淺析手勢識別在智能環(huán)境下的態(tài)勢及應(yīng)用

（南京信息工程大學(xué)，江蘇南京市，210044）韓麗雅

交互技術(shù)不斷的改革升級，引領(lǐng)交互方式更新迭代。人機(jī)之間的交互進(jìn)程發(fā)生著變革性的顛覆，由機(jī)器中心變?yōu)橛脩糁行模蓪I(yè)操作變?yōu)榇蟊姴僮鳎挥袉我惠斎胱優(yōu)槎喾N形態(tài)輸入。手勢識別被認(rèn)為是新媒體環(huán)境下最有可能的人機(jī)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(dāng)下的智能環(huán)境。從智慧城市的提出，到現(xiàn)在智能家居、智能出行、智能旅游......不斷提出、推廣與應(yīng)用，智能環(huán)境成為未來環(huán)境發(fā)展的主流形態(tài)。手勢識別這一技術(shù)不免在這樣的發(fā)展環(huán)境下得到應(yīng)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(huán)境下的SWOT

1.1 手勢識別應(yīng)用的S-Strengths分析

目前手勢識別有利用數(shù)據(jù)手套和基于視覺、依靠攝像頭兩種采集方式。數(shù)據(jù)手套通過用戶在手部佩戴數(shù)據(jù)手套，將用戶手部狀態(tài)及運(yùn)動軌跡實(shí)施反饋到機(jī)器，從而調(diào)配數(shù)據(jù)，發(fā)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(yùn)動進(jìn)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(jī)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(jī)器的一次游戲互動，在實(shí)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(biāo)、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(zhuǎn)對機(jī)器發(fā)布命令，這是傳統(tǒng)交互方式不具備的優(yōu)點(diǎn)，用戶與機(jī)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(chǔ)上，用戶不必在使用過程中，時(shí)時(shí)不離機(jī)器，可以擁有相對的空間自由。手勢識別具有諸多優(yōu)勢，在投入使用時(shí)產(chǎn)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(yàn)，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(yàn)。

1.2 手勢識別應(yīng)用的W-Weakness分析

從交互方式的發(fā)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(shí)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(shí)間被用戶接受。從技術(shù)上說，數(shù)據(jù)手套的采集方式連動性弱，反饋時(shí)間長，對用戶的沉浸感體驗(yàn)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(shù)據(jù)在操作過程中設(shè)備需要應(yīng)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(diào)區(qū)分將手勢從背景中分離出來，這種設(shè)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(shù)據(jù)的采集有干擾。就目前研發(fā)來說，手勢識別的數(shù)據(jù)庫仍需要改進(jìn)。

1.3 手勢識別應(yīng)用的O-Opportunity分析

智慧城市以融合化的特點(diǎn)，利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)建設(shè)城市智能化。在這樣的環(huán)境下，“智能”成為各個(gè)領(lǐng)域方向的發(fā)展趨勢。現(xiàn)今社會，人們開始依賴機(jī)器為生活帶來的便利，以人為中心，實(shí)現(xiàn)受眾本位，“智能”活動開始進(jìn)入人的各方面探索。智能環(huán)境進(jìn)一步拉近了人與機(jī)器的距離，在這樣的環(huán)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(yōu)點(diǎn)完全以用戶體驗(yàn)為重點(diǎn)，符合未來智能發(fā)展及交互變化的趨勢。除發(fā)展環(huán)境外，手勢識別也能很好適應(yīng)中國的老齡化市場。手勢識別的出現(xiàn)也給聾啞殘疾人士帶來便利，其自帶的優(yōu)勢，在心理層面也給他們帶來安全感。

1.4 手勢識別應(yīng)用的T-Threat分析

手勢識別雖具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但基于市場來看依舊存在威脅。手勢識別與語音交互被認(rèn)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(jī)器語音發(fā)布命令，機(jī)器得到命令后給予相應(yīng)反饋。目前語音交互最成熟的是siri、小愛同學(xué)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(fā)展，語音交互在機(jī)器人的身上也得到了很好的應(yīng)用。以目前市場看，語音交互的接受程度和其技術(shù)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(huán)境下的具體運(yùn)用

2.1 智能出行中的手勢識別

隨著汽車的智能時(shí)代來臨，手勢識別在一些概念車中已經(jīng)有所應(yīng)用，通過簡單的手勢動作識別發(fā)布命令，主要有開始、拖拽、確認(rèn)、滑動、顯示等命令，駕駛員伸出右手做出相應(yīng)動作即可進(jìn)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(nèi)可以完成接掛電話、選擇歌曲、調(diào)節(jié)音量等基礎(chǔ)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(tǒng)，在車內(nèi)對空氣揮手就能操作信息的場景在現(xiàn)實(shí)中得到實(shí)踐。大型車載交互中，除駕駛員可以進(jìn)行人機(jī)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(jìn)行人機(jī)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(shí)上智能家居的人機(jī)交互方式十分貼合人機(jī)交互發(fā)展規(guī)律。現(xiàn)今家居生活里，手勢識別具有天生優(yōu)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(yàn)。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(lián)系。Hayo公司運(yùn)用空間分析技術(shù)為智能家居提供一種綜合遠(yuǎn)程的控制方式，通過攝像頭感知空間，從而讓用戶和遠(yuǎn)程控制器進(jìn)行互動，以達(dá)到遙控家居的目的。Hayo建造家居環(huán)境的3D圖像映射，設(shè)置手勢觸發(fā)開關(guān)從而發(fā)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(guān)控件上發(fā)揮作用，且在特殊情景或人群下，也具有特殊的優(yōu)勢。預(yù)計(jì)到2050年，中國老齡化問題將使60歲人口超過總?cè)丝诘?0%，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(yù)料到的問題，設(shè)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(dú)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(jī)器進(jìn)行控制。

3 結(jié)論

近年來，智能環(huán)境的不斷發(fā)展，智能出行、智能家居成為人們?nèi)粘ＤＪ剑o人們帶來舒適便捷的生活環(huán)境。人們越來越依賴技術(shù)帶來的先進(jìn)，依賴機(jī)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(rèn)同，接受，使用。根據(jù)上文的swot分析，手勢識別在智能環(huán)境背景下，優(yōu)勢與機(jī)遇的比重更大，手勢識別能有很好的市場及應(yīng)用、發(fā)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(yàn)的未來交互發(fā)展的新實(shí)踐。