淺析手勢識別在智能環境下的態勢及應用

（南京信息工程大學，江蘇南京市，210044）韓麗雅

交互技術不斷的改革升級，引領交互方式更新迭代。人機之間的交互進程發生著變革性的顛覆，由機器中心變為用戶中心，由專業操作變為大眾操作；有單一輸入變為多種形態輸入。手勢識別被認為是新媒體環境下最有可能的人機交互方式，以它更為自然和諧的互動方式，以及它的趣味性、直接性、距離性、便捷性不斷融入當下的智能環境。從智慧城市的提出，到現在智能家居、智能出行、智能旅游......不斷提出、推廣與應用，智能環境成為未來環境發展的主流形態。手勢識別這一技術不免在這樣的發展環境下得到應用，力求帶來更和諧、更自然的使用感受。

1 手勢識別在智能環境下的SWOT

1.1 手勢識別應用的S-Strengths分析

目前手勢識別有利用數據手套和基于視覺、依靠攝像頭兩種采集方式。數據手套通過用戶在手部佩戴數據手套，將用戶手部狀態及運動軌跡實施反饋到機器，從而調配數據，發布命令。而基于視覺、依靠攝像頭則不使用外部工具的識別，通過攝像頭，直接對用戶手部形狀和運動進行捕捉圖像序列識別。無論是哪一種，手勢識別都是最符合人對于機器使用的自然交互。手勢識別具有的趣味性，每一次的交互都是人與機器的一次游戲互動，在實用性不減的情況下，加深互動的趣味作用；具有的直接性，是擺脫鼠標、鍵盤、物理按鈕的一次的變革式交互成長。手勢識別將媒介回歸用戶本身，不再需要外部媒介作為中轉對機器發布命令，這是傳統交互方式不具備的優點，用戶與機器的互動更加方便，快捷；具有距離性和便捷性，在直接性的基礎上，用戶不必在使用過程中，時時不離機器，可以擁有相對的空間自由。手勢識別具有諸多優勢，在投入使用時產生的效果是其他交互方式所不能比擬的，如游戲中的手勢識別，將手勢直接作為游戲模型的輸入媒介，給游戲用戶完全的沉浸式游戲體驗，所帶來趣味性以及沉浸感更加滿足用戶對游戲的游戲體驗。

1.2 手勢識別應用的W-Weakness分析

從交互方式的發展史來看，手勢識別這種有距離的交互過程是前所未有的，用戶在長時間使用文字、按鍵、觸屏等交互的情況下，手勢識別這一變革性的突破需要時間被用戶接受。從技術上說，數據手套的采集方式連動性弱，反饋時間長，對用戶的沉浸感體驗有所影響，此外，這一方式需要保持手部清潔，在步驟上并不適合用戶日常使用；而依靠攝像頭采集數據在操作過程中設備需要應用手勢分割，手勢跟蹤到手勢識別系列操作，通常會用膚色分割的方法，通過對皮膚的顏色色調區分將手勢從背景中分離出來，這種設置會受到場地，光線，亮度，背景顏色及不同膚色人群等諸多客觀因素影響。另外，用戶的熟練程度也會對數據的采集有干擾。就目前研發來說，手勢識別的數據庫仍需要改進。

1.3 手勢識別應用的O-Opportunity分析

智慧城市以融合化的特點，利用互聯網、大數據、人工智能等新興技術建設城市智能化。在這樣的環境下，“智能”成為各個領域方向的發展趨勢。現今社會，人們開始依賴機器為生活帶來的便利，以人為中心，實現受眾本位，“智能”活動開始進入人的各方面探索。智能環境進一步拉近了人與機器的距離，在這樣的環境下，手勢識別很容易被人快速接受。另外，手勢識別自帶的優點完全以用戶體驗為重點，符合未來智能發展及交互變化的趨勢。除發展環境外，手勢識別也能很好適應中國的老齡化市場。手勢識別的出現也給聾啞殘疾人士帶來便利，其自帶的優勢，在心理層面也給他們帶來安全感。

1.4 手勢識別應用的T-Threat分析

手勢識別雖具有諸多優點，但基于市場來看依舊存在威脅。手勢識別與語音交互被認為是未來最具潛力的兩大交互方式，這就說明語音交互與手勢識別帶給用戶的便捷性、交互過程的自然和諧性不相伯仲。語音交互利用用戶對機器語音發布命令，機器得到命令后給予相應反饋。目前語音交互最成熟的是siri、小愛同學這類的虛擬語音助手，或是天貓精靈、小度一類的智能語音音箱，此外，人工智能的迅猛發展，語音交互在機器人的身上也得到了很好的應用。以目前市場看，語音交互的接受程度和其技術成熟程度要高于手勢識別，這是手勢識別市場較大威脅之一。

2 手勢識別在智能環境下的具體運用

2.1 智能出行中的手勢識別

隨著汽車的智能時代來臨，手勢識別在一些概念車中已經有所應用，通過簡單的手勢動作識別發布命令，主要有開始、拖拽、確認、滑動、顯示等命令，駕駛員伸出右手做出相應動作即可進行操控。在小型車載交互中主駕駛位上的交互主要是中控屏、HUD的交互，在車內可以完成接掛電話、選擇歌曲、調節音量等基礎操作，畫面顯示效果中手形識別可以觸動畫面特效，2018年君馬SEEK5就是典型的例子。Delphi為寶馬7系配備了手勢識別系統，在車內對空氣揮手就能操作信息的場景在現實中得到實踐。大型車載交互中，除駕駛員可以進行人機交互外，乘客的交互需求也有所考慮。乘客可以利用手勢識別對座位前的顯示屏進行人機互動，完成一些娛樂性操作，如拍照、聽音樂等。

2.2 智能家居中的手勢識別

智能家居APP是目前控制智能家居的使用最多，推廣最普遍的途徑,事實上智能家居的人機交互方式十分貼合人機交互發展規律。現今家居生活里，手勢識別具有天生優勢，完成操作需求之余還可為用戶帶來方便、有趣的額外體驗。以紐約的Hayo公司為例，其主要研究智能家居中空間與家具的控制聯系。Hayo公司運用空間分析技術為智能家居提供一種綜合遠程的控制方式，通過攝像頭感知空間，從而讓用戶和遠程控制器進行互動，以達到遙控家居的目的。Hayo建造家居環境的3D圖像映射，設置手勢觸發開關從而發布命令，如拍拍桌角就開啟燈光、擺出指揮家的手勢就播放音樂等。手勢識別不僅在開關控件上發揮作用，且在特殊情景或人群下，也具有特殊的優勢。預計到2050年，中國老齡化問題將使60歲人口超過總人口的30%，老齡人口在家居生活中的特殊性，有譬如像高血壓、心臟病、摔倒等老人無法預料到的問題，設置安全手勢的重要性由此可見。此外手勢識別自帶的趣味性、娛樂性也在一定程度上緩解了老齡人口的獨居情況。手勢識別還可用于聾啞群體，使他們以熟悉的方式對機器進行控制。

3 結論

近年來，智能環境的不斷發展，智能出行、智能家居成為人們日常模式，給人們帶來舒適便捷的生活環境。人們越來越依賴技術帶來的先進，依賴機器帶來的便捷，依賴方式帶來的舒適。手勢識別所有的趣味性、直接性、距離性、便捷性也逐漸被人所認同，接受，使用。根據上文的swot分析，手勢識別在智能環境背景下，優勢與機遇的比重更大，手勢識別能有很好的市場及應用、發展和完善，是符合用戶行為期待，滿足用戶心理以及使用體驗的未來交互發展的新實踐。