智能手機的創新用法：識別物體表面材料！

導讀

最近，英國聖安德魯斯大學的研究人員發明了一項基於智能手機攝像頭的創新技術，它再一次革新了智能手機的用途，讓手機可以識別其所在物體表面是由何種材料製成的。

關鍵字

攝像頭、智能手機、應用程序

背景

智能手機是人們最頻繁使用的一款消費電子產品，而攝像頭又是經常被人使用的智能手機部件之一。通常來說，攝像頭可以用來拍照片和錄視頻，記錄下我們生活的精彩瞬間。

然而，除了以上這些功能，攝像頭作為一種感測器，還有更多讓我們意想不到的功用。筆者曾經介紹過一些案例，美國華盛頓大學的研究人員開發出一種智能手機應用程序，你只需用智能手機攝像頭拍一張自拍照，然後它就可以幫你簡單地篩查胰腺癌及其他疾病。

（圖片來源：Dennis Wise / 華盛頓大學）

另外，美國麻省理工學院和喬治亞大學的研究人員也使用一個軟體，配合機器學習技術，使用普通的智能手機前置攝像頭，構建了一個眼球追蹤系統。

（圖片來源於：Christine Daniloff/麻省理工學院）

創新

最近，英國聖安德魯斯大學的研究人員又發明了一項基於智能手機攝像頭的創新技術，它再一次革新了智能手機的用途，讓手機可以識別其所在物體表面是由何種材料製成的。

這項研究將在久負盛名的第19界人機交互與移動設備和服務的國際會議： ACM SIGCHI MobileHCI 2017 上展示，這次會議將於9月6日在奧地利維也納召開。論文「SpeCam：通過移動設備前置攝像頭感知表面顏色和材料」（SpeCam: Sensing Surface Color and Material with the Front-Facing Camera of a Mobile Device）已經獲取 MobileHCI 的佳作獎。只有5篇論文獲取這個獎，它便是其中之一。

技術

這項技術可以稱為「SpeCam」。它是一種應用程序，讓現有的手機利用攝像頭功能識別不同的材料。它還和之前創建的資料庫聯繫，讓智能手機知道自己位於何種物體表面之上。

SpeCam 系統所採用的硬體是智能手機上現成的，所以它只需通過軟體升級或者應用程序下載，就可以實現。

SpeCam 巧妙地使用智能手機的顯示屏作為多光譜光源，利用前置攝像頭捕捉手機正面朝下放置時，所位於的材料反射的光線。SpeCam 應用程序讓屏幕在不同顏色之間快速循環，向物體發出不同顏色的光線，檢測材料並且推斷設備的位置或者放置的地方。

在下圖中，(a) 表示智能手機正面朝下放置在物體表面上，而屏幕發出不同顏色的光線，攝像頭捕捉反射光線的圖像。(b) 表示手機的UI，展示主要的光源和捕捉到的圖像。 (c) 分類伺服器的UI，頂部顯示接收到的圖像和分類結果，提取到的特徵（顏色柱狀圖、梯度變化曲線）。 (d) 用於案例研究的不同長度的手機殼。

（圖片來源於：聖安德魯斯大學）

下面我們通過幾張圖片，展示一下研究人員在實驗室利用這項技術識別不同物體表面材料的情況：

價值

這項創新可以帶來各式各樣的新應用。首先，SpeCam 可以作為一種新型的材料檢測感測器，典型的應用就是作為顏色選擇器，從真實世界中挑選顏色或者材質，並應用於繪畫方面的程序。

此外，它還可以用於人機交互方面，例如：當你找不到手機時，智能手機可以告訴你它現在的位置；還可以讓不同的物體表面作為觸發動作，用於編程，比方說，如果智能手機正面朝下放在你的筆記本電腦上，當鈴聲響起時，它將會發出一條信息說：「對不起，我正在會議中。」

這個應用程序可以改變手機執行任務的方式，例如放在電視上，手機將會改變自身音量；如果放在沙發上，將播放特定的音樂，例如軟爵士；如果放在咖啡桌子上時，將播放舞曲。首席研究員 Aaron Quigley 表示：

「這是一個很好的例子，我們稱之為謹慎的計算或者謹慎的交互，微妙以及不顯眼的用戶動作將帶來全新的交互方式。通過訓練，它將識別我們周圍所有物體的表面材料，成為我們想像力的畫布。」

參考資料

【1】https://www.st-andrews.ac.uk/news/archive/2017/title,1550872,en.php

【2】Hui-Shyong Yeo et al. SpeCam, Proceedings of the 19th International Conference on Human-Computer Interaction with Mobile Devices and Services - MobileHCI '17 (2017). DOI: 10.1145/3098279.3098541

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