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          終端設備上搭配MEMS元件加速度傳感器技術

          發布時間:2013-07-17 10:07:56寶威科技瀏覽:

                目前,體感控制技術的實現主要有以下兩大主流方向:一是基于攝像頭構建機器視覺的視覺識別技術,另一種是在終端設備上搭配MEMS元件(陀螺儀、加速度計)的加速度傳感器技術。

              2006年,任天堂公司推出了體感游戲機Wii,其全新的體感操控方式,讓游戲機設計進入一個新階段,而這幕后最大的功臣就是以MEMS技術為基礎的三軸加速度傳感器。隨著Wii在市場上的大獲成功,越來越多的電子產品開始采用加速度傳感器技術,從而為用戶帶來更加豐富的用戶體驗。但隨著視覺識別技術的發展和日趨成熟,在以體感游戲手柄和空中鼠標為代表的體感操控應用上,無論是從技術效果還是從方案成本方面進行比較,視覺識別技術都比加速度傳感器技術更具有優勢。

              加速度傳感器技術采用MEMS元件(陀螺儀、加速度計)配置在目標物體中,通過傳感器獲取角速度、線加速度等底層參數來推算目標物體的運動軌跡。而視覺識別技術則通過攝像頭,拍攝目標物體的運動圖像,對其運動軌跡進行直接提取。顯然,兩者的觀察角度截然不同。下面我們通過一個例子進行對比說明:如下圖所示,有一輛在曠野中行駛的汽車,現在我們需要知道它的運動軌跡。


              方法一:采用加速度傳感器技術,需要在跟蹤的車上裝配加速度儀、陀螺儀等組傳感器,以及隨汽車移動放置的計算機。由于物體加速運動,傳感器對因運動帶來的微小物理量的變化進行測量,獲得多軸維度測量信號,在經計算機采集后,通過復雜的關聯運算,對汽車的運動軌跡進行推算,然后再通過無線傳輸技術將該軌跡信息發送給控制臺。


              方法二:采用視覺識別技術,通過拍攝汽車的運動圖像,分析圖像中汽車的位置變化,直接提取汽車的運動軌跡。

           


              從例子中可以看出,采用加速度傳感器技術,就好比一個關在黑屋子中的人,通過感測環境變化對自身造成的影響,去推算運動狀況,其顯然缺乏對全局整體的認識。而從實際的計算結果看,采用加速度傳感器技術,的確也只能獲得車輛運動時的相對位置信息,而不是它的實際位置,因此,得到的運動軌跡是粗略的、失真的。此外,由于只有物體產生變速運動時,加速度傳感器才會作用,因此,采用加速度傳感器技術,對于車輛的起點和終點位置,以及車輛在勻速運動和靜止時的狀態就檢測不出。與此相比,視覺識別技術采用獨立于車輛之外的攝像頭,通過偵測前后幀圖像間車輛的位置變化,直接提取圖像中的軌跡信息,就好比一個旁觀者在注視著車輛的運動,對于車輛的實際位置和運動軌跡一目了然,偵測結果非常準確。而且,視覺識別技術更加適合于對多目標物體的跟蹤識別,因為無需額外的硬件成本,只是增加了數據處理量。

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