浅析手势识别在智能环境下的态势及应用

（南京信息工程大学，江苏南京市，210044）韩丽雅

交互技术不断的改革升级，引领交互方式更新迭代。人机之间的交互进程发生着变革性的颠覆，由机器中心变为用户中心，由专业操作变为大众操作；有单一输入变为多种形态输入。手势识别被认为是新媒体环境下最有可能的人机交互方式，以它更为自然和谐的互动方式，以及它的趣味性、直接性、距离性、便捷性不断融入当下的智能环境。从智慧城市的提出，到现在智能家居、智能出行、智能旅游......不断提出、推广与应用，智能环境成为未来环境发展的主流形态。手势识别这一技术不免在这样的发展环境下得到应用，力求带来更和谐、更自然的使用感受。

1 手势识别在智能环境下的SWOT

1.1 手势识别应用的S-Strengths分析

目前手势识别有利用数据手套和基于视觉、依靠摄像头两种采集方式。数据手套通过用户在手部佩戴数据手套，将用户手部状态及运动轨迹实施反馈到机器，从而调配数据，发布命令。而基于视觉、依靠摄像头则不使用外部工具的识别，通过摄像头，直接对用户手部形状和运动进行捕捉图像序列识别。无论是哪一种，手势识别都是最符合人对于机器使用的自然交互。手势识别具有的趣味性，每一次的交互都是人与机器的一次游戏互动，在实用性不减的情况下，加深互动的趣味作用；具有的直接性，是摆脱鼠标、键盘、物理按钮的一次的变革式交互成长。手势识别将媒介回归用户本身，不再需要外部媒介作为中转对机器发布命令，这是传统交互方式不具备的优点，用户与机器的互动更加方便，快捷；具有距离性和便捷性，在直接性的基础上，用户不必在使用过程中，时时不离机器，可以拥有相对的空间自由。手势识别具有诸多优势，在投入使用时产生的效果是其他交互方式所不能比拟的，如游戏中的手势识别，将手势直接作为游戏模型的输入媒介，给游戏用户完全的沉浸式游戏体验，所带来趣味性以及沉浸感更加满足用户对游戏的游戏体验。

1.2 手势识别应用的W-Weakness分析

从交互方式的发展史来看，手势识别这种有距离的交互过程是前所未有的，用户在长时间使用文字、按键、触屏等交互的情况下，手势识别这一变革性的突破需要时间被用户接受。从技术上说，数据手套的采集方式连动性弱，反馈时间长，对用户的沉浸感体验有所影响，此外，这一方式需要保持手部清洁，在步骤上并不适合用户日常使用；而依靠摄像头采集数据在操作过程中设备需要应用手势分割，手势跟踪到手势识别系列操作，通常会用肤色分割的方法，通过对皮肤的颜色色调区分将手势从背景中分离出来，这种设置会受到场地，光线，亮度，背景颜色及不同肤色人群等诸多客观因素影响。另外，用户的熟练程度也会对数据的采集有干扰。就目前研发来说，手势识别的数据库仍需要改进。

1.3 手势识别应用的O-Opportunity分析

智慧城市以融合化的特点，利用互联网、大数据、人工智能等新兴技术建设城市智能化。在这样的环境下，“智能”成为各个领域方向的发展趋势。现今社会，人们开始依赖机器为生活带来的便利，以人为中心，实现受众本位，“智能”活动开始进入人的各方面探索。智能环境进一步拉近了人与机器的距离，在这样的环境下，手势识别很容易被人快速接受。另外，手势识别自带的优点完全以用户体验为重点，符合未来智能发展及交互变化的趋势。除发展环境外，手势识别也能很好适应中国的老龄化市场。手势识别的出现也给聋哑残疾人士带来便利，其自带的优势，在心理层面也给他们带来安全感。

1.4 手势识别应用的T-Threat分析

手势识别虽具有诸多优点，但基于市场来看依旧存在威胁。手势识别与语音交互被认为是未来最具潜力的两大交互方式，这就说明语音交互与手势识别带给用户的便捷性、交互过程的自然和谐性不相伯仲。语音交互利用用户对机器语音发布命令，机器得到命令后给予相应反馈。目前语音交互最成熟的是siri、小爱同学这类的虚拟语音助手，或是天猫精灵、小度一类的智能语音音箱，此外，人工智能的迅猛发展，语音交互在机器人的身上也得到了很好的应用。以目前市场看，语音交互的接受程度和其技术成熟程度要高于手势识别，这是手势识别市场较大威胁之一。

2 手势识别在智能环境下的具体运用

2.1 智能出行中的手势识别

随着汽车的智能时代来临，手势识别在一些概念车中已经有所应用，通过简单的手势动作识别发布命令，主要有开始、拖拽、确认、滑动、显示等命令，驾驶员伸出右手做出相应动作即可进行操控。在小型车载交互中主驾驶位上的交互主要是中控屏、HUD的交互，在车内可以完成接挂电话、选择歌曲、调节音量等基础操作，画面显示效果中手形识别可以触动画面特效，2018年君马SEEK5就是典型的例子。Delphi为宝马7系配备了手势识别系统，在车内对空气挥手就能操作信息的场景在现实中得到实践。大型车载交互中，除驾驶员可以进行人机交互外，乘客的交互需求也有所考虑。乘客可以利用手势识别对座位前的显示屏进行人机互动，完成一些娱乐性操作，如拍照、听音乐等。

2.2 智能家居中的手势识别

智能家居APP是目前控制智能家居的使用最多，推广最普遍的途径,事实上智能家居的人机交互方式十分贴合人机交互发展规律。现今家居生活里，手势识别具有天生优势，完成操作需求之余还可为用户带来方便、有趣的额外体验。以纽约的Hayo公司为例，其主要研究智能家居中空间与家具的控制联系。Hayo公司运用空间分析技术为智能家居提供一种综合远程的控制方式，通过摄像头感知空间，从而让用户和远程控制器进行互动，以达到遥控家居的目的。Hayo建造家居环境的3D图像映射，设置手势触发开关从而发布命令，如拍拍桌角就开启灯光、摆出指挥家的手势就播放音乐等。手势识别不仅在开关控件上发挥作用，且在特殊情景或人群下，也具有特殊的优势。预计到2050年，中国老龄化问题将使60岁人口超过总人口的30%，老龄人口在家居生活中的特殊性，有譬如像高血压、心脏病、摔倒等老人无法预料到的问题，设置安全手势的重要性由此可见。此外手势识别自带的趣味性、娱乐性也在一定程度上缓解了老龄人口的独居情况。手势识别还可用于聋哑群体，使他们以熟悉的方式对机器进行控制。

3 结论

近年来，智能环境的不断发展，智能出行、智能家居成为人们日常模式，给人们带来舒适便捷的生活环境。人们越来越依赖技术带来的先进，依赖机器带来的便捷，依赖方式带来的舒适。手势识别所有的趣味性、直接性、距离性、便捷性也逐渐被人所认同，接受，使用。根据上文的swot分析，手势识别在智能环境背景下，优势与机遇的比重更大，手势识别能有很好的市场及应用、发展和完善，是符合用户行为期待，满足用户心理以及使用体验的未来交互发展的新实践。