SonarWatch:基于超声和运动的智能手表传感技术

文摘   2024-10-28 09:00   广东  
近日,清华大学研究团队发表文章 “SonarWatch: Field sensing technique for smartwatches based on ultrasound and motion”,基于超声波和运动的智能手表场传感技术

智能手表作为一种持续佩戴在手腕上的电子设备,具有感知用户丰富的交互手势和自然行为的潜力。当前智能手表的交互功能主要受限于小触摸屏的感应能力,在一些情况下,如驾驶或运动时,触摸输入不太方便,且无法感知用户的姿势和手势等丰富信息。

过去的研究探索了智能手表的多种交互方式,但往往受到传感器感应范围的限制。基于磁场、光场和声场的传感技术在交互感知方面具有优势,而超声场传感技术有望在不增加硬件成本的情况下,增强智能手表的交互能力。

本研究提出SonarWatch技术,利用手表内置传感器创建声场,以检测附近物体并推断其形状,从而增强智能手表的交互能力,实现多种手势识别和自然行为感知。这使得一系列同侧手部交互、相反侧手部交互和自然行为感知成为可能。

研究测试了SonarWatch在不同距离和噪声环境下的表现,根据12位参与者的数据,整体准确率为93.7%,其中同侧手部交互准确率为97.6%,异侧手部交互准确率为95.76%,身体或物体交互率为 99.1%。其功耗与生理传感器接近。SonarWatch可以利用现有的内置传感器(例如Apple Watch中的传感器)来实现上述功能,使其成为一项具有坚实实用价值的技术。


SonarWatch概念


SonarWatch的传感器分布与小米手表一致,左侧为扬声器,右侧为麦克风,内部有九轴IMU


完整的SonarWatch硬件系统


用户执行手腕向上时的信号

Sonarwatch的手势识别

Sonarwatch的数据处理

SonarWatch是一种无需额外传感器的场感应智能手表手势交互技术,具有识别准确率高、部署灵活、感应灵敏和能耗可接受等优点。
可以提高智能手表的交互效率,优化可访问性服务,支持跨设备交互和控制。为视力障碍者提供了简单的手势输入支持,改善了他们与智能手表的交互体验。
未来可以进一步探索SonarWatch在其他场景中的应用,如连续控制技术的结合等。还可以研究SonarWatch对用户隐性输入的感应能力,以及改进系统和信号处理方式,以提高性能。

文章链接

https://arxiv.org/html/2408.12689v1



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