無論在德國高速公路上疾馳，還是沿著加州1號公路蜿蜒的大蘇爾海岸線行駛，駕駛員雙手不能離開方向盤，眼睛不能錯開道路。毫無疑問，駕駛汽車不能分神，這也正是為什么汽車制造商在功能設計上保持駕駛員目光集中于道路，而不是中控臺大屏幕。主要人機界面 (HMI) 技術包括抬頭顯示器、改進的語音識別和手勢控制。目前使用簡單滑動手勢控制的應用包括更換收音機電臺、接聽電話、播放列表中下一首歌曲、菜單滾動、導航屏幕縮放、天窗開關以及頂燈控制?，F(xiàn)在，高檔汽車都配有手勢控制和支持這種功能的傳感器。

2018年，《全球市場洞察》(Global Market Insights) 進行的一項市場調(diào)查預測，汽車手勢識別市場規(guī)模將從2017年的110萬美元增長到2024年的136億美元。預計2024年，手勢識別市場份額將超過86億美元。2018年至2024年，美國和歐洲市場年復合年增長率預計將超過40%。報告指出，隨著汽車電子系統(tǒng)兼容性和操控性等方面的進步，各國政府制定的安全條例在產(chǎn)品中的滲透率正在提高。然而，從2017年到2024年，過高的成本、復雜性和集成度可能對汽車手勢識別市場構成挑戰(zhàn)。

光學手勢識別系統(tǒng)

光學傳感器可用來檢測手部滑動，如Vishay 的VCNL4035。 基本上，能夠檢測三個發(fā)射器一個接一個快速連續(xù)脈沖信號的集成式接近傳感器，結合外部連接的紅外發(fā)射器可以建立一個手勢動作區(qū)。簡單的左右滑動和放大縮小動作只需要兩個發(fā)射器。圖1中，內(nèi)部LED驅動器驅動左發(fā)射器，在此過程中獲得接近讀數(shù)。這個值轉換成數(shù)字計數(shù)，數(shù)字介于0與大約65k 之間，因為模數(shù)轉換器分辨率為16位。然后，多路復用器將連接左側發(fā)射器的輸出切換到連接右側發(fā)射器的輸出，依次驅動右發(fā)射器，同時獲得另一個接近讀數(shù)。兩個讀數(shù)保存在傳感器內(nèi)部單獨的數(shù)據(jù)寄存器中，供主機微控制器分別讀取。微控制器提取這些測量值，對兩個讀數(shù)進行比較。

如果手靠近左發(fā)射器，傳感器輸出計數(shù)一開始左側讀數(shù)高于右側讀數(shù)。當手繼續(xù)向右滑動，接近兩個發(fā)射器之間的中心時，傳感器輸出計數(shù)大致相等，當手由左側完全滑動到右側時，右側發(fā)射器的輸出計數(shù)將高于左側發(fā)射器。這種情景可以旋轉90度，進行上下手勢控制。 通過測量靠近或遠離傳感器，傳感器的輸出可以實現(xiàn)縮放功能。這些算法可根據(jù)手一出現(xiàn)超過極限接近值，推斷前面什么也沒有時，傳感器讀取數(shù)值的偏移量。更可靠、更復雜的算法以連續(xù)流方式記錄每個發(fā)射器的信號，用疊加的測量幀分析信號形狀。然后，用一個發(fā)射器的信號相對于另一發(fā)射器信號的疊加百分比表示時間差，表明出現(xiàn)手勢。增加第三個發(fā)射器將提高上述簡單手勢的分辨率，可以用來識別更復雜的手勢。很多變量需要考慮：物體大小，如果不是手的話、物體與傳感器和發(fā)射器之間的距離、運動物體的速度、運動物體的反射率、發(fā)射器之間的距離、避免誤檢的閾值量，以及環(huán)境亮度和可能的光學干擾。靈活選擇分立發(fā)射器的位置對于設計工程師非常重要，這樣可以控制手勢幅度的大小和靈敏區(qū)。一些傳感器與發(fā)射器集成在單個封裝中，消除了這種靈活性。紅外發(fā)射器和傳感器系統(tǒng)典型感應范圍為20厘米或8英寸。

雖然以前的系統(tǒng)使用紅外發(fā)射器和光數(shù)接近傳感器，但其他采用飛行時間傳感器與3D 攝像機相結合的系統(tǒng)可以達到毫米級粒度。這顯然是更昂貴的系統(tǒng)，但確實可以測量‘小’的手指手勢與大的滑動動作。已經(jīng)推出的第一代應用在汽車中識別大幅度動作，第二代系統(tǒng)將識別多種手指手勢。想象一下智能手機屏幕放大照片時的手指動作。汽車制造商希望識別這種空中手勢。這必然需要3D攝像系統(tǒng)。Murray Slovick最近指出，這種功能類似玩家在游戲系統(tǒng)中使用的運動檢測。例如，微軟Xbox游戲手柄的Kinect 系統(tǒng)可以檢測大約10英尺遠的動作。游戲系統(tǒng)跟蹤玩家整個身體運動，而汽車系統(tǒng)只需要跟蹤駕駛員的手勢。測量手勢的系統(tǒng)越復雜，中間件將傳感器輸出轉換成可定義的操作越復雜。

前景展望

LG和索尼等公司正在與德爾福汽車公司、哈曼國際集團、大陸集團和BHTC等眾多一級汽車制造商聯(lián)手開發(fā)汽車手勢識別系統(tǒng)。乘員舒適性、多媒體、導航和信息娛樂成為優(yōu)先考慮的主要應用，這與駕駛員輔助和無人駕駛汽車的發(fā)展相吻合。當且僅當成為現(xiàn)實時，從車中乘員角度考慮，避免駕駛員分心不再是問題。