这项新技术可将种种物体外貌酿成输入设备

宣布时间：2023-05-23 23:59来源：EETOP编译自allaboutcircuits

来自密歇根大学和 Meta Reality Labs 的研究团队开发了一个系统，可以将任何外貌——衣服、事情台面，甚至衣服——酿成一个输入设备，用于滑动、点击和转动。

密歇根大学交互式传感与盘算 (ISC) 实验室和 Meta Reality 实验室的研究人员最近在 2023 年盘算系统人为因素集会 (CHI '23) 上展示了一种新型输入设备，可对抗情况噪声。

电容式输入感应使智能手机触摸屏成为可能。它允许用户使用种种手势来翻开或关闭应用程序、快速编写消息或关闭警报。在触摸屏手机泛起之前，数字键盘需要按 13 次按钮 (4-4-3-3-5-5-5-5-5-5-6-6-6) 才华写出hello。

SAWSense 可识别柔软或不规则外貌上的差别类型的触摸输入，甚至是人的衣袖。图片由ISC 实验室提供

现在，在电容传感技术的下一次革新中，密歇根大学团队及其 Meta 相助同伴展示了他们的 SAWSense 系统如何重新利用骨传导麦克风中常用的技术来拾取沿物体外貌流传的声波。据悉该系统可以在非平坦外貌（例如人的手臂或玩具）以及家具或衣服等柔软织物上运行。除了在嘈杂的情况中事情外，研究人员还报告说，该系统能够以极高的准确度识别差别的输入（例如滑动、轻敲和划痕）——所有这些都不需要其他常见的输入要领，如触摸屏、相机、或垫。

现有输入法的挑战

自第一款触摸屏手机问世以来，语音助手让语音输入成为可能；其他传感器使手势或眼动追踪能够与我们的设备进行交互。

然而，许多输入要领在可以感测的手势或输入的种类方面受到限制。例如，加速度计的采样带宽通常小于 250 Hz，而压电麦克风的频率可能限制在 2–4 kHz 之间。基于摄像头的要领可能无法区分近距离接触和实际接触，而麦克风可能难以应对情况噪音。

SAWSense 试图通过专注于声外貌波 (SAW) 来克服这些限制，声外貌波是仅在地对空界限保存和流传的二维波。SAW 可以在很宽的频率带宽下被检测到，从而可以区特别貌上的划痕和滑动——纵然是在很远的距离。

SAWSense 利用语音拾取单位检测外貌声波

研究团队通过重新利用语音拾取单位 (VPU) 开发了 SAWSense，语音拾取单位用于麦克风，将振动从声带通报到内耳。VPU 专为检测 SAW 而设计，接纳密封设计，确保不会检测到基于空气的声波。只有与传感器接触的外貌发出的声波才华被识别。

SAWSense 上的语音拾取单位。图片由ISC 实验室提供

当 VPU 检测到 SAW 时，它会通过信号处理软件提供这些信号，该软件使用机械学习敌手势类型进行分类，准确率凌驾 97%。

当用户将指甲甩到桌子上时，该行动会爆发可被 VPU 检测到的外貌声波，然后用机械学习管道对其进行解释

在该团队的实验中，SAWSense 检测到在嘈杂宁静静的情况中在桌面上的敲击、滑动和轻弹。通过在桌面上使用两个 VPU，研究人员还演示了如何通过滑动或点击来转动或导航网页。

与奇怪的几何形状和质料兼容

SAWSense还在差别的外貌上进行了演示，以标明它不但限于类似桌面的平坦情况——甚至证明可以将人体作为输入源进行操作。

SAWSense 将玩具酿成输入设备，可以检测差别的行动，例如揉肚子

在一项实验中，该系统可以区分玩具上的抚摸、腹部摩擦和假装喂食行动。当连接到外套袖子时，SAWSense 检测到种种手势，例如挤压。在扬声器上，纵然在播放音乐时，传感器也可以检测到划痕或敲击声。

这项研究为什么可以被视为输入设备以及用户可以与之进行的差别类型的交互开辟了差别的可能性。虽然研究人员认可振动或外貌声波可以用加速度计或压电传感器等其他工具检测，但 SAWSense 在更高的频率带宽下运行，使其能够捕获规模更广的信号并拒绝外部波。

将任何外貌酿成输入接收器

该团队将 SAWSense 视为可以提供更大隐私的替代输入法。由于 SAW 只能在地对空界限流传，例如，与语音输入相比，办公室中的个人办公桌可以用作更私密的输入外貌。

该团队计划使用带有多个 VPU 的 SAWSense 来定位外貌上的输入，并将它们与其他输入类型（例如基于视觉的输入类型）相结合，以纠正输入过失。研究人员还建议，SAWSense 最终可以用于医疗应用，系统可以检测细微的声音，例如枢纽破裂和爆裂声，从而为诊断和治疗提供洞察力。

研究人员说，也许 SAWSense 最有前途的用例是在智能家居中。SAWSense 可用于将厨房台面酿成外貌传感器，使其能够识别何时用于混淆、搅拌、切碎或搅拌。事实上，在演示中，该系统乐成地对 16 种差别的厨房运动进行了分类（切菜、关闭微波炉门、使用食品加工机等）。

由于使用 SAWSense 的智能家居技术将依赖外貌声波而不是摄像头或麦克风，因此它们为古板输入要领提供了一种注重隐私的有吸引力的替代计划。

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