手勢識別智能傳感器發展和未來的探究

手勢識別技術對于我們來說并不陌生，該項技術在很早之前便已成功商用，如今在各大廠商努力完善下也逐漸成熟，現有大部分消費類產品都在試圖增加這一識別功能，以提高自身產品競爭力，無論是智能家居，智能可穿戴設備還是VR 技術等領域，若增加了手勢識別控制功能，則必能成為該產品的一大賣點。手勢識別功能酷炫，操作方便，在很多應用場合都起到了良好的助力功能，擁有極大的發展潛力和發展空間，同時也擁有極高的市場價值。
一．手勢識別發展
　手勢識別技術的發展，可以粗略分為兩個階段：二維手勢識別以及三維手勢識別。
　　早期的手勢識別技術是基于二維彩色圖像的識別技術，所謂的二維彩色圖像是指通過普通攝像頭拍出場景后，得到二維的靜態圖像，然后再通過計算機圖形算法進行圖像中內容的識別。二維的手型識別的只能識別出幾個靜態的手勢動作，而且這些動作必須要提前進行預設好。
　　相比較二維手勢識別，三維手勢識別增加了一個Z軸的信息，它可以識別各種手型、手勢和動作。三維手勢識別也是現在手勢識別發展的主要方向。不過這種包含一定深度信息的手勢識別，需要特別的硬件來實現。常見的有通過傳感器和光學攝像頭來完成。
二．手勢識別的關鍵技術**
　　手勢識別技術中關鍵在于對手勢動作的跟蹤以及后續的計算機數據處理。關于手勢動作捕捉主要是通過光學元件和傳感器兩種方式來實現。手勢識別推測的算法，包括模板匹配技術（二維手勢識別技術使用的）、通過統計樣本特征以及深度學習神經網絡技術。
　　根據硬件實現方式的不同，目前行業內所采用的手勢識別大約有三種：
　　1、結構光（Structure Light），通過激光的折射以及算法計算出物體的位置和深度信息，進而復原整個三維空間。結構光的代表產品有微軟的Kinect一代。不過由于以來折射光的落點位移來計算位置，這種技術不能計算出精確的深度信息，對識別的距離也有嚴格的要求。
　　2、光飛時間（TIme of Flight），利用一個發光元件，通過CMOS傳感器來捕捉計算光子的飛行時間，根據光子飛行時間推算出光子飛行的距離，也就得到了物體的深度信息。代表作品為Intel帶手勢識別功能的三維攝像頭。
　　3、多角成像（MulTI-camera），現在手勢識別領域的佼佼者Leap MoTIon使用的就是這種技術。它使用兩個或者兩個以上的攝像頭同時采集圖像，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。
三． PAJ-7620U2手勢識別傳感器
　PAJ-7620U2 是由手勢識別傳感器、LED 和鏡頭組合而成的一種小尺寸光學數組式傳感器模組，擁有手勢模式和游標模式兩種功能，可識別單一手勢，并完成手勢的自動判斷功能，還可以追蹤物體的尺寸、位置和亮度并即時輸出，有低功耗、高準確、小尺寸及低成本的特點。其開發廠商原相科技（Pixart）為CMOS光感應用集成電路領導廠商，具有極強的產品背書能力。
PAJ-7620U2，可以快速準確的對輸入信號進行感應和輸出處理。內置光源和環境光抑制濾波器，能在黑暗或低光環境下工作。它支持上、下、左、右、前、后、順時針旋轉、逆時針旋轉和揮動的手勢動作識別，以及支持物體接近檢測等功能。可大致檢測物體體積大小、位置和亮度。

從上圖中，我們可以看到PAJ-7620U2傳感器內部自帶 LED 驅動器（可發射紅外線信號），傳感器工作時通過內部 LED 驅動器，驅動紅外 LED 向外發射紅外線信號，當傳感器陣列在有效的距離中探測到物體時，目標信息提取陣列會對探測目標進行特征原始數據的獲取，獲取的數據被保存在寄存器中，同時手勢識別陣列會對原始數據進行識別處理，最后將手勢結果存到寄存器中，用戶可根據 I2C 接口對原始數據和手勢識別的結果進行讀取。

PAJ-7620U2在手勢控制領域具有得天獨厚的優勢，其造價低，體積小，手勢識別種類可達9種，外圍電路硬件要求低，軟件可開發性高，可替換性、可移植性極高，支持多種軟件開發環境，應用范圍廣泛。
與微控制器相配合可實現多種應用場景，尤其在工業控制和智能家居方面具有極高的商業價值，如利用手勢控制的機械臂、傳送裝置、可手勢控制的智能風機、可手勢控制的智能電路、以及其他遙控式家居和按鍵式家居均可被改造成手勢控制的智能家居。擁有更加方便，更加人性化，人機交互感更強的智能家居將逐步淘汰傳統家居，市場潛力巨大。

四．手勢識別傳感器應用場景及發展前景
與語音識別相類似，從本質上來說，手勢識別技術仍然是為人機交互服務的，以取代原來的觸摸交互,伴隨著人機交互技術的飛速發展，手勢識別技術與手勢識別傳感器也將迎來一波高潮，近幾年無論是在消費電子展、數碼展、家電展甚至汽車展上，都能或多或少的見到手勢識別的身影。我們知道計算機的發展歷史不過幾十年，但是這幾十年來它已經為我們的社會發展帶來了巨大的變化，在計算機幾十年的發展過程中，人機交互也就是人和機器之間的信息交換的技術，隨著接口技術的變化，交互模式也發生了變化，計算機從實驗室、機房已經走到了我們的辦公室、家庭，甚至走到了我們的手上，計算機的臺數也發生了極大的數量級變化。到了今天，我們已經走到了所謂的普適計算的時代，大量的設備進入我們的日常生活，于此同時人們與設備有了更多、更頻繁的接觸，并且希望有更加自然、舒適的方式，和機器進行交流，比如手勢動作。
醫療服務
據北京聽力協會2017年預估數據，我國聽力障礙人士已達7200萬，其中有2800萬聽障者需通過手語等方式進行溝通交流。這個數量可能遠超普通人的想象，而因為這個群體的特殊性相對更不容易在大眾視野里發聲。盡管我國在信息無障礙建設上的投入逐漸增加，但聽障人群在許多場景下的溝通障礙仍然亟待解決。如何讓他們也能享受現代科技帶來的便利這不但是技術問題，更是民生問題。盡管現已有將語音轉化為手勢的設備來為聽力障礙人士提供服務，但人與人之間的交流絕不是單方向的交流，如何將手勢轉化為語音來實現雙向交流目前仍然是一項技術難題。手勢識別技術有望為聽力障礙人士帶來福音。
家庭娛樂
　　家庭娛樂一直是家庭生活中不可分割的一部分，人們在家有80%以上的休閑時間都是在看電視或者玩游戲，手勢識別技術首先需要占領的就是電視和游戲機。在電視手勢識別方面，三星、康佳、TCL等電視廠商都已經推出了帶有手勢識別的電視機產品，直接用掌心揮動、握拳抓取、左右揮動、雙拳合作等手勢來完成移動控制、選擇確認、切換頁面、縮放和旋轉等功能;而在游戲機方面比較著名的則是微軟的游戲機Xbox。Xbox游戲機的手勢識別主要由Kinect來完成，Kinect是一種3D體感攝影機，上面集成了可以識別用戶動作及表情的攝像頭和紅外傳感器，用戶只需通過扭動身體部位即可達到控制游戲中角色的效果。
智能駕駛
　　駕駛中與中控平臺的互動一直被認為是不安全因素之一，隨著汽車智能化中控臺功能越來越全面的同時操作也越來越繁雜，極大的加大了不安全因素，其主要原因就在于人機交互過程吸引了駕駛者過多的注意力，這方面語音交互方案的呼聲比較高漲，應用也較多，而手勢識別作為另一種替代方案也被很多大牌廠商重視。在15年的CES展上，寶馬展出了最新iDrive系統，其重要變化之一就是引入了手勢識別功能，通過安裝在車頂上的3D傳感器對駕駛員手勢的識別，實現對車輛導航、信息娛樂系統的控制;而在今年的后市場展會上，善領科技發布的新一代安全后視鏡產品X750D上也同樣集成了手勢識別的功能。
智能穿戴
　　移動互聯技術的發展催生了智能穿戴產品的興起，很多人認為智能穿戴產品將會取代手機的下一代終端中心，因此在智能穿戴上進行的新技術嘗試數不勝數，而最具代表性的莫過于微軟的全息眼鏡hololens。用戶可以通過HoloLens以實際周圍環境作為載體，在圖像上添加各種虛擬信息，無論是客廳中玩Minecraft游戲、查看火星表面、甚至可以進入虛擬的知名景點，而這一切都只需要通過用戶的雙手就可以完成。

未經授權，請勿轉載

總結

以上是生活随笔為你收集整理的手势识别智能传感器发展和未来的探究的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。