物聯網領域的3D手勢識別

物聯網(IOT)設備不僅詮釋了最新通信技術和雲連接,同時還重新定義了像電燈開關這樣問世已逾百年的老產品。有了IOT,研發人員往往可以為產品增添遠遠超出幾年前所能想像的額外的新功能。例如,現在只要一個電燈開關就可以在準備睡覺時關掉家裡所有的燈,調節家裡任意一盞燈的燈光顏色和亮度,設置照明方案的自動執行順序以及無論是否在家都可通過智慧型手機對這一切進行遠程控制。然而,IoT設備同時還是嵌入式產品,也就是說用戶無需事先閱讀使用手冊就可以對它們進行操作和控制。

挑戰和機遇

由IoT引發的用戶界面(UI)是為用戶帶來不少裨益(但不僅限於連接)的一個關因素。現在客戶對UI期望越來越高,特別是對嵌入式設備還限定了底功耗,小尺寸和底成本等要求。要迎合用戶期望研發出具有這些嵌    入式需求的時尚UI確實是一大挑戰。然而應對這一挑戰也是決定一個產品成功的關鍵要素。21世紀的電燈開關會是怎麼樣的呢?我們又該如何充分利用IOT,而不僅局限於“連接一切事物”的基本概念呢?

手勢或有含義的手部動作,是人類從起源之初就一直使用的基本交流方法,也是我們日常生活的一部分。我們只要向上揮手就“開燈”,簡單的順時針旋轉來“調亮燈光”。調暗燈光或關燈無需過多解釋了。基於手勢的用戶界面是非常直觀的。將手勢應用於控制將會在消費者可用性和工業設計方面帶來一系列的改進,而且這些都可以在項目預算範圍內實現。
      
運用電場
 Microchip的MGC3030/3130/3140手勢控制器提供了真正的單晶片手勢檢測,可實現上述功能。這些控制器基於
Microchip GestIC®專利技術而設計,通過電場來檢測人體手部的動作如下圖。


 




  由於採用了電容式傳感技術,該系統不需要任何照明,而且這一操作的實現也不需要透鏡或是開口。例如,利用無縫集成的手勢檢測板,電燈開關可以有一個光滑的表面;它甚至可以隱藏在石膏板後面,與房間的室內設計融為一體而不會有破損。

這款手勢控制器完全以嵌入式用途為設計宗旨,可對環境變化作自動校準,備有片
上手勢檢測功能。這一技術無主機計算,且配有自動喚醒、休眠功能。後者不僅滿足低功耗需求的一個關鍵因素,而且對用例而言也是至關重要自動喚醒功能提供7天24小時全天候的手勢檢測,實現了永遠工作者的用戶界面,迎合我們對電燈開關的期望。當你手已靠近電燈開關,自動喚醒功能就好觸發,在你控制開關之前提醒照亮這一區域,人們往往是在黑暗中使用電燈開關的,因此這是一個非常有用的特性。


用包括印刷電路板(PCB)在內的任意導電材料製成電極就能產生電場,實現傳感功能,內置的模擬前端,加上32位內核運行的固件,可以感應到用戶應手部動作而產生任意電場變化而進行處理
從而識別相關手勢並提供用戶手部的X-Y-Z坐標信息。這個內置的模擬和數字噪聲濾波功能從根本上保障了手勢檢測的可靠性。即使是動態的、不斷變化的環境也不會對該系統造成影響

該系列的所有控制器產品均通過I2C連接至一個可選主機。手勢信息就這樣被傳送到主機,有了這個簡單的拓撲結構(如下圖)
制器可以快速集成至任意一個設備。

此外,它們對主機的需求降至最低,手勢埠還支持無主機使用。憑藉這個手勢端口功能,特定的手勢可以輕鬆映射到可配置輸入接口。這樣,產品開發過程中根本無需進行軟體開發,即可實現基於手勢的用戶界面,從而大大加快產品上市。採用GestIC技術的設計工作藉助圖形用戶界面(GUI)來完成,可以定製行為,選擇對應的手勢,並且將有關設置和時序信息傳遞給應用。

  microchip
手勢控制器可提供一系列強大的功能,涵蓋了3D手勢以及觸摸和接近檢測。根據X-Y-Z坐標信息,可增加實時跟蹤自由空間運動的功能.

        
結論
GestIC技術支持多樣化的、強大的手勢功能。這種UI方式的優勢體現於各種家庭自動化應用,包括但不限於室內照明、音頻、採暖、空調、窗戶、百葉窗和防曬系統等用例。而可以檢測隨意手勢的功則成功實現了接聽電話來電的操作有效降低了駕駛員行車時分心的情況。僅憑一個簡單的手部動作即可令無線音箱快進播放下一首曲目,而一個旋轉動作就能調節音量高低。當人們能選擇以無需接觸任何物體的方式來實現坐便器沖水操作的時候,我們才會知道嵌入式手勢感應的時代真正到來了(而目前的沖水感應器僅僅只能檢測到運動而非精確的動作)。

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