未来人机交互之手势控制技术路线的三个新样本

　　目前有关车内手势控制的前瞻试验天马行空，捷豹路虎最为科幻，福特主打较高精准度，而丰田则选择了轻便有趣。

　　前些天，法兰克福车展上的一则信息让我们对手势控制有了一点期待。参展的零部件供应商德尔福展示了自家的手势控制技术，通过使用摄像头发射和接收红外光线，系统可以从反射光线的变化判断手势操作。目前确定搭载这项技术并且量产的车企是宝马，今年10月24日在国内上市的新7系上，购买者就能享受这项颇具未来感的人机交互技术。

　　可是，每一项新技术产品都要经历前瞻试验、市场调研、样品展示、测试校验等多个阶段，最后才能抵达最终量产。目前有关车内手势控制的前瞻试验天马行空，行业内放言量产的新闻还只是捕风捉影。技术尚未规模化是由哪些原因导致，前瞻到量产的中间阶段有遇到了哪些阻碍和瓶颈？似乎是个值得说道的话题。

　　三个天马行空的手势控制案例

　　在小编看来，那些未必量产的技术往往指向了新的可能。在现有的手势控制案例中，我们就发现了三则有趣的案例。捷豹路虎最为科幻，福特展现出了较高精度表现，而微软的项目可谓轻便有趣。

　　捷豹路虎和Ultrahapatics：摸得着、看不见

　　这是距离我们不远的一则新闻，原来捷豹路虎投资了一家非常年轻的英国创业公司——Ultrahapatics，这家创业公司研究出来的手势触控技术名叫 ULT003 Mid-air touch，实现的效果非常炫酷。最有趣的一点在于，当你在空中做出触控操作，手可以感受到类似操控物理按钮的触觉反馈。

　　这背后的技术原理在于，在触控区域会有一个超声波发射设备，通过气压变化，在某个特定位置汇聚几个声波高压点，就能生成一个“摸得着、看不见”的界面。只要手在一个有效范围内运动，设备就会追踪到你的手部位置变化，在合适的位置凭空“捏造”出一个一个虚拟的三维立体物件，也可以是一个“旋钮”或者“按键”。

　　ULT003 Mid-air touch展示样品

　　和一般触控操作相比，按钮会根据你手的位置同步移动，没有传统手势控制中看着屏幕寻找触控点位的需要。而且使用者能够通过触摸获得具体信息，你的手部可以真实感受到按钮的按键力、触摸到平面的质感，对操作效果的判断会因为实在的触觉反馈，显得笃定很多。

　　整个交互过程好比你在聚精会神地阅读一本小说，顺手拿过桌边的水杯喝水，而视线不需要从书本上挪开，并且水杯会自己“跑到”手边。曾经有不少人质疑，手势触控仍然要留意触控位置是否在合适范围，操作是否成功也要扫一眼屏幕确认，Ultrahapatics的这项“手到擒来”技术，就一次性打消了这两项顾虑。

　　福特和英特尔：复杂的面部识别

　　福特和英特尔合作的手势控制隶属于名叫Mobii的项目，原理上使用摄像头识别手势，车云菌已经在早前的文章中有过介绍，使用到的是结构光技术。简单来说，仍然是红外光反射判断物体位置、轮廓和运动变化的原理，只不过这种光源具有点线面属性，尤其擅长3D重建一个立体图像。

　　在功能呈现上，手势控制搭配简单的语音命令组合，可以在开车时单用手势调节温度或开关天窗。这项功能在上述视频展示中戏份不多，并非技术上存在限制或瓶颈，而是因为结构光技术在手势控制上显得有些“大材小用”，福特和英特尔瞄准的是更加复杂的面部识别。

　　利用驾驶员前方的摄像头对驾驶位的人脸扫描，判断是否为认证车主，有没有启动车载系统的权限。陌生人在做出进一步操作时，车主手机会收到车内人的正面图片，可以在手机端授权。已经获得认证的驾驶者除了可以开启车机系统等一系列功能，还可以调用系统中保存的个性化设置。

　　从面部识别技术的展示中，我们也可以从侧面发现这项技术的两点优势。首先，刷脸验证身份的方式可以佐证这项技术的精细程度。毕竟“看清”人的脸部五官和分清手部形态变化相比，达到了一个更高的精准层级。其次，资料显示，如果系统检测到车内还有其他乘客，就会关闭透露个人隐私的页面，仅仅对导航界面露出。某种程度上反映了用于识别的系统可支持多线程作业。

　　丰田和微软：四种手势姿势

　　微软关于手势控制的思考看起来很有意思。这家互联网公司曾经考虑把手势控制引进汽车内部，用到的设备仅仅是咱们手机上的内置摄像头。和前两个案例相比，这是一个适用车内环境的“后装”方案。

