2013-06-05

Wi-Fi 訊號使整屋子的姿勢辨識成為可能(含影片)

Wi-Fi signals enable gesture recognition throughout entire home (w/ Video)
http://phys.org/news/2013-06-wi-fi-enable-gesture-recognition-entire.html

By Michelle Ma, June 5, 2013

(Phys.org) -- 離開公寓前忘了關燈嗎?沒問題。只要舉起你的手,手指在空中揮一下,你的燈將關閉。想要改變隔壁房間的音響系統正在播放的那首歌嗎?只要把手移向右側就能夠翻閱歌曲。

Washington 大學的電腦科學家開發出一套姿勢辨識技術,那使上述這些事離現實更近一步。研究者已經證明,利用我們周遭的 Wi-Fi 訊號變化,來偵測特定運動,且不需要透過人身上的感應器或攝影機,是有可能的。

利用一個適合的 Wi-Fi 路由器以及客廳裡的幾個無線裝置,使用者就能夠在家中的任何房間,以簡單的手勢來控制他們的電子裝置與家電。

"這以新的方式重新運用(repurposing)已存在的無線訊號," 領導研究者 Shyam Gollakota 表示,UW 電腦科學與工程助理教授。"你真的可將無線網路用於姿勢辨識而不需要佈署更多感應器。"

UW 研究團隊包括 Shwetak Patel,電腦科學與工程、電子工程助理教授,及其實驗室,本週將其發現發表在線上。這項技術,他們稱之為「WiSee」,已遞交給第十九屆 International Conference on Mobile Computing and Networking(MobiCom)。

此概念類似於 Xbox Kinect -- 一款商業化產品,使用攝影機來辨識姿勢 -- 不過 UW 技術更簡單、便宜而且使用者不用與他們想要控制的裝置待在同一個房間。那是因為 Wi-Fi 訊號能夠穿牆,而且不會受到可見光的約束或聲音的限制。

UW 研究者打造一款「智慧」接收裝置,那基本上它會聆聽房內各種裝置的無線傳輸,包括智慧型手機、筆電以及平板。一個標準的 Wi-Fi 路由器就很適合當作一個接收器來用。

當一個人移動,會稍微改變無線訊號的頻率。移動一隻手或一隻腳,會導致接收器偵測到一種模式(pattern)的變化,稱為都卜勒頻移(Doppler frequency shift)。

這些頻率的變化非常小 -- 只有幾赫茲 -- 相較之下, Wi-Fi 訊號有 20 MHz 的頻寬並在 5 GHz 的頻率下運作。研究者開發出一套演算法,用以偵測這些些微的偏移。這項技術亦將裝置在沒有傳輸時的無線訊號間隙納入考量。

這項技術能辨識九種不同的全身姿勢,從推、拉、揮拳到全身扭動(full-body bowling)。研究者在一個有二間臥房與一間辦公環境的公寓裡,以五位使用者進行測試。在展現出來的 900 種姿勢中,有 94% WiSee 都能準確分類。

"這是第一款「全家」姿勢辨識系統,使用者不需要拿感應器,或是在每個房間佈署攝影機," Qifan Pu,一位合作者,以及 UW 的訪問學生。

這套系統需要具有多根天線的接收器。直觀地說,每根天線調整成某種特定的使用者運動,故至多有五人可同時在相同的住所內移動而不會使接收器混淆。如果某人想要使用 WiSee,她可以完成某種特定的、重複的姿勢順序,以存取接收器。這種「密碼」概念亦能使系統保持安全並防止鄰居 -- 或駭客 -- 控制你家中的裝置。

一旦無線接收器鎖定使用者,她能完成一般的姿勢以便與她家裡的裝置或家電互動。接收器能被程式化成「將特定姿勢」理解為「與特定裝置相關」。

合作者 Patel 與 Sidhant Gupta,電腦科學與工程學博士生,已經與 Microsoft Research 就二種類似技術進行合作:SoundWave,那使用聲音,以及 Humantenna,那使用來電氣線路的輻射 -- 那全都使用全身姿勢。不過 WiSee 較為先進,因為它不需要使用者與接收器、裝置待在相同房間。

在這種情況下,一間智慧家(smart home)將能夠成真,讓妳能夠簡單的揮揮手就關閉爐子,或著在床上打開咖啡機。

研究者計畫下一步要能夠一次控制多個裝置。這項初步研究由 UW 電腦科學與工程學系資助。

※ 這樣很像魔法師,施法前還要先用啟動咒語。

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