人機交互新技術：超聲波成像感知手部動作！

導讀

最近英國布里斯託大學的最新研究成果顯示：未來智能手錶等可穿戴設備可採用超聲波成像感知手部動作，這為智能設備的人機交互又增添了一種新方法。

關鍵字

智能手錶、人機交互、可穿戴技術

背景

隨著計算機和物聯網技術的發展，市場上出現了各式各樣的智能設備。智能手錶，作為一種典型的可穿戴智能設備，更是廣受大眾青睞。此外，智能家居設備，例如WiFi燈泡、智能調溫器等，也愈發流行。然而，為了讓用戶有一個良好的體驗，人機交互技術顯得十分關鍵。

可是，相對於智能手機等大顯示屏的設備，智能手錶的顯示屏面積較小，這就為用戶的人機交體驗帶來很大障礙，交互的舒適度顯著降低，操作難度也大大增加。為此，筆者介紹過幾種創新的人機交互方式：

第一，英國薩塞克斯大學研發的超聲波技術。它通過手掌背面的超聲波發生器發送超聲波，檢測手心產生的觸覺信號，讓用戶通過直接觸摸手掌，與計算機智能設備交互。

（圖片來源：英國薩塞克斯大學 ）

第二，華盛頓大學研發的聲納技術FingerIO。它通過智能手機原有的揚聲器和麥克風傳送聲音信號，追蹤其遇到手指後的回聲，分析出手指運動軌跡，與智能設備交互。

（圖片來源：Dennis Wise/華盛頓大學）

第三，卡耐基梅隆大學研發的SkinInterface 。它使用人體皮膚作為電波導裝置，持續監測皮膚上的手指運動。

（圖片來源：卡耐基梅隆大學）

此外，筆者還介紹過美國喬治亞理工學院研發的三項智能手錶人機交互新技術：Whoosh、WatchOut、TapSkin。

我們總結一下之前介紹過的這些人機交互技術可以得出：手勢識別是與智能設備進行交互和控制的一種簡單而直觀的方式。例如，手勢可用來調暗客廳燈光或者開關窗戶。

創新

今天，我要介紹一項最新的研究成果：未來的智能手錶等可穿戴設備可採用超聲波成像感知手部動作。

（圖片來源：BIG，布里斯託大學）

研究團隊由英國布里斯託大學布里斯托互動小組（BIG）的教授 Mike Fraser、Asier Marzo、Jess
McIntosh 領導。他們與布里斯託大學醫院NHS信託基金會（UH Bristol）展開合作，於今年夏天（五月8日至11日）在美國丹佛召開的世界上關於人機介面最重要的會議（ACM
CHI 2017 ）上發表了論文。

技術

研究團隊採用前臂的超聲波成像識別手部姿勢。超聲波成像已經廣泛應用於醫學領域，例如懷孕掃描以及檢測肌腱運動狀況。因此，研究人員看到了它用於理解手部運動的潛力。

（圖片來源：BIG，布里斯託大學）

此外，團隊還採用了圖像處理和機器學習演算法，將肌肉運動分類為手勢。並且通過用戶研究，他們尋找到了最佳的感測器放置方式。

價值

該團隊的研究成果具有非常高的識別精度，而且重要的是，這種感知方式與手腕配合得很好。這項技術為未來的可穿戴設備，例如智能手錶，採用超聲波技術感知手勢，尋找到了一種非常理想的方式。

計算機系和BIG小組的博士生 Jess McIntosh 表示：

「現有的技術存在許多實際問題，這些問題阻礙了小型攜帶型的超聲波成像感測器集成到智能手錶中。然而，我們的研究朝著在智能手錶中檢測手勢的最精準方法邁出了第一步。」

參考資料

【1】http://www.bristol.ac.uk/news/2017/october/echoflex.html

【2】『EchoFlex: hand gesture recognition using ultrasound imaging』 by Jess McIntosh, Asier Marzo, Mike Fraser and Carol Phillips in Proceedings of the 2017 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems https://dl.acm.org/citation.cfm?id=3025807

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