3D手勢識別背后的技術

　　汽車(安全)
　　近期，汽車應用在交通信號、車道以及障礙檢測方面使用 2D 傳感器技術取得了長足發(fā)展。隨著 3D 傳感技術的到來，3D 傳感器的“z”數(shù)據(jù)將大幅提升場景分析的可靠性。汽車通過使用 3D 視覺系統(tǒng)，現(xiàn)已有了預防事故的新途徑，無論白天還是夜間都非常適用。采用 3D 傳感器，車輛能可靠檢測并解讀周邊環(huán)境，確定對象是否對車輛及車內(nèi)乘客構(gòu)成安全威脅。這些系統(tǒng)要求軟硬件支持 3D 視覺系統(tǒng)，并需要密集型 DSP 及 GPP 處理性能在極短時間內(nèi)解讀 3D 圖形，避免事故。

　　視頻會議
　　視覺會議技術經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)從間斷脫節(jié)傳輸影像發(fā)展成當前的高清系統(tǒng)。未來增強型視頻會議將充分發(fā)揮 3D 傳感器的優(yōu)勢，提供更真實、更具互動性的視頻會議體驗。該增強型視頻會議系統(tǒng)具有集成型 2D 傳感器以及 3D 傳感器及麥克風組合，將能夠與其它增強型系統(tǒng)連接，實現(xiàn)高質(zhì)量的視頻處理、面部識別、3D 影像、噪聲消除以及內(nèi)容播放器(Flash 等)等應用。隨著這種密集型音視頻處理需求的出現(xiàn)，需要具備最佳性能及外設組合的 DSP?！　?/p>

 

　　技術處理步驟

　　對許多應用而言，需要同時具備 2D 和 3D 攝像機系統(tǒng)才能充分實現(xiàn)應用技術。圖 3 顯示了這些系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)路徑。從傳感器獲取數(shù)據(jù)，然后進行視覺分析，這并不像數(shù)據(jù)路徑示意圖看上去那么簡單。具體而言，TOF 傳感器需要的帶寬相當于 2D 傳感器的 16 倍之多，這可導致高輸入/輸出 (I/O) 問題。另一個瓶頸則存在于原始 3D 數(shù)據(jù)向 3D 點云轉(zhuǎn)換的處理過程中。通過正確的軟硬件組合解決這些問題，對于手勢識別及 3D 的成功應用至關重要。當前數(shù)據(jù)路徑可通過 DSP/GPP 處理器組合加上分立式模擬組件及軟件庫實現(xiàn)。

　　3D 視覺嵌入式系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

　　輸入挑戰(zhàn)
　　如前所述，輸入帶寬限制對 3D 視覺嵌入式系統(tǒng)提出了極大的挑戰(zhàn)。此外，輸入接口也沒有標準化。設計人員可為 2D 傳感器與通用外部存儲器接口選擇采用不同的輸入選項，其中包括串行與并行接口。在支持最佳帶寬的標準輸入接口出現(xiàn)之前，設計人員只能使用現(xiàn)有的接口。

　　兩種不同的處理器架構(gòu)
　　圖 3 所示的 3D 深度映射處理可分為兩類：一是以數(shù)據(jù)為中心的視覺專用處理，二是應用上層處理。以數(shù)據(jù)為中心的視覺專用處理需要處理器架構(gòu)能夠執(zhí)行單指令多數(shù)據(jù) (SIMD) 快速浮點乘法及加法運算，以及快速搜索算法。DSP 是快速可靠執(zhí)行這種處理功能的完美選擇。對于應用上層處理而言，高級操作系統(tǒng) (OS) 及協(xié)議棧則可提供任何應用上層所需的必要特性集。

　　根據(jù)兩種處理器架構(gòu)要求，提供高數(shù)據(jù)速率 I/O GPP+DSP+SIMD 處理器的片上系統(tǒng) (SoC) 非常適合 3D 視覺處理，其可支持必要的數(shù)據(jù)及應用上層處理。

　　缺乏標準中間件
　　3D 視覺處理領域的中間件是多種來源的眾多不同組件的整合，包括開源(如 OpenCV)與專有商業(yè)源等。商業(yè)庫主要針對身體跟蹤應用，這是一種特定的 3D 視覺應用。目前尚未開發(fā)出針對所有不同 3D 視覺應用標準化的中間件接口。

　　“z”(深度)之后會有什么精彩?

　　沒有人質(zhì)疑 3D 視覺的誘人因素。工程師早已在期待未來的應用發(fā)展。那么不久的將來會出現(xiàn)哪些最新技術?研究人員已經(jīng)在開發(fā)針對人和對象的各種視覺技術了。全球研究人員正在使用多路徑光分析技術，探索實現(xiàn)轉(zhuǎn)角視覺或繞開對象的視覺途徑。透明研究將帶來可透視對象和材料的系統(tǒng)，而運動檢測系統(tǒng)則將帶來查看人類大腦內(nèi)部的應用，從而可檢驗一個人是否在撒謊。

　　3D 視覺與手勢識別技術的發(fā)展會帶來無盡的可能性。不過，如果沒有支持這些振奮人心的新技術所必須的硬件及中間件，該研究將沒有任務意義。提供 GPP+DSP+SIMD(通用處理器+數(shù)字信號處理器+單指令多數(shù)據(jù)流)架構(gòu)的 SoC(系統(tǒng)芯片)不斷發(fā)展，將提供處理性能、外設支持以及必要帶寬的完美組合，從而可實現(xiàn)這種振奮人心的技術與應用。