不難發現手勢控制在車內的應用主要集中在二級控制,集中在娛樂資訊系統和諸如天窗、空調等車內設施的操控,並不會涉及駕駛操控。
    一則相關聯的兩個操作之間,很可能會因為車內空間局限,導致控制目標的判斷錯誤。你只是想把音量調低幾格,卻不小心打開了雨刷。另外,同一目標物的不同指令動作間,需要建立明顯區隔,起止動作的設置也存在復雜的邏輯關係。筆者發現奧迪在CES上展示手勢控制中,會把控制區內的右手平放下壓動作設置為操作功能起點。不過一旦右手離開有效區,就需要重新執行下壓動作喚醒功能,這在實際應用中,就是個不得不保留的冗餘操作。

車雲小結

人與車的交互目標,是盡量接近日常生活的交流形式,甚至讓人與車之間的交流變得不易覺察。因此,手勢控制也要講究化繁為簡的策略,用自然流露的手勢和體態,在最具優勢的方面發揮作用。量產不能盲目,把力用在刀刃上才是正經事。(文/巢艷君)

車云網》授權轉載

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