Создана система распознавания жестов руки с помощью ультразвуковых датчиков

Создание эффективной системы распознавания жестов позволит существенно упростить управление многими современными гаджетами. Разработчики из Швейцарии и Японии сконструировали компактное устройство, закрепляющееся на кисти человека и позволяющее анализировать жестикуляцию по изменениям акустических характеристик ультразвуковых волн, происходящих при движении кисти или пальцев. При этом доступно также распознавание прикосновения к кисти пальцев другой руки и фиксация силы сжимания пальцев.

Современные устройства оснащены сенсорными мониторами, с помощью которых осуществляется управление гаджетами. Однако в некоторых случаях такое управление затруднено по причине миниатюрных экранов, требующих физического контакта с пальцами пользователя, но не способных демонстрировать достаточно крупные элементы интерфейса. К таким устройствам относятся, например, смарт часы, имеющие малый дисплей с небольшим количеством физических кнопок управления.

Коллектив инженеров из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Цукубского университета предложил оригинальное решение, позволяющее отслеживать жестикуляцию с помощью ультразвука. В основу изобретения положено свойство изменения формы кисти при определенных жестах, что приводит к изменению резонансные частоты кисти. Соотнося различные резонансные частоты с определенными жестами и можно создавать систему управления.

Разработчики представили два вида устройств: полностью автономный работающий на переносном аккумуляторе и подключаемый к компьютеру. Разнятся в системах только системы питания и передачи данных (в мобильном варианте информация передается по Bluetooth).
Между тем система отслеживающих датчиков, фиксирующая изменение частот в обоих прототипах одинаковая и представляет собой два компактных пьезоэлектрических элемента (25 × 12 × 6 мм), крепящихся с наружной стороны кисти двухсторонним скотчем. Один из датчиков излучает ультразвук импульсы с частотой от 20 до 40 кГц, а второй принимает сигнал и регистрирует изменение резонансной частоты.


В процессе анализа данных полученных с микрофона, они преобразуются в вектор, а в дальнейшем с использованием метода опорных векторов сопоставляется с различными жестами. Ученые смогли разработать распознавание различных жестов, таких как движение большого пальца по другим пальцам руки или прикосновение к фалангам. Кроме того эксперты смогли идентифицировать прикосновение пальцев другой руки к ладони и определять силу сжимания пальцев.

Инженеры сообщили, что добились точности распознавания жестов до 84,4%, а силу сжимания пальцев идентифицировали с точностью до 85%.В настоящее время такая методика требует индивидуального подхода и обучения системы под каждого человека.

Использовать изобретение можно в системах управления умными вещами, а также при работе с системой виртуальной реальности. Инженеры сейчас работают над созданием портативных систем, удобных для пользователей.