智能玻璃

    智能玻璃是采用多点触摸技术及手势识别技术的人机交互系统,通过多个手指触点以及手势来操控普通玻璃,进而控制计算机或各种设备。它能让用户的注意力完全集中在所要从事的活动上,而忘记界面本身的存在,或者说,界面变得“透明”,实现更有效,更自然的人机交互,摆脱鼠标、键盘等传统输入设备的束缚。

    用手来实现人机交互,其原理就是机器对手的解释,如手的触点,手的形状,手的空间位置等。手的识别方法有很多,有的是利用配套设备,如加速度传感器等,而我们用的识别技术是基于视觉的识别:利用红外摄像机作为传感设备。

1、应用领域

办公交互墙:

    无论办公还是开会,通过多点触摸技术及远程协作,您可以足不出户,却拥有面对面的交流体验,快速的信息交换。

互动橱窗:

    相关信息的展示平台,您可以查询有关信息、浏览最新资讯,与产品信息互动,视觉效果好,人机互动灵活。并且帮助公司记录潜在客户。

虚拟试衣镜:

    试衣者站在一面拥有交互功能的镜子前,即可将虚拟的各款衣服贴身地“穿”在身上,做出简单的手势,即可轻松地更换不同样式的衣服,大大节省了试衣时间。

2、技术关键点:

    智能玻璃即是利用红外摄像机作为传感设备,它能应用到生活中的多个方面,以图形用户界面、直接操纵用户界面、多媒体多通道用户界面为基础所开发。它硬件结构简单,只需要计算机、投影仪、摄像头和一块普通玻璃就能实现强大的感知与交互功能。

图1. 智能玻璃

结构设计如下:

  • 投影仪放在距离屏幕2.5m处的屏幕背面,摄像头与投影仪放在相同距离的位置,配合8mm焦距的镜头,刚好捕捉屏幕大小的区域;             
  • 红外摄像头加装红外滤光片。普通摄像头对于红外是能够感光的,为了避免红外的影响,在镜头中加了红外的滤光片。所以普通镜头只要拆除红外滤光片,就能够感应红外光。而感红外镜头对于红外和可见光均可通过,所以需要在感红外镜头上贴上可见光截止片(红外滤光片),滤除可见光的影响;
  • 全息膜用于投影成像使用,将其贴在玻璃的背面即可实现透明玻璃上面的成像;
  • 激光头连接电源,放在屏幕的下方左右各放一个,在屏幕上形成一层红外激光膜,与屏幕平行,距离屏幕大约1mm。
  • 一台Kinect置于屏幕上方,进行3D环境深度感知和彩色影像捕捉。

*注:以上参数设置为实验室中现有仪器的规格,可根据需要调整。

 

软件模型:

图2. 智能玻璃软件模型

主要技术指标:

 

技术指标

完成状态

运算速度

实时检测与识别

识别率

≥98%

精确度

5mm

摄像头分辨率

744×480

触点追踪及触摸事件

实时

 

 

3、技术支持

    微软-电子科技大学Kinect教育与开发项目,2011年09月-2012年09月。

4、成果展示

    以自然用户界面为理念,我们制作了“智能玻璃”,并且参加了“2011中国长沙科技成果转化交易会”,在用一只手感受科技的温度单元颇受好评。