Яркие краски: Объяснение «на пальцах»
С момента выхода на экран фильма Стивена Спилберга «Особое мнение», в одном из эпизодов которого одетый в черное Том Круз манипулирует множеством изображений, просто размахивая руками, идея компьютерного интерфейса, основанного на распознавании жестов, захватила воображение любителей техники.
Научные и промышленные лаборатории разработали множество способов управления компьютером при помощи жестов, начиная от систем размером с комнату, использующих множество камер и датчиков движения, заканчивая сенсорами, которые можно встроить в экран ноутбука. Исследователи из Массачусетского технологического института решили внести свою лепту и продемонстрировали очередную систему распознавания жестов, простую и остроумную. Кроме стандартной вэб-камеры, вам потребуется лишь пара ярких перчаток из лайкры стоимостью около доллара.
Существуют прототипы недорогих систем распознавания жестов, использующие для снятия информации о движении рук яркие полоски, закрепленные на кончиках пальцев, но это «неполная картина», по словам Роберта Вана (Robert Wang), одного из разработчиков новой системы. Имея только информацию о положении кончиков пальцев, нельзя составить полную трехмерную модель движения руки в целом, что позволяет сделать система Вана и Поповича (Jovan Popović).
Наиболее очевидной областью применения устройства являются компьютерные игры: игроки смогут «брать в руки» виртуальные объекты и манипулировать ими. Но фантазия инженеров и дизайнеров может найти технологии и другие применения — например, простое и интуитивно понятное управление компьютерными программами и трехмерными моделями.
Разработчики несколько раз меняли количество, форму и размеры цветовых пятен, пока не остановились на узоре из 20-ти «лоскутков» неправильной формы 10-ти различных цветов. Число цветов должно быть небольшим, чтобы система могла надежно различать их между собой и не путать с фоновыми объектами при различном освещении. Взаимное расположение и форма пятен были выбраны таким образом, чтобы ладонь и её тыльная сторона четко отличались друг от друга, и в то же время как можно реже возникало наложение участков с одинаковой раскраской при различных жестах. Например, цвета кончиков пальцев могут повторяться с тыльной стороны кисти, но не на ладони, так как пальцы при сгибании будут перекрывать ладонь.
Алгоритм работы системы можно вкратце описать так: как только камера захватывает изображение руки в перчатке, программа «вырезает» его и отбрасывает фон, заменяя его белым. Затем полученное изображение уменьшается до размера 40 на 40 точек и выполняется поиск соответствующей картинки в базе данных о различных положениях руки. Как только совпадение обнаружено, программа получает из базы данных цифровые характеристики положения руки в трех измерениях. Поскольку система не высчитывает положение пальцев и ладони в режиме реального времени, становится возможным получить отклик в течение долей секунды.
Конечно, база данных, содержащая множество цветных образов перчатки (пусть даже в небольшом разрешении) занимает немало места — несколько сотен мегабайт, по словам Вана. Но сегодня обычный персональный компьютер уже имеет 4 гигабайта высокоскоростной оперативной памяти, и эти показатели постоянно растут.
Отдельно следует отметить простоту калибровки системы под конкретного пользователя: чтобы в дальнейшем программа могла адекватно оценивать расстояние до ладони при различной освещенности, пользователь помещает свою руку на фоне белого листа бумаги размерами 8,5х11″ перед вэб-камерой — и через три секунды система готова к работе.
Когда Ван впервые продемонстрировал свою разработку в прошлом году, программе потребовалось почти полчаса на калибровку, и она не слишком хорошо работала при избыточной освещенности. Однако теперь, добившись хороших результатов, Ван предполагает использовать данную идею при разработке раскрашенных таким же образом рубашек, которые позволят получать информацию о положении всего тела и будут гораздо дешевле и проще существующих систем захвата движения.
По сообщению MIT NewsOpen in Google Docs ViewerOpen link in new tabOpen link in new windowDownload fileCopy link address
