汽车仪表盘已变成数字驾驶室,到处是整个信息娱乐系统用的按钮和显示器,但由于手势识别技术,它们正朝着非接触式的方向发展。
语音识别已提供了一种人机界面,使得可以在驾驶时方便地请求信息或执行某个任务,例如让 GPS 设备规划一条到达预期目的地的路线,但它确实也有局限性。语音和手势识别都属于非接触式用户界面 (TUI) 的范畴。正如驾驶员习惯于按下按钮并越来越习惯于语音激活的功能一样,手势技术具有许多优点,包括提高了安全性。
汽车上的驾驶手势识别技术是什么?
现代汽车内和道路上,驾驶员分心的情况不并少见,这也是为什么非接触式手势识别越来越被视为提高安全性和舒服性的可能替代方案。
除了在驾驶时越来越多地使用智能手机以外,调整现代汽车的各种环境和信息娱乐功能也为分散注意力创造了很多机会 — 单单改变电台就能让驾驶员的视线立刻从道路上移开,而眨眼之间路上就会发生很多事情。
语音识别技术显然是一种解决方案,因为它允许驾驶员在口述命令时将视线保持在路上。但它确实存在局限性,部分原因是它由人工智能 (AI) 提供支持。根据训练的情况,命令的数量可能会受到限制。
一些语音识别技术难以识别英语以外的语言,而另一些技术则难以识别浓重的口音。出现了不同的语音识别引擎来处理不同的语言,这使得市场变得有些支离破碎。无论母语如何,麦克风的质量都会影响车内语音识别技术的表现,就跟背景噪音一样。
即使这些挑战可以通过技术改进来解决,但语音识别并不能满足聋哑驾驶员和乘客的需求。此外,必须多次重复命令会让驾驶员在路上开车时分心。非接触式用户界面的另一个好处是减少了设备或零部件的磨损。此外,驾驶员还可以戴着手套作手势,而不是艰难地操作需要触控的控制面板。
只需手势就能驾驶
手势识别技术的形式多样,但本质上是通过将人体动作识别为输入法来工作的。这种输入由监控人运动的传感器和摄像头检测 — 就汽车应用而言,它最有可能是驾驶员。特定动作与某个命令相对应。
除汽车应用之外,手势识别技术还用于其他人机界面,包括智能手机和平板电脑、工业控制面板和视频游戏主机。根据设备和使用情况,用户可以设置自己的手势。汽车上有许多基本功能都可以通过手势技术而不是通过触摸或语言来实现,包括加热和空调、音乐选择、音量调节、GPS 导航和处理语音通话等环境控制。根据驾驶室的先进程度,驾驶员可以通过手势在主显示屏和仪表盘之间转移应用程序。
汽车手势识技术的早期示例之一是控制音乐/音频和来电的手势,而更高级的功能是可以结合远程信息处理系统使用手势,这样车辆就能提供驾驶员或乘客指出的附近地标的信息。手势识别技术甚至可以识别驾驶员什么时候在打瞌睡或由于突发健康问题而感到不适,从而使半自动驾驶汽车能够安全地靠边停车并打电话寻求帮助。
简单的运动检测需要复杂的系统
无论是设备还是环境,手势识别技术都依赖传感器、摄像头、算法和人工智能来检测特定的手势,并根据系统训练相应地执行操作。手势识别系统的根本是摄像头,提供车辆驾驶室内 3D 区域的无障碍视图 — 摄像头可能是在车顶上。该区域由红外 LED 或激光照亮,因此无论可用的自然光如何,都有清晰的图像。
将来自手部区域的 RGBD 数据与来自上身骨骼的运动数据相结合的多模态传感器可以提高分类精度。更可靠、更精准的检测还可以使用测量物体位置、距离和姿态的单个光学传感器来实现 — 这是一种单传感器解决方案,需要的组件更少,降低了复杂性和系统设计者的成本。
由算法和人工智能驱动的计算机视觉和机器学习技术对手势进行实时分析,并根据已存档的手部动作库实时地将其转换为命令。虽然对系统设计者和车辆的要求有所不同,但常见的手势包括接听电话的指向手势,而滑动动作则可以拒绝呼叫;旋转手指可以根据方向调高或调低收音机音量。
过去十年来,传感器和算法已有改进,使得可以在手势识别中应用彩色和深度摄像头。然而,如果手势识别技术想要在现代车辆上普及,还有许多工作要做。驾驶员需要自在地适应这种技术,这意味着手势语言需要标准化,这样无论车辆和地理位置如何,手势语言都是一致的。
尽管手部动作可能很简单,但实施手势识别系统需要先进的机器学习算法和密集的计算来处理和识别由传感器和配套的硬件捕获的手部动作。准确性至关重要,这意味着每个领域的系统需要大量的数据来训练机器学习模型,并补偿可能导致识别不准确的环境因素,如光线不足。
除技术之外,手势识别技术还存在社会可接受性这个因素:驾驶员必须愿意执行手部动作和手势语。跟语音识别技术一样,手势识别技术也有着自己的采用曲线。
短期来看,手势识别技术集成到汽车驾驶室很可能会出现在高端豪华车上。近期的研究估计,欧洲约 40% 的豪华汽车品牌已实现手势识别技术,以实现更快的访问速度、更好和更安全的驾驶体验。但是,跟后视摄像头等如今在所有车辆上都很常见的其他汽车技术进步一样,随着技术的完善,设计和实现成本的降低,长期来看,手势识别将为标准功能。