用EarFS原型使用面部手势控制手机进行测试。
图片来源:Fraunhofer IGD
移动设备在我们的生活中扮演着越来越重要的角色;然而，在某些情况下，他们不能得到充分的管理，甚至接听电话都是一个真正的挑战。在一项研究中，德国罗斯托克的弗劳恩霍夫计算机图形研究所IGD的研究人员评估了哪些替代控制概念适合补充移动设备的常规使用。EarFieldSensing (EarFS)是一项通过特殊的耳塞识别面部手势的专利开发，除了在移动设备上使用外，它还有很大的潜力，并提供了进一步的开发可能性。
现代移动设备通常是通过触摸屏来控制的。然而，在日常生活中，有许多情况下这种类型的操作无法实现。如果人们戴着手套或忙着购物，那么使用智能手机等充其量是很困难的。因此，来自夫琅和费IGD的科学家们正在寻找管理移动设备的替代概念。通过语言操作是一个明显的选择。然而，环境噪音和社会接受度等挑战对基于语言的操作施加了狭窄的限制。夫琅和费的专家们给出了解决方案:通过眨眼、微笑或点头等头部和面部动作进行操作。
耳朵测量一个人耳朵里的微笑
在研究移动场景的非接触式操作的背景下，罗斯托克的研究人员评估了各种可以解释人的头部和面部运动的技术。在这个过程中，人们非常重视日常生活中的实际应用。例如，直接使用面部传感器读取手势的系统非常准确，能够识别大量的手势。然而，它们太显眼了，戴起来也不舒服，所以不适合日常在公共场合使用。相反，需要尽可能不引人注目的系统，例如EarFS，这是Fraunhofer IGD的专有开发。这是一种特殊的耳塞，可以测量面部运动时耳道的肌肉流动和扭曲。该传感器通过耳道形状的变化来检测面部哪怕是最小的运动，并测量面部或头部运动时产生的肌肉电流。
弗劳恩霍夫IGD的科学家丹尼斯·马蒂斯(Denys Matthies)解释说:“挑战在于，这些电流和运动有时非常小，需要加强。”此外，传感器不会受到身体其他运动的干扰，比如行走时的振动或外部干扰。为了解决这个问题，我们在耳垂上附加了一个参考电极，用来记录来自外部的信号。”耳朵内部检测到的信号与来自外部的信号相匹配——即使佩戴EarFS的人在运动中，剩余的有用信号也能清晰地识别面部手势。
大量的应用和进一步发展的可能性
EarFS不仅可以与智能手机进行微互动，比如接听和拒绝电话或操作音乐播放器。对面部运动的评估还可以得出关于使用者疲劳、用力和其他情绪状态的结论。因此，智能手机可以在司机记录到疲倦和疲劳的迹象时向司机发出警告，或者在司机注意力集中时自动切换到静音状态。这项技术在医疗领域的应用也是可以想象的。例如，它可以让患有闭锁综合症的人通过面部动作来操作电脑，从而帮助他们更容易地交流。然而，这并不是EarFS潜力的终点。马蒂斯说:“差分放大传感，换句话说，放大肌肉电流和耳道扭曲，同时过滤掉外部信号，填补了研究的空白。”“有了这项技术，我们还可以读取身体其他部位的活动，并将它们与外部信号分开:这为我们开辟了更多的可能性，包括在工业4.0中机器的补充操作。”
如需更多信息，请访问https://www.fraunhofer.de．
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