2011年全球3D手势识别技术市场格局分析

     3-D手势识别将不再只是小儿科了。自从3-D手势识别首次出现在任天堂（Nintendo）的 Wii无线游戏操作界面之后，MEMS感应手势识别技术就不断延伸到智能电话领域，并将占领绝大部分用户界面。

　　自从任天堂的Wii 2006版本颁布之后，其竞争者就已经纷纷开始公布各自的3-D手势识别处理技术。索尼公布了其PS手柄控制器；微软Xbox Kinect开辟了免持游戏界面之路。

　　苹果公司首次利用为电子机械感应器而研发出更直观的智能电话界面；在2007年为iPhone添加了MEMS加速计功能，2010年又添加了MEMS陀螺仪。各大竞争者竞相效仿，shake-to-undo、 lift-to-answer以及 face-down-to-disconnect类的3-D收费类项目将出现在标准智能电话中。

　　目前，消费类OEMs在其产品线中都添加了3-D手势识别功能。有些使用经GestureTek 公司授权的摄像头技术；有些使用Hillcrest Laboratories公司或者Movea公司授权的MEMS技术。Movea公司拥有250多项相关专利，涵盖了诸如利用陀螺仪控制光标的技术；Hillcrest公司拥有100多项相关专利，其中包括利用陀螺仪加速计追踪运动的专利。两家公司都为3-D手势识别研发人员提供了增值软件开发工具。

　　Google也给其Android OS Gingerbread操作系统添加了MEMS手势识别应用程控界面，能够识别倾斜、旋转、戳以及划等手势。

　　首家将加速计与陀螺仪融合在一块芯片上的MEMS芯片制造公司，InvenSense创始人 Steve Nasiri先生指出，“运动处理技术终于得到了认可。我们相信智能电话手势处理以及手势识别硬件将会变得如手机摄像头一样普及。”

　　InvenSense公司的陀螺仪以及加速计/陀螺仪整合芯片中植入手势处理器来执行复杂传感器融合算法，这种算法在进行用户手势识别时是很有必要的，从而免除了应用处理器端的计算任务。该公司计划在来年进行在单芯片上融合加速计、陀螺仪以及磁强计（电子罗盘）的研发。

　　 InvenSense公司在国际消费电子展上展出的运动处理数据库是首批使用3-D手势识别的电视遥控器以及首批将其作为主要手机功能的智能电话（例如仅需将手机放置在耳旁就能接电话等）。两者都是LG电子产品。LG的3-D电视Infinia生产线中使用了该新式遥控器。被认为是最薄智能手机的 LG9.2毫米Optimus Black智能手机也能识别几种独特的手势指令。

　　其他MEMS芯片厂商同样也将手势识别算法加入到其加速计以及陀螺仪中。例如，Kionix公司提供了大量内建手势识别算法模块，其手势设计软件开发组件能让OEMs设计他们自己的手势控制器。

　　Kionix CEO，Greg Galvin先生指出，“电视遥控器研发者们正在大势将手势识别技术加入其遥控器中，同时要求广泛使用这些运动技术。这里就是需要将视听数据列输入电视中，让用户可以通过一个简单的控制器，就能转换频道、下载音乐、查看自己的图像库、编辑文档或者浏览网页等。

　　Galvin先生说道，“在交互式网络电视（IPTV）上运行应用程序并浏览网页内容，需要一个点击式与手势控制都非常精确的遥控器。对这类应用来说，则需要MEMS。”

　　智能电视时代

　　Hillcrest创始人兼CEO，Dan Simpkins宣称2011年为“智能电视时代”，他指出，“50多年以来，全新输入技术首次出现在电视市场上。”Hillcrest的Loop pointer无线鼠标，是为将电脑与电视进行链接的用户所设计的，他们的IPTV使用Kylo Browser（一种转为网络影片而生成的浏览器）。

　　LG在CES上展出的新式遥控器使用了Hillcrest的Freespace手势识别技术，用户可以使用该触摸屏界面来浏览网页以及传统的电视内容。

　　其他竞争对手包括菲利普（Philips）的懒人遥控器uWand。菲利普的这种手持遥控器，装有一个红外摄像头，能够感应电视上的红外信标，从而无需陀螺仪便可精确定位遥控器选项。其他大多数IPTV遥控器则使用了MEMS陀螺仪。

　　Movea公司在CES上宣布，笔记本电脑键盘供应商Sunrex公司（台湾）将在今年年末推出一款键盘，该键盘将会使用Movea公司的3-D手势识别MEMS MotionIC 平台和SmartMotion技术。

　　Movea公司全球市场总监，Dave Rothenberg先生指出，“下一代新式遥控器将会识别各种新手势。例如，父母会将电视节目中的成人内容通过他们的空中手势锁住，而当他们的孩子试图收看这些成人节目的时候，他们所做的行为就会激活。”

微软的Kinect体感系统，将包含有一个MEMS加速计的手势感应硬件，改进为头部控制系统。微软利用从GestureTek授权的光学识别技术为其Kinect体感系统开发出3-D识别计算程序。

