体感技术应用现状与展望

贾骋 李妍 毛丰

摘 要 文章介绍了体感技术的基本概念，并基于Kinect设备说明了体感设备的技术特征，论述了体感技术在游戏、教育、医疗以及其他相关领域中的应用情况，并对体感技术的发展做出展望。

关键词 体感；现状；Kinect

中图分类号 TN3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）213-0102-02

1 体感技术及Kinect

体感技术，作为计算机人体识别技术代表性产物，解除了人们在操作计算机必须使用键盘和鼠标等输入设备的束缚，使人们可以直接通过控制自身身体的动作，结合周围的环境，通过特殊的算法来直接操作计算机的技术，依照体感方式与原理的不同，主要可分为三大类：惯性感测、光学感测以及惯性及光学联合感测。

目前国外的体感设备有Kinect、Psmove、Wii、leap motion等。在所有体感设备中，Kinect是微软在2009年发布的XBOX360体感周边外设。该设备摆脱了游戏的单一操作，使人机交互的理念向前迈出了一大步。设备采用结合3D体感摄影机和麦克风输入为一体，能够同时进行动作侦测，影像识别，语音收集等功能。

2 体感技术应用领域

随着微软发布Kinect设备，各种采用Kinect设备开发的软件及应用快速进入各行各业，其主要利用Kinect可以摆脱鼠标键盘控制的优势，实现快速与计算机沟通，减少了沟通障碍，而Kinect的应用也遍及各个领域，主要包括游戏领域、教育领域和医疗领域等。

2.1 游戏领域

体感游戏的发展是源于游戏输入设备的进步，而能够切合体感技术的游戏则主要是动作游戏中的街机游戏。Kinect在微软最早发布的时候主要用于游戏的控制，结合早期体感游戏的概念和技术基础。在微软发布Kinect时，同时推出了包括Lucasarts出品的《星球大战》、MTV推出的跳舞游戏、宠物游戏、运动游戏《Kinect Sports》、冒险游戏《Kinect Adventure》、赛车游戏《Joyride》等。

除此之外，比较流行的游戏主要有《体感功夫》，可以在更小的空间中使用，并且能够快速响应人物动作。使用Kinect摄像头能够有效的将玩家的动作传输到游戏中，创造出一个基于玩家的主角进行横版的通关游戏。玩家的所有动作都能完美的体现到游戏中，因此，体感游戏有了长足的进步。

2.2 教育领域

虽然随着计算机相关技术的发展，中国的教育大部分仍然停留在图像界面交互的阶段。虽然很多大学已经采用慕课等形式进行辅助教学，然而也仍然采用的是通过观看视频，在线答题的形式。当然，也有部分学校开始采用体感教育的形式促进学生对于知识的理解。

在亲子教育领域，为了增加家长和孩子之间的互动，帮助孩子和父母建立融洽的关系，将成语故事制作成为体感游戏，例如“盲人摸象”成语，采用Kinect摄像头和投影仪结合使用，通过摄像头采集家长和孩子的摸象动作，完成成语的认知和亲子之间的互动。

在幼儿教育领域，卡内基梅隆大学的研究发现，采用体感技术进行幼儿教育可以有效提高幼儿的学习有效性。通过移动端设备结合Kinect，实时模拟块塔的建设和反馈，最终达到幼儿教育的要求[4]。

在学科教育领域，在具体教育学科的应用中，Kinect可以适用于具有生活性、科学性、情境性的教育。研究发现，通过采用动作感觉系统进行学习能有效地提高学生的有意注意，促进学生在学习时的专注程度。微软公司的Avatar Kinect能够帮助儿童克服阅读障碍，顺利进行阅读学习的教学游戏，在教育领域具有重要作用。

2.3 医疗领域

随着体感技术的发展，越来越多的医生发现结合Kinect技术可以有效解决之前的一些医疗问题，主要包括自闭症儿童治疗、智力障碍儿童干预、创伤后体感康复等方面，并在这些方面采用体感技术，最终获得了一定的进步。

在自闭症儿童治疗领域，由于自闭症儿童一般都表现出对于精细动作技能的延迟，导致对于抓握和操作物体有延迟，因此出现对于键盘、鼠标或手柄等需要精细操作的设备的使用困难。而体感技术则可以直接通过控制身体完成大部分的游戏操作，从而使自闭症儿童可以进行使用[5]。

自体感游戏进入大众视野以来，越来越多的研究者将体感游戏运用于自闭症儿童的干预。目前已经出现采用体感技术对于自闭症儿童的平衡、协调、认知等方面进行改善和干预。例如通过让自闭症儿童进行游戏，采集儿童心跳、血压等参数，结合身体协调和注意力集中的表现进行分析，发现儿童的各项水准均有提高。

在智力障碍儿童的干预领域，有研究者发现数字化游戏学习在智障儿童和相关感官障礙患者的核心功能发展中起到了积极的作。采用Kinect开发适用于智障儿童的游戏，并对游戏结果进行分析发现，经过体感游戏的干预训练后，智障儿童的日常功能有所提高，并且进行针对性训练后，粗大运动和精细运动均有清晰改善的同时，这些儿童在刷牙、洗脸、系扣子和使用餐具等日常活动的表现都有较为明显的进步[6]。

在创伤后体感康复方面，传统的康复训练一般在康复中心或者医院进行，场所比较固定，并且需要专业人员在身边随时进行指导才可以进行，而采用Kinect可以有效解决这种问题，采用Kinect体感识别技术，结合体感游戏，病人可以直接在家完成康复训练，只需要医生给出专业建议并对游戏内容进行合理订制即可。同时解决的康复训练枯燥单一的问题[7]。

3 体感技术现状

Kinect技术由于其独特性和先进行，一直被各个研究领域所应用，包括游戏领域、教育领域、医疗领域等。随着时间的推进，Kinect逐渐进步，从原始的可视视角50度增长到80度直到后来的120度，Kinect在不断的升级自己的技术。

然而，2017年微软宣布Kinect停产，究其原因是因为微软认为Kinect不能为其带来更多的收益，因为Kinect开发以来微软并未能出售大量的基于Kinect的游戏，即使Kinect已经在各行各业造成了巨大的影响，能够对创意实验、文化发展、技术进步等提供支持。但是作为Xbox 360附件Kinect并没有能够发挥微软开发Kinect的最初作用。

虽然Kinect已经告别市场，但是其核心传感器并没有直接销毁，微软将Kinect v4放入AR头盔后于是出现了HoloLens。不仅如此，微软开发的包括Cortana语音助手、Windows Hello生物面部ID系统、环境感知用户界面都以Kinect的体感技术为基础。

与此同时，新的体感设备还在逐渐上线，如leap公司的leapmotion等都属于新兴的体感设备，leapmotion能够较为精确的识别手势动作，通过手势实现软件和硬件的控制。

4 体感技术展望

随着虚拟现实技术个增强现实技术的发展，体感技术在未来必将继续快速发展，如HTC VIVE设备目前仍然需要手柄进行控制，但是体感设备结合虚拟现实眼镜已经是未来可以明确看见的道路。

未来玩家将能够真正置身于真实的虚拟场景中，所有的动作都脱离手柄的控制而是直接采用身体动作完成游戏，不再受到操作设备的限制，体验更加真实。因此未来体感技术必将继续发展并长足进步。

参考文献

[1]张诗潮，钱冬明.体感技术现状和发展研究[J].华东师范大学学报，2014（2）：40-49.

[2]刘雪君.面向互动电视的手势交互系统研究与实现[D].上海：复旦大学，2013.

[3]闫屾.体感游戏中的声音实时生成与用户感知体验研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2012.

[4]吴迪.体感技术在教育领域的应用现状与展望[J].信息通信，2018（1）：291-292.

[5]刘艳虹，雷显梅，胡晓毅.国外自闭症儿童体感游戏研究状况及启示[J].中国特殊教育，2015（5）：51-53.

[6]徐云，朱旻芮.体感游戏对智障儿童干预的效用分析[J].中国特殊教育，2016（9）：24-28.

[7]李世杰，夏斌.基于Kinect 的体感康复游戏系统设[J].技术与方法，2017（22）：95-98.

[8]江超.实时视频中的手势轨迹识别及其应用[D].南宁：广西大学，2012.

[9]龙星星.以用户健康为导向的VDT办公系统交互设计研究[D].无锡：江南大学，2015.