體感技術應用現狀與展望

賈騁 李妍 毛豐

摘 要 文章介紹了體感技術的基本概念，并基于Kinect設備說明了體感設備的技術特征，論述了體感技術在游戲、教育、醫療以及其他相關領域中的應用情況，并對體感技術的發展做出展望。

關鍵詞 體感；現狀；Kinect

中圖分類號 TN3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）213-0102-02

1 體感技術及Kinect

體感技術，作為計算機人體識別技術代表性產物，解除了人們在操作計算機必須使用鍵盤和鼠標等輸入設備的束縛，使人們可以直接通過控制自身身體的動作，結合周圍的環境，通過特殊的算法來直接操作計算機的技術，依照體感方式與原理的不同，主要可分為三大類：慣性感測、光學感測以及慣性及光學聯合感測。

目前國外的體感設備有Kinect、Psmove、Wii、leap motion等。在所有體感設備中，Kinect是微軟在2009年發布的XBOX360體感周邊外設。該設備擺脫了游戲的單一操作，使人機交互的理念向前邁出了一大步。設備采用結合3D體感攝影機和麥克風輸入為一體，能夠同時進行動作偵測，影像識別，語音收集等功能。

2 體感技術應用領域

隨著微軟發布Kinect設備，各種采用Kinect設備開發的軟件及應用快速進入各行各業，其主要利用Kinect可以擺脫鼠標鍵盤控制的優勢，實現快速與計算機溝通，減少了溝通障礙，而Kinect的應用也遍及各個領域，主要包括游戲領域、教育領域和醫療領域等。

2.1 游戲領域

體感游戲的發展是源于游戲輸入設備的進步，而能夠切合體感技術的游戲則主要是動作游戲中的街機游戲。Kinect在微軟最早發布的時候主要用于游戲的控制，結合早期體感游戲的概念和技術基礎。在微軟發布Kinect時，同時推出了包括Lucasarts出品的《星球大戰》、MTV推出的跳舞游戲、寵物游戲、運動游戲《Kinect Sports》、冒險游戲《Kinect Adventure》、賽車游戲《Joyride》等。

除此之外，比較流行的游戲主要有《體感功夫》，可以在更小的空間中使用，并且能夠快速響應人物動作。使用Kinect攝像頭能夠有效的將玩家的動作傳輸到游戲中，創造出一個基于玩家的主角進行橫版的通關游戲。玩家的所有動作都能完美的體現到游戲中，因此，體感游戲有了長足的進步。

2.2 教育領域

雖然隨著計算機相關技術的發展，中國的教育大部分仍然停留在圖像界面交互的階段。雖然很多大學已經采用慕課等形式進行輔助教學，然而也仍然采用的是通過觀看視頻，在線答題的形式。當然，也有部分學校開始采用體感教育的形式促進學生對于知識的理解。

在親子教育領域，為了增加家長和孩子之間的互動，幫助孩子和父母建立融洽的關系，將成語故事制作成為體感游戲，例如“盲人摸象”成語，采用Kinect攝像頭和投影儀結合使用，通過攝像頭采集家長和孩子的摸象動作，完成成語的認知和親子之間的互動。

在幼兒教育領域，卡內基梅隆大學的研究發現，采用體感技術進行幼兒教育可以有效提高幼兒的學習有效性。通過移動端設備結合Kinect，實時模擬塊塔的建設和反饋，最終達到幼兒教育的要求[4]。

在學科教育領域，在具體教育學科的應用中，Kinect可以適用于具有生活性、科學性、情境性的教育。研究發現，通過采用動作感覺系統進行學習能有效地提高學生的有意注意，促進學生在學習時的專注程度。微軟公司的Avatar Kinect能夠幫助兒童克服閱讀障礙，順利進行閱讀學習的教學游戲，在教育領域具有重要作用。

2.3 醫療領域

隨著體感技術的發展，越來越多的醫生發現結合Kinect技術可以有效解決之前的一些醫療問題，主要包括自閉癥兒童治療、智力障礙兒童干預、創傷后體感康復等方面，并在這些方面采用體感技術，最終獲得了一定的進步。

在自閉癥兒童治療領域，由于自閉癥兒童一般都表現出對于精細動作技能的延遲，導致對于抓握和操作物體有延遲，因此出現對于鍵盤、鼠標或手柄等需要精細操作的設備的使用困難。而體感技術則可以直接通過控制身體完成大部分的游戲操作，從而使自閉癥兒童可以進行使用[5]。

自體感游戲進入大眾視野以來，越來越多的研究者將體感游戲運用于自閉癥兒童的干預。目前已經出現采用體感技術對于自閉癥兒童的平衡、協調、認知等方面進行改善和干預。例如通過讓自閉癥兒童進行游戲，采集兒童心跳、血壓等參數，結合身體協調和注意力集中的表現進行分析，發現兒童的各項水準均有提高。

在智力障礙兒童的干預領域，有研究者發現數字化游戲學習在智障兒童和相關感官障礙患者的核心功能發展中起到了積極的作。采用Kinect開發適用于智障兒童的游戲，并對游戲結果進行分析發現，經過體感游戲的干預訓練后，智障兒童的日常功能有所提高，并且進行針對性訓練后，粗大運動和精細運動均有清晰改善的同時，這些兒童在刷牙、洗臉、系扣子和使用餐具等日常活動的表現都有較為明顯的進步[6]。

在創傷后體感康復方面，傳統的康復訓練一般在康復中心或者醫院進行，場所比較固定，并且需要專業人員在身邊隨時進行指導才可以進行，而采用Kinect可以有效解決這種問題，采用Kinect體感識別技術，結合體感游戲，病人可以直接在家完成康復訓練，只需要醫生給出專業建議并對游戲內容進行合理訂制即可。同時解決的康復訓練枯燥單一的問題[7]。

3 體感技術現狀

Kinect技術由于其獨特性和先進行，一直被各個研究領域所應用，包括游戲領域、教育領域、醫療領域等。隨著時間的推進，Kinect逐漸進步，從原始的可視視角50度增長到80度直到后來的120度，Kinect在不斷的升級自己的技術。

然而，2017年微軟宣布Kinect停產，究其原因是因為微軟認為Kinect不能為其帶來更多的收益，因為Kinect開發以來微軟并未能出售大量的基于Kinect的游戲，即使Kinect已經在各行各業造成了巨大的影響，能夠對創意實驗、文化發展、技術進步等提供支持。但是作為Xbox 360附件Kinect并沒有能夠發揮微軟開發Kinect的最初作用。

雖然Kinect已經告別市場，但是其核心傳感器并沒有直接銷毀，微軟將Kinect v4放入AR頭盔后于是出現了HoloLens。不僅如此，微軟開發的包括Cortana語音助手、Windows Hello生物面部ID系統、環境感知用戶界面都以Kinect的體感技術為基礎。

與此同時，新的體感設備還在逐漸上線，如leap公司的leapmotion等都屬于新興的體感設備，leapmotion能夠較為精確的識別手勢動作，通過手勢實現軟件和硬件的控制。

4 體感技術展望

隨著虛擬現實技術個增強現實技術的發展，體感技術在未來必將繼續快速發展，如HTC VIVE設備目前仍然需要手柄進行控制，但是體感設備結合虛擬現實眼鏡已經是未來可以明確看見的道路。

未來玩家將能夠真正置身于真實的虛擬場景中，所有的動作都脫離手柄的控制而是直接采用身體動作完成游戲，不再受到操作設備的限制，體驗更加真實。因此未來體感技術必將繼續發展并長足進步。

參考文獻

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[9]龍星星.以用戶健康為導向的VDT辦公系統交互設計研究[D].無錫：江南大學，2015.