Кіріспе

Компьютерлік ғылым және тілдік технологиядағы тақырып. Жесттерді тану – адамның қимыл-қозғалыстарын тану және түсіндірумен айналысатын компьютерлік ғылым мен тілдік технологиядағы зерттеулер мен даму саласы. Компьютерлік көрудің бір саласы болып табылатын ол, қимыл-қозғалыстарды түсіндіру үшін математикалық алгоритмдерді пайдаланады. Жесттерді тану компьютерлерге адам дене тілін жақсырақ түсінуге және интерпретациялауға жол ашады, бұл мүмкіндік бұрын мәтін немесе графикалық (GUI) интерфейстері арқылы қол жеткізе алмаған еді. Қимыл-қозғалыстар кез келген дене қозғалысынан немесе күйінен туындауы мүмкін, бірақ көбінесе бет-әлпеттен немесе қолдардан басталады. Осы саланың бір бағыты – бет-әлпет пен қол қимылдары арқылы эмоцияларды тану. Пайдаланушылар құрылғыларды физикалық түрде тиіспей-ақ, оларды басқару немесе олармен өзара әрекеттесу үшін қарапайым қимыл-қозғалыстарды жасай алады. Камералар мен компьютерлік көру алгоритмдерін қолдана отырып, есімдер тілін түсіндіруге көптеген әрекеттер жасалды, алайда дене күйі, жүріс, қашықтық және адамның мінез-құлқының анықталуы мен танылуы да жесттерді тану әдістерінің пәні болып табылады.

Жүру түрлері

Компьютерлік интерфейстерде екі түрлі ым-ишара ажыратылады: біз онлайн ым-ишараларды қарастырамыз, оларды масштабтау және бұру сияқты тікелей манипуляциялар деп санауға болады, ал оффлайн ым-ишаралар керісінше, өзара әрекеттесу аяқталғаннан кейін өңделеді; мысалы, контексттік мәзірді іске қосу үшін шеңбер салынады. Оффлайн ым-ишаралар: пайдаланушының нысанмен әрекеттесуінен кейін өңделетін ым-ишаралар. Мәселен, мәзірді қосуға арналған ым-ишара. Онлайн ым-ишаралар: тікелей манипуляцияға арналған ым-ишаралар. Олар нақты нысанды масштабтау немесе бұру үшін қолданылады.

Қол тигізбейтін интерфейс

Қолмен жанаспайтын пайдаланушы интерфейсі (TUI) – пернетақтаға, тышқанға немесе экранға тиместен дене қозғалысы мен әрекеттері арқылы басқарылатын, дамып келе жатқан технологияның бір түрі.

Қол тигізбейтін технология түрлері

Интерфейстің осы түрін пайдаланатын бірнеше құрылғылар бар, мысалы смартфондар, ноутбуктер, ойындар, теледидарлар және музыкалық жабдықтар. Сенсорлық интерфейстің бір түрі компанияның келушілерді басқару жүйесін іске қосу үшін смартфонның Bluetooth байланысын пайдаланады. Бұл ыңғайлы болу үшін немесе COVID-19 пандемиясы сияқты, потенциалды жұқұрту көзіне тиіспеу үшін интерфейске қол тигізу қажеттігін жояды.

Алгоритмдер

Кіріс деректерінің типіне байланысты, әрекетті түсіндіру тәсілі әртүрлі болуы мүмкін. Дегенмен, көптеген техникалар 3D координаттар жүйесінде ұсынылған негізгі нүктелерге сүйенеді. Осы нүктелердің салыстырмалы қозғалысын негізге ала отырып, әрекет кіріс деректерінің сапасы мен алгоритмнің тәсіліне байланысты жоғары дәлдікпен анықталуы мүмкін. Дене қозғалыстарын түсіндіру үшін, оларды ортақ қасиеттеріне және қозғалыстар білдіретін мәніне сәйкес жіктеу қажет. Мысалы, қол тілінде әрбір әрекет сөз немесе сөз тіркесін көрсетеді. Әдебиеттерде әрекеттерді танудың екі негізгі тәсілі ажыратылады: 3D модельге негізделген және сыртқы түріне негізделген. Бірінші тәсіл дене мүшелерінің негізгі элементтері туралы 3D ақпаратты пайдаланып, алақанның орналасуы немесе буын бұрыштары сияқты маңызды параметрлерді алуға мүмкіндік береді. Одан туындаған көлемдік модельдер сияқты тәсілдер, есептеу қуаты тұрғысынан өте күшті болып шықты және нақты уақыт режимінде талдау үшін қосымша технологиялық дамуды қажет етеді. Балама ретінде, сыртқы түріне негізделген жүйелер тікелей түсіндіру үшін суреттерді немесе бейнелерді қолданады. Мұндай модельдерді өңдеу оңай, бірақ көбінесе адам-компьютерлік өзара әрекеттесу үшін қажетті жалпылықтан мүресіздік танытады.

