自然交互技術(shù)發(fā)展和探究

1、自然交互技術(shù)發(fā)展和探究一、前言我們經(jīng)常在一些影視劇中看到這樣的場景：通過3d立 體成像或投影，人可以在空氣中操作數(shù)字化內(nèi)容。當(dāng)前這類 影片都是后期采用數(shù)字化方法把這類場景加入原始影片的， 仔細(xì)回想一下，我們兒時很多的科幻場景現(xiàn)在都已經(jīng)變成了 現(xiàn)實，比如手機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)等等。然而，通過處理人的行為， 尤其是在沒有輸入或者穿戴設(shè)備的情況下對程序進(jìn)行控制 的技術(shù)已經(jīng)悄然融入在人們的生活中，這種技術(shù)統(tǒng)稱為自然 交互技術(shù)。二、自然交互概論下面先來簡要介紹一下計算機(jī)用戶界面發(fā)展的三個階 段：第一個階段是命令行界面（commandtine interface, 簡稱cli）,通過使用命令行向機(jī)器發(fā)命令，完成相應(yīng)

2、的操 作，如microsoft的dos操作系統(tǒng)，這種方式是需要用戶有 編程能力（codified）且思維邏輯嚴(yán)謹(jǐn)（strict）；第二階 段叫作圖形用戶界面（graphical user interface,簡稱 gui）,即用圖形界面和計算機(jī)進(jìn)行交互，如微軟的windows 操作系統(tǒng)，用戶需要了解哪種操作對應(yīng)哪種指令（如單擊鼠 標(biāo)左鍵表明選中，雙擊鼠標(biāo)表明打開程序），用戶也可以通 過對輸入設(shè)備的探索來完成對指令的學(xué)習(xí)；第三階段即本文 討論的自然用戶界面(nui),通過更自然，更直接的方式來 操作計算機(jī)，直觀的說，使用nui的計算機(jī)不需要鍵盤或鼠 標(biāo)。自然交互技術(shù)，是支持自然用戶界面的技術(shù)，包

3、括硬件 和軟件兩個方面，縱觀近10年來技術(shù)的發(fā)展，各種新型設(shè) 備的出現(xiàn)，科研機(jī)構(gòu)和軟件公司也在不停的進(jìn)行用戶習(xí)慣和 交互手勢的研究，蘋果和三星還為此進(jìn)行了專利訴訟，用戶 界面技術(shù)也在不停地發(fā)展。但是這些成果距離讓我們的操作 變得更加“自然”還離得很遠(yuǎn)，用戶要想順暢的使用這些設(shè) 備也必須首先了解設(shè)備的使用方法，比如智能手機(jī)中的放大 縮小操作，首先都必須進(jìn)行訓(xùn)練。三、交互體感設(shè)備的發(fā)展及其比較1. microsoft xbox kinectkinect是微軟在2010年6月14日對xb0x360體感周邊 外設(shè)正式發(fā)布的名字。natal為開發(fā)代號。它是一種3d體感 攝影機(jī)，同時導(dǎo)入了即時動態(tài)捕捉、影

4、像辨識、麥克風(fēng)輸入、 語音辨識、社群互動等功能。玩家可以通過這項技術(shù)在游戲 中開車、與其他玩家互動、通過互聯(lián)網(wǎng)與其他xbox玩家分 享圖片和信息等。kinect的組成結(jié)構(gòu)如上圖所示，由3d深度傳感器，顏 色攝像機(jī)，麥克風(fēng)陣列和馬達(dá)云臺組成。3d深度傳感器由紅 外激光結(jié)構(gòu)光設(shè)備搭建，可以實時獲得場景的深度信息，進(jìn) 而可以對周圍環(huán)境進(jìn)行三維重構(gòu)；顏色攝像機(jī)可以進(jìn)行圖像 的采集，然后可以進(jìn)行對采集的影像進(jìn)行識別和檢測；麥克 風(fēng)輸入可以進(jìn)行語音檢測；馬達(dá)云臺可以用來校正攝像機(jī)位 置和仰角。開發(fā)kinect可以使用官方的sdko該sdk主要針對 windows7設(shè)計，內(nèi)含驅(qū)動程序、原始感測數(shù)據(jù)流程式開發(fā)

5、接 口 (raw sensor stream sapi)、自然用戶接口、安裝文件 以及參考數(shù)據(jù)?？勺屖褂胏+、c#或visual basic語言搭配 microsoft visual studio 2010 工具開發(fā)使用。kinect 的 開發(fā)也可以使用開源的自然交互庫0penni,其中包含了更多 對手勢的識別和檢測的接口。2. asus xtion proxtion pro是華碩針對pc開發(fā)的一款體感設(shè)備，于2011 年6月正式發(fā)布o(jì)xtion pro和kinect 一樣，使用primesense 公司的提供的方案，由3d深度傳感器和顏色攝像機(jī)來構(gòu)成 對世界的三維重構(gòu)和對圖像的識別。xtio

6、n pro沒有馬達(dá)云 臺，麥克風(fēng)也比kinect設(shè)計的要弱。對于pc開發(fā)用戶來說，kinect需要獨(dú)立的電源供電， xtion pro僅需要一條usb線。xtion pro的另一個特點(diǎn)是 體積小，因此更適合小型家用計算機(jī)。openni即xtion pro 的原生開發(fā)工具，因此它比kinect多了手勢檢測的功能。3.intel creative camera英特爾intel公司新推出一款交互姿勢檢測攝像頭 creative camera,這種設(shè)備很小巧，只有一個普通攝像頭 大小，可以方便的夾在筆記本上面，通過紅外結(jié)構(gòu)光構(gòu)建空 間環(huán)境，對人的三維信息進(jìn)行解算和處理，從而作為一種輸 入設(shè)備對計算機(jī)進(jìn)

7、行控制。體積比xtion更小，適合在筆記 本上使用，且rgb攝像頭達(dá)到720p的清晰度，要比xtion 和kinect成像質(zhì)量更好。目前此產(chǎn)品的sdk已經(jīng)發(fā)布，但 產(chǎn)品還沒有對外公布，因此并不知道實際測試的結(jié)果和性 能，只能透過官方發(fā)布的參數(shù)信息來了解。4. leapleap是leap motion公司于2012年年初發(fā)布的一款手 勢控制設(shè)備，此款設(shè)備只有一包口香糖大小，通過usb連接 電腦后可以創(chuàng)造出一個4立方英尺的工作空間。通過對此空 間范圍內(nèi)的物體進(jìn)行精確的檢測生成高質(zhì)量的點(diǎn)云信息，可 以分析手的行為和動作來控制程序和操作系統(tǒng)。從已發(fā)布的 操作視頻可以看到，leap性能很好，采集信息準(zhǔn)確且實時解 算速度很快。2013年9月，在惠普最新推出了最新款的envy 17 leap motionse超極本中，集成了 leap motion的手勢操 控模塊，用戶可以通過手勢的操作控制計算機(jī)，搭配指定的 軟件，可以實現(xiàn)不少很有趣的功能，相比獨(dú)立的leap motion, 整合在envy 17掌托中的leap motion小了大約70%。四、總結(jié)和展望未來交互技術(shù)的發(fā)展趨勢縱觀交互技術(shù)的發(fā)展，人們趨向于更自然更酷更炫的交 互體驗，廠商也在不遺余力的開發(fā)并對這些新技術(shù)進(jìn)行推 廣，例如三星最