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终端设备上搭配MEMS元件加速度传感器技术

发布时间:2013-07-17 10:07:56宝威科技浏览:

      目前,体感控制技术的实现主要有以下两大主流方向:一是基于摄像头构建机器视觉的视觉识别技术,另一种是在终端设备上搭配MEMS元件(陀螺仪、加速度计)的加速度传感器技术。

    2006年,任天堂公司推出了体感游戏机Wii,其全新的体感操控方式,让游戏机设计进入一个新阶段,而这幕后最大的功臣就是以MEMS技术为基础的三轴加速度传感器。随着Wii在市场上的大获成功,越来越多的电子产品开始采用加速度传感器技术,从而为用户带来更加丰富的用户体验。但随着视觉识别技术的发展和日趋成熟,在以体感游戏手柄和空中鼠标为代表的体感操控应用上,无论是从技术效果还是从方案成本方面进行比较,视觉识别技术都比加速度传感器技术更具有优势。

    加速度传感器技术采用MEMS元件(陀螺仪、加速度计)配置在目标物体中,通过传感器获取角速度、线加速度等底层参数来推算目标物体的运动轨迹。而视觉识别技术则通过摄像头,拍摄目标物体的运动图像,对其运动轨迹进行直接提取。显然,两者的观察角度截然不同。下面我们通过一个例子进行对比说明:如下图所示,有一辆在旷野中行驶的汽车,现在我们需要知道它的运动轨迹。


    方法一:采用加速度传感器技术,需要在跟踪的车上装配加速度仪、陀螺仪等组传感器,以及随汽车移动放置的计算机。由于物体加速运动,传感器对因运动带来的微小物理量的变化进行测量,获得多轴维度测量信号,在经计算机采集后,通过复杂的关联运算,对汽车的运动轨迹进行推算,然后再通过无线传输技术将该轨迹信息发送给控制台。


    方法二:采用视觉识别技术,通过拍摄汽车的运动图像,分析图像中汽车的位置变化,直接提取汽车的运动轨迹。

 


    从例子中可以看出,采用加速度传感器技术,就好比一个关在黑屋子中的人,通过感测环境变化对自身造成的影响,去推算运动状况,其显然缺乏对全局整体的认识。而从实际的计算结果看,采用加速度传感器技术,的确也只能获得车辆运动时的相对位置信息,而不是它的实际位置,因此,得到的运动轨迹是粗略的、失真的。此外,由于只有物体产生变速运动时,加速度传感器才会作用,因此,采用加速度传感器技术,对于车辆的起点和终点位置,以及车辆在匀速运动和静止时的状态就检测不出。与此相比,视觉识别技术采用独立于车辆之外的摄像头,通过侦测前后帧图像间车辆的位置变化,直接提取图像中的轨迹信息,就好比一个旁观者在注视着车辆的运动,对于车辆的实际位置和运动轨迹一目了然,侦测结果非常准确。而且,视觉识别技术更加适合于对多目标物体的跟踪识别,因为无需额外的硬件成本,只是增加了数据处理量。

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