　　这个动向之所以被人发现，是因为一则来自2012年微软的专利申请。专利内容中，三位研究人员搭建了汽车娱乐信息系统的手势控制系统。但这些控制动作和我们常见的抬手、滑动、旋转完全不同，他们是下面图片这个样子。

　　

　　食指抵住嘴唇表示调低手机外放音量，手张成喇叭状表示使用手机拨打电话，类似思考着的攥下巴动作则表示“我想检索信息”，而点赞动作代表“同意”操作。

　　使用这个系统的时候，你需要把智能手机搁在仪表盘上方，用到手机的内置设想头来捕捉车内人的手势和体态动作，车云菌合理推测一下，背后支持这项功能的应该是图像识别技术。软件层面，三位研究人员对系统的设定是手势控制搭配语音识别一起使用，后者在车内人机交互中更为常见。

　　这个手势控制方案最终还没有看到落地案例，你还没法目睹人们在车里的这些奇奇怪怪的控制手势。信息还显示，微软2013年和丰田合作的概念车Smart Insect的项目中，已经用车内前装摄像头实现了前装版本的手势控制功能。所有手势恢复了常规的抬起落下，多数用来操作车内的二级控制功能，例如娱乐信息系统，导航或者拨打与车机连接的手机。

　　手势控制为何迟迟不能落地

　　上述三则案例的想法比较天马行空，对于最终的商业化时间，各家也没有给出确定的日期。捷豹路虎投资Ultrahapatics的新闻发生在本月，福特和丰田的技术展示虽然早在数年之前就掀起波澜，但迟迟未见落地的最新信息。在相当一段时间里，这三种技术还停留在“只能看不能买”的展示阶段。

　　其实关于手势控制，除了干干脆脆亮出产品面世时间的宝马，瞄准量产目标的车企还有多家。今年年初的CES上，大众也用一辆Golf R Touch 展示了基于TOF的手势控制技术，和宝马新7系的技术同宗，但是据称首款量产车型是2018年的奥迪A8。奔驰早在2012年就率先展示了手势控制系统 DICE（Dynamic & Intuitive Control Experience），虽然样品上有误判情况，在几年内改良到了最新版本，但是搭载随着新一代奔驰E级和S级车的未来上市，或许可以期待。

　　除了ABB阵营的Demo展示，其他企业对手势控制技术，自始至终都表露出了浓厚兴趣。据称过去几年间，福特、本田、现代都就手势控制申请了专利。通用也联合高校研究人员，想在这个方面搞出些名堂。但是目前看来，这项技术落地方面，还只有宝马一家独大。

　　从络绎不绝的案例展示来看，技术层面似乎已经不存在绝对门槛，现有的手势控制技术多数使用红外线技术、雷达探测和图像识别等方式来实现功能。于是，一个值得思考的问题是，手势控制为何迟迟未能落地，这项人机交互技术在未来车上，会处于何种地位？在车云菌看来，原因可能有以下两点：

　　1.安全前提下的表达可能性有限，阻碍了手势控制技术进入量产车型。一个明显趋势是，手势控制常常会和其他人机交互功能配合使用。例如福特和英特尔的项目中，手势控制就需要搭配语音控制来操作，在小编看来，这一设定的目的是简化操作流程，确保行车环境的安全。

　　这则案例中，语音和手势控制搭配的出发点在于，用手势控制来直观指示出动作的目标物，这部分功能在语音控制中的分析阶段，往往需要耗费复杂的分析资源。而让目标物做些什么，自然不是一个手势可以说的明白的。

　　2.功能执行精度欠缺、过度不够平滑，也在一定程度上制约了手势控制普及。如果对上述案例和现阶段出现的手势控制做个总结，不难发现手势控制在车内的应用主要集中在二级控制，集中在娱乐信息系统和诸如天窗、空调等车内设施的操控，并不会涉及驾驶操控。

　　一则相关联的两个操作之间，很可能会因为车内空间局限，导致控制目标的判断错误。你只是想把音量调低几格，却不小心打开了雨刮器。另外，同一目标物的不同指令动作间，需要建立明显区隔，起止动作的设置也存在复杂的逻辑关系。车云菌发现奥迪在CES上展示手势控制中，会把控制区内的右手平放下压动作设置为操作功能起点。不过一旦右手离开有效区，就需要重新执行下压动作唤醒功能，这在实际应用中，就是个不得不保留的冗余操作。

　　人与车的交互目标，是尽量接近日常生活的交流形式，甚至让人与车之间的交流变得不易觉察。因此，手势控制也要讲究化繁为简的策略，用自然流露的手势和体态，在最具优势的方面发挥作用。量产不能盲目，把力用在刀刃上才是正经事。