　　Kinect体感系统将一个特定的游戏，例如虚拟排球中的手势进行了严格的分类。这种技术，通过激光器将特定的红外光束投射到玩家，然后测量每个光束的反射强度，来细分每个运动图像。反射强度较弱的光束一般来自游戏背景；反射强度较强的光束则来自游戏玩家。Kinect体感系统然后利用对用户的运动记录，绘制其影像。Kionix的MEMS加速计将使摄像头对用户进行更精确的定位。

　　据相关分析人士称，这种技术在精确度方面有所欠缺，但是在玩家的移动性方面则做得很好。ISuppli高级分析师，Jérémie Bouchaud指出，“我认为，微软的摄像头识别系统的准确度不够满足许多游戏玩家，他们则很可能会继续使用控制器；对游戏上瘾者来说，Sony的体感手柄Move会是一个更好的选择。”

　　HIS Screen Digest 游戏部门主管，Piers Harding-Rolls指出，“微软的Kinect体感系统为其目标用户提供解决方案：想要快速体验游戏的家庭。而Sony的体感手柄Move，则是一个混合式方法，使用了感应器来对运动进行追踪以及摄像头进行定位。在这个层面来说，Sony的定位则是那些游戏热衷者。”

　　Gartner分析师，Jim Tully指出，“类似于Kinect的摄像头技术，并非手势识别的最终阶段。它有它自己的定位，而加速计-陀螺仪整合器同样有其定位。”

　　“例如，Kinect的摄像头无法捕捉复杂的运动模式：在多玩家模式下，某玩家挡住了其他玩家。玩家背对摄像头的时候，该体系也无法正常工作。。。在此类情况下，则需要多个摄像头。在大多数情况下，这恐怕是不可行的。”

　　但是GestureTek公司的技术通过检测不断改变的摄像头影响，已经追踪了百万个移动电话3-D运动；该公司宣称，光学手势识别技术最终将会超越MEMS设备。

　　GestureTek合作创始人兼总裁，Vincent John Vincent先生指出，“虽说当前光学手势识别技术的分辨率和准确度不如MEM惯性传感器，对于大多数游戏来说已经足够了。随着数码相机分辨率不断提高，我们相信，光学手势识别技术最终将会超越MEMS。”

　　和嗜游戏者认为精确度很重要一样，游戏开发者或者特效动画制作者对精确度的要求也很高，但是游戏本身绝非如此。对动画制作来说，Xsens Technologies公司特定的MEMS设备更合适。该设技术中的加速计以及陀螺仪将实现实时动画序列预先视觉化。Xsens使用Analog Devices的高精密度三轴加速计、陀螺仪以及磁力计来对捕捉具体运动影响。为“钢铁侠2”以及PS3游戏“KillZone 2”设计特效的专业人士所使用的Xsens技术，提供了在任何地方都能进行影像捕捉的技术解决方案。Xsens预测，该技术成本最终将会降低，从而使得其逼真度更高，而不限制玩家数量。

　　Xsens（洛杉矶）CEO，Casper Peeters先生指出，“微软的体感系统Kinect是一个简洁的解决方案，但是其速率很慢而且在捕捉手势的时候偶尔会很慢。在使用地方面来说，我们的技术显得更加灵活。在捕捉精确运动的时候，其逼真度更高。而运动游戏控制器以及手机界面才刚刚出现。Xsens对精确角色动画制作来说，其动画捕捉效果更好。在不久的将来还会出现更多有趣的应用。”

　　微软也瞄准了未来的趋势；也打算利用其在2009年和2010年分别收购3-DV以及Canesta时所获取的3-D追踪技术。

　　Time-of-flight传感器测量红外光束从物体表面反射并返回至某特定CMOS传感器所用的时间，从而可以在任何光照下、任意距离、产生高度精确的3-D深度图。Time-of-flight传感器与微软通过GestureTek授权而研发的3-D摄像头手势识别运算法则非常吻合。

　　微软在CES上展出了其下一代表面多点触控运算平台，摒弃了其第一代触控平台所使用的five-camera setup技术，研发出了能够垂直放置的更薄模块。

该表面平台能够让用户直接控制屏幕上的物体，带有内建算法来解释各种手势，例如选择、拖动、滴下、pinch-to-zoom以及其他触控类指令（OEMs 同样能够研发出他们自己的算法）。Microsoft’s Surface 团队总经理，Brad Carpenter先生指出，“新版平台仅4英寸，能够以水平、垂直或任何其他角度放置。”

　　该技术的关键是微软的PixelSense 技术。此技术是微软和三星LCD集团共同研发的。PixelSense技术为每个LCD象素都添加了可替换的、棋盘式可见光或红外光线传感器。背光源中的可见光和红外线发射器使每个相应的象素能感应从用户手部或其他物体反射的光线。在每秒传输帧数为60的情况下，对传感器抽样调查，结果显示，该技术能同时追踪多个用户的动作，其数量仅受屏幕可用表面范围的限制。内建FPGA支持定位追踪，能够读取放置在面板表面物体的特定应用信息，并且能够通过配置摄像头的Windows 7智能手机进行数据的红外传输。

　　至于应用程序方面，该Surface技术包括了美国先进微电子器件公司（AMD）的Athlon X2 245e 2.9-GHz双核处理器来运行Windows7以及AMD Radeon HD 6750图形处理器。

　　微软的 Surface 团队总经理，Brad Carpenter先生指出，“三星LCD集团将以7600美元的价格在全球将此40英寸屏幕上市。”