3D модельге негізделген алгоритмдер

3D модельдеу әдісі көлемдік немесе қаңқалық модельдерді, тіпті олардың комбинациясын қолдануға мүмкіндік береді. Көлемдік әдістер компьютерлік анимация индустриясында және компьютерлік көру мақсатында кеңінен қолданылып келеді. Модельдер әдетте NURBS немесе көпбұрышты торлар сияқты күрделі 3D беттерден құрастырылады. Бұл әдістің кемшілігі – оның есептеу жүктемесі өте жоғары, ал нақты уақыт режимінде талдау жүргізетін жүйелер әлі де дамытылып жатыр. Қазіргі таңдағыда, адамның ең маңызды дене мүшелеріне (мысалы, қолдар мен мойынға цилиндрлер, басқа шар) қарапайым геометриялық нысандарды бейнелеу және олардың өзара әрекеттесуін талдау көбірек қызығушылық тудырады. Сонымен қатар, суперквадриктер және жалпыланған цилиндрлер сияқты абстрактілі құрылымдар дене мүшелерін шамалап бағалау үшін одан да ыңғайлы болуы мүмкін.

Сыртқы көрініске негізделген модельдер

Көрініске негізделген модельдер енді дене кеңістігін бейнелеуді қолданбайды, оның орнына параметрлерін тікелей кескіндер немесе бейнелерден, шаблондық деректер базасын пайдалана отырып анықтайды. Олардың кейбірінде адам дене мүшелерінің, әсіресе қолдардың 2D деформацияланатын шаблонды түрлері қолданылады. Деформацияланатын шаблондар – бұл объектінің контурындағы нүктелер жиынтығы, объектінің контурлық сызығын жуықтау үшін интерполяциялық түйіндер ретінде қолданылады. Ең қарапайым интерполяциялық функциялардың бірі – сызықтық, ол нүктелер жиынтығынан, нүктелік өзгеру параметрлерінен және сыртқы деформациядан орташа пішін құрайды. Бұл шаблонға негізделген модельдер көбінесе қолды қадағалау үшін қолданылады, бірақ қарапайым қимылдарды жіктеу үшін де пайдаланылуы мүмкін. Көрініске негізделген модельдерді қолдана отырып, қимылдарды анықтаудың екінші тәсілі – бейне тізбектерін қимыл шаблондары ретінде пайдалану. Бұл тәсілдің параметрлері – суреттердің өзі немесе олардан алынған белгілі бір ерекшеліктер. Көбінесе тек бір (моноскопиялық) немесе екі (стереоскопиялық) көрініс қолданылады.

Электромиографияға негізделген модельдер

Электромиография (ЭМГ) – денедегі бұлшықеттер тудыратын электр сигналдарын зерттеумен айналысады. Қол бұлшықеттерінен алынған деректерді жіктеу арқылы әрекетті анықтауға және осылайша сыртқы бағдарламалық қамтамасыздамаға қол қозғалысын жіберуге болады. Сондай-ақ, бас қозғалысын, бет әлпетін немесе көздің бағытын қадағалау үшін де қолданылады.

Әлеуметтік қабылдау

Тұтынушылардың ұялы телефондары мен смарт-сағаттар сияқты мобильді құрылғыларда қол жетерлік интерфейстерді қабылдаудың маңызды бір қиындығы – ым-ишаралық енгізудің әлеуметтік қабылдануымен байланысты мәселелер. Ым-ишаралар көптеген жаңа форматты компьютерлерде жылдам және нақты енгізуді жеңілдеткенімен, олардың қабылдануы мен пайдалылығы көбінