遇见3D世界的另一个“你”

Winect工作原理图示。图源：Winect研究团队

佛罗里达州立大学等高校的研究人员最近开发了一种新的无线传感系统Winect，可以在各种极具挑战性的环境中以厘米级的精度追踪任意形式的人体动作。

无线传感设备是一种能够感知用户移动，或远程监控特定环境中用户活动情况的工具，在现实生活中有很多应用场景。例如，它可以用于监测病人和运动员的睡眠或身体状况；游戏开发者也可以用它制作更吸引人的体育或舞蹈游戏。

Winect系统的关键优势在于，它可以使用环境中已经存在的Wi-Fi传输设备，如笔记本电脑、台式电脑或智能电视等，来发送检测人类活动所需的信号。随后，它使用深度学习技术来创建3D人体姿势的数字版本，本质上是根据四肢运动和相应关节之间的关系来创建用户身体的3D骨架模型，由关节(如头部、脊柱、肩膀、肘部、手腕、臀部、膝盖和脚踝)将身体分成不同的部分。

“我们的系统首先发射探测的Wi-Fi信号，然后分析人体反射的信号来进行自由活动的追踪，”研究人员杨杰解释说，“具体来讲，它提取并分析接收到的Wi-Fi信号的相位，以检测人类活动和参与活动的肢体数量。然后，系统使用信号处理技术分离每个移动肢体反射的Wi-Fi信号，从而追踪其运动轨迹。”

与其他现有的无线传感系统相比，Winect系统有许多优势。与Kinect或Leap Motion等基于计算机视觉的设备相比，它不依赖摄像头，而是依靠可以穿过物理障碍的Wi-Fi信号，因此可以穿透墙壁不受遮挡的影响进行感知。与Xsens等可穿戴系统相比，它不需要在人体上安装传感器。此外，它使用环境中已有的Wi-Fi传输设备，不会产生额外的成本，对智能家居来讲很有使用前景。

此外，杨杰表示：“Winect这种人机交互应用系统可以更好地为智慧健康服务。例如，监测老年人的日常活动和行为变化，及时发现跌倒等紧急情况；监测个人的日常活动并形成统计数据，从而对人体的健康状况提出改善措施等等。”

目前，研究人员主要专注于探测人类活动，而没有分析这些活动发生的场景。在接下来的研究中，他们计划创建一个系统，除追踪人体活动外，可以利用活动发生的场景预测人类意图，这种方法被称为场景感知。例如，如果用户躺在床上一动不动，他/她可能在睡觉或只是在听音乐，而现有的系统很难完全理解用户的感受。

未来，这种3D人体姿态预测系统可以用来创建更吸引人、性能更好的相关应用程序。例如，提高智能健身助手和VR平台的性能。

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