未來人機交互是啥樣：手勢控制技術路線的三個新樣本

前些天，法蘭克福車展上的一則信息讓我們對手勢控制有了一點期待。

參展的零部件供應商德爾福展示了自家的手勢控制技術，通過使用攝像頭發(fā)射和接收紅外光線，系統可以從反射光線的變化判斷手勢操作。目前確定搭載這項技術并且量產的車企是寶馬，今年10月24日在國內上市的新7系上，購買者就能享受這項頗具未來感的人機交互技術。

可是，每一項新技術產品都要經歷前瞻試驗、市場調研、樣品展示、測試校驗等多個階段，最后才能抵達最終量產。目前有關車內手勢控制的前瞻試驗天馬行空，行業(yè)內放言量產的新聞還只是捕風捉影。技術尚未規(guī)模化是由哪些原因導致，前瞻到量產的中間階段有遇到了哪些阻礙和瓶頸？似乎是個值得說道的話題。

三個天馬行空的手勢控制案例

在車云菌看來，那些未必量產的技術往往指向了新的可能。在現有的手勢控制案例中，車云菌就發(fā)現了三則有趣的案例。捷豹路虎最為科幻，福特展現出了較高精度表現，而微軟的項目可謂輕便有趣。

捷豹路虎和Ultrahapatics：摸得著、看不見

這是距離我們不遠的一則新聞，原來捷豹路虎投資了一家非常年輕的英國創(chuàng)業(yè)公司——Ultrahapatics，這家創(chuàng)業(yè)公司研究出來的手勢觸控技術名叫ULT003 Mid-air touch，實現的效果非常炫酷。最有趣的一點在于，當你在空中做出觸控操作，手可以感受到類似操控物理按鈕的觸覺反饋。

這背后的技術原理在于，在觸控區(qū)域會有一個超聲波發(fā)射設備，通過氣壓變化，在某個特定位置匯聚幾個聲波高壓點，就能生成一個“摸得著、看不見”的界面。只要手在一個有效范圍內運動，設備就會追蹤到你的手部位置變化，在合適的位置憑空“捏造”出一個一個虛擬的三維立體物件，也可以是一個“旋鈕”或者“按鍵”。

ULT003 Mid-air touch展示樣品

和一般觸控操作相比，按鈕會根據你手的位置同步移動，沒有傳統手勢控制中看著屏幕尋找觸控點位的需要。而且使用者能夠通過觸摸獲得具體信息，你的手部可以真實感受到按鈕的按鍵力、觸摸到平面的質感，對操作效果的判斷會因為實在的觸覺反饋，顯得篤定很多。

整個交互過程好比你在聚精會神地閱讀一本小說，順手拿過桌邊的水杯喝水，而視線不需要從書本上挪開，并且水杯會自己“跑到”手邊。曾經有不少人質疑，手勢觸控仍然要留意觸控位置是否在合適范圍，操作是否成功也要掃一眼屏幕確認，Ultrahapatics的這項“手到擒來”技術，就一次性打消了這兩項顧慮。

福特和英特爾：復雜的面部識別

福特和英特爾合作的手勢控制隸屬于名叫Mobii的項目，原理上使用攝像頭識別手勢，車云菌已經在早前的文章中有過介紹，使用到的是結構光技術。簡單來說，仍然是紅外光反射判斷物體位置、輪廓和運動變化的原理，只不過這種光源具有點線面屬性，尤其擅長3D重建一個立體圖像。

在功能呈現上，手勢控制搭配簡單的語音命令組合，可以在開車時單用手勢調節(jié)溫度或開關天窗。這項功能在上述視頻展示中戲份不多，并非技術上存在限制或瓶頸，而是因為結構光技術在手勢控制上顯得有些“大材小用”，福特和英特爾瞄準的是更加復雜的面部識別。

利用駕駛員前方的攝像頭對駕駛位的人臉掃描，判斷是否為認證車主，有沒有啟動車載系統的權限。陌生人在做出進一步操作時，車主手機會收到車內人的正面圖片，可以在手機端授權。已經獲得認證的駕駛者除了可以開啟車機系統等一系列功能，還可以調用系統中保存的個性化設置。

從面部識別技術的展示中，我們也可以從側面發(fā)現這項技術的兩點優(yōu)勢。首先，刷臉驗證身份的方式可以佐證這項技術的精細程度。畢竟“看清”人的臉部五官和分清手部形態(tài)變化相比，達到了一個更高的精準層級。其次，資料顯示，如果系統檢測到車內還有其他乘客，就會關閉透露個人隱私的頁面，僅僅對導航界面露出。某種程度上反映了用于識別的系統可支持多線程作業(yè)。

豐田和微軟：四種手勢姿勢

微軟關于手勢控制的思考看起來很有意思。這家互聯網公司曾經考慮把手勢控制引進汽車內部，用到的設備僅僅是咱們手機上的內置攝像頭。和前兩個案例相比，這是一個適用車內環(huán)境的“后裝”方案。

