MIT研發(fā)智能地毯 可實(shí)現(xiàn)VR自然移動(dòng)機(jī)制交互體驗(yàn)

　　移動(dòng)機(jī)制旨在幫助用戶在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中穿行，并且是所有VR應(yīng)用的核心設(shè)計(jì)功能之一。若你要允許用戶進(jìn)入一個(gè)明顯大于實(shí)際物理空間的虛擬世界，提供舒適的移動(dòng)機(jī)制至關(guān)重要。所以，移動(dòng)機(jī)制是VR備受關(guān)注的一個(gè)研究領(lǐng)域。

　　韓國(guó)光州科學(xué)技術(shù)院和麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室的研究人員提出了一種基于雙腳的“無(wú)縫行走”移動(dòng)機(jī)制，并表示它可以提供自然舒適的移動(dòng)體驗(yàn)。這一切只需名為智能地毯的傳感器，而無(wú)需笨重的全向跑步機(jī)或身體姿勢(shì)視頻錄制。

　　麻省理工學(xué)院官方的智能地毯，但不是韓國(guó)光州科學(xué)技術(shù)院研究的實(shí)物圖示

　　對(duì)于麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室提出的智能地毯，這種新型觸覺(jué)傳感器僅使用觸覺(jué)傳感器估計(jì)人體3D姿勢(shì)，無(wú)需使用攝像頭。

　　用戶只需走上地毯，執(zhí)行動(dòng)作，然后團(tuán)隊(duì)的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就可以只利用觸覺(jué)信息來(lái)進(jìn)行推斷確定你的人體3D姿勢(shì)。

　　麻省理工學(xué)院指出，這種智能地毯本身是低成本和可擴(kuò)展的，由商用壓敏薄膜和導(dǎo)線制成。它包含9千多個(gè)傳感器，跨度為36英尺乘2英尺。(大多數(shù)客廳地毯尺寸為8乘10和9乘12)。

　　地毯的每個(gè)傳感器通過(guò)人體的物理接觸來(lái)將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。模型將從視覺(jué)數(shù)據(jù)中提取的姿勢(shì)作為ground truth，使用觸覺(jué)數(shù)據(jù)作為輸入，并最終輸出3D人體姿勢(shì)。

　　例如，你只需在地毯做一組俯臥撐，無(wú)需攝像頭的系統(tǒng)就能單純根據(jù)壓力信息推斷生成你做俯臥撐的圖像或視頻。

　　當(dāng)然，這個(gè)模型只是在預(yù)測(cè)一個(gè)人的姿勢(shì)，但誤差幅度小于10厘米。對(duì)于特定動(dòng)作的分類，系統(tǒng)在97%的時(shí)間內(nèi)都是準(zhǔn)確的。

　　基于麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室的研究，韓國(guó)光州科學(xué)技術(shù)院將其應(yīng)用于VR，并通過(guò)人工智能的力量將實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的移動(dòng)機(jī)制。

　　韓國(guó)光州科學(xué)技術(shù)院的研究人員表示：“當(dāng)我們開(kāi)始與麻省理工學(xué)院合作時(shí)，他們推出了一種名為‘智能地毯’的有趣傳感器。在我們看來(lái)，這是一個(gè)巨大的機(jī)會(huì)，又是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)，因?yàn)樗�尚沒(méi)有開(kāi)發(fā)用于任何特定的應(yīng)用。所以，我們想用這種傳感器和我們的人工智能技術(shù)開(kāi)展有趣實(shí)用的研究。”

　　所以，團(tuán)隊(duì)決定開(kāi)發(fā)一種搭載‘智能地毯’傳感器的VR游戲控制器。

　　韓國(guó)光州科學(xué)技術(shù)院研究的示意圖

　　韓國(guó)光州科學(xué)技術(shù)院研究的“無(wú)縫行走”移動(dòng)機(jī)制如下：智能地毯通過(guò)電阻變化測(cè)量施加的壓力，實(shí)時(shí)捕獲用戶移動(dòng)時(shí)的高分辨率足部壓力印記。然后，足跡信息輸入到一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型中，而后者將使用一種名為K-means clustering的技術(shù)提取強(qiáng)壓力點(diǎn)。

　　在這種方法中，壓力點(diǎn)分為兩個(gè)cluster，分別對(duì)應(yīng)于用戶的左腳和右腳。然后，從cluster中提取用戶的身體方向和腳部間隔，以估計(jì)角度和移動(dòng)速度。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，正如上面關(guān)于智能地毯的介紹，用戶只需在地毯上行走移動(dòng)，基于人工智能的系統(tǒng)就可以推斷出你的3D人體姿勢(shì)，并將相關(guān)的行走速度、身體朝向、雙腳站位等信息映射至VR之中。

　　與笨重的VR跑步機(jī)相比，韓國(guó)光州科學(xué)技術(shù)院的“無(wú)縫行走”具有模塊化結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而且能夠進(jìn)一步解放用戶束縛。

　　研究人員在一款3D虛擬世界探索游戲中使用“無(wú)縫行走”對(duì)80人進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明，所述系統(tǒng)能夠保證身臨其境且自然舒適的體驗(yàn)。同時(shí)，它對(duì)任務(wù)負(fù)荷、暈動(dòng)癥或游戲體驗(yàn)沒(méi)有負(fù)面影響，優(yōu)于現(xiàn)有的VR移動(dòng)機(jī)制。

　　團(tuán)隊(duì)表示：“未來(lái)，我們計(jì)劃在現(xiàn)有系統(tǒng)中添加更詳細(xì)的步態(tài)分析功能。這將增強(qiáng)我們的傳感器和步態(tài)分析系統(tǒng)，從而以舒適的方式提供跌倒檢測(cè)和健康監(jiān)測(cè)，而不會(huì)出現(xiàn)任何隱私問(wèn)題。”