這個動向之所以被人發(fā)現，是因為一則來自2012年微軟的專利申請。專利內容中，三位研究人員搭建了汽車娛樂信息系統的手勢控制系統。但這些控制動作和我們常見的抬手、滑動、旋轉完全不同，他們是下面圖片這個樣子。

食指抵住嘴唇表示調低手機外放音量，手張成喇叭狀表示使用手機撥打電話，類似思考著的攥下巴動作則表示“我想檢索信息”，而點贊動作代表“同意”操作。

使用這個系統的時候，你需要把智能手機擱在儀表盤上方，用到手機的內置設想頭來捕捉車內人的手勢和體態(tài)動作，車云菌合理推測一下，背后支持這項功能的應該是圖像識別技術。軟件層面，三位研究人員對系統的設定是手勢控制搭配語音識別一起使用，后者在車內人機交互中更為常見。

這個手勢控制方案最終還沒有看到落地案例，你還沒法目睹人們在車里的這些奇奇怪怪的控制手勢。信息還顯示，微軟2013年和豐田合作的概念車Smart Insect的項目中，已經用車內前裝攝像頭實現了前裝版本的手勢控制功能。所有手勢恢復了常規(guī)的抬起落下，多數用來操作車內的二級控制功能，例如娛樂信息系統，導航或者撥打與車機連接的手機。

手勢控制為何遲遲不能落地

上述三則案例的想法比較天馬行空，對于最終的商業(yè)化時間，各家也沒有給出確定的日期。捷豹路虎投資Ultrahapatics的新聞發(fā)生在本月，福特和豐田的技術展示雖然早在數年之前就掀起波瀾，但遲遲未見落地的最新信息。在相當一段時間里，這三種技術還停留在“只能看不能買”的展示階段。

其實關于手勢控制，除了干干脆脆亮出產品面世時間的寶馬，瞄準量產目標的車企還有多家。今年年初的CES上，大眾也用一輛Golf R Touch 展示了基于TOF的手勢控制技術，和寶馬新7系的技術同宗，但是據稱首款量產車型是2018年的奧迪A8。奔馳早在2012年就率先展示了手勢控制系統DICE（Dynamic & Intuitive Control Experience），雖然樣品上有誤判情況，在幾年內改良到了最新版本，但是搭載隨著新一代奔馳E級和S級車的未來上市，或許可以期待。

除了ABB陣營的Demo展示，其他企業(yè)對手勢控制技術，自始至終都表露出了濃厚興趣。據稱過去幾年間，福特、本田、現代都就手勢控制申請了專利。通用也聯合高校研究人員，想在這個方面搞出些名堂。但是目前看來，這項技術落地方面，還只有寶馬一家獨大。

從絡繹不絕的案例展示來看，技術層面似乎已經不存在絕對門檻，現有的手勢控制技術多數使用紅外線技術、雷達探測和圖像識別等方式來實現功能。于是，一個值得思考的問題是，手勢控制為何遲遲未能落地，這項人機交互技術在未來車上，會處于何種地位？在車云菌看來，原因可能有以下兩點：

1.安全前提下的表達可能性有限，阻礙了手勢控制技術進入量產車型。一個明顯趨勢是，手勢控制常常會和其他人機交互功能配合使用。例如福特和英特爾的項目中，手勢控制就需要搭配語音控制來操作，在車云菌看來，這一設定的目的是簡化操作流程，確保行車環(huán)境的安全。

這則案例中，語音和手勢控制搭配的出發(fā)點在于，用手勢控制來直觀指示出動作的目標物，這部分功能在語音控制中的分析階段，往往需要耗費復雜的分析資源。而讓目標物做些什么，自然不是一個手勢可以說的明白的。

2.功能執(zhí)行精度欠缺、過度不夠平滑，也在一定程度上制約了手勢控制普及。如果對上述案例和現階段出現的手勢控制做個總結，不難發(fā)現手勢控制在車內的應用主要集中在二級控制，集中在娛樂信息系統和諸如天窗、空調等車內設施的操控，并不會涉及駕駛操控。

一則相關聯的兩個操作之間，很可能會因為車內空間局限，導致控制目標的判斷錯誤。你只是想把音量調低幾格，卻不小心打開了雨刮器。另外，同一目標物的不同指令動作間，需要建立明顯區(qū)隔，起止動作的設置也存在復雜的邏輯關系。車云菌發(fā)現奧迪在CES上展示手勢控制中，會把控制區(qū)內的右手平放下壓動作設置為操作功能起點。不過一旦右手離開有效區(qū)，就需要重新執(zhí)行下壓動作喚醒功能，這在實際應用中，就是個不得不保留的冗余操作。

車云小結

人與車的交互目標，是盡量接近日常生活的交流形式，甚至讓人與車之間的交流變得不易覺察。因此，手勢控制也要講究化繁為簡的策略，用自然流露的手勢和體態(tài)，在最具優(yōu)勢的方面發(fā)揮作用。量產不能盲目，把力用在刀刃上才是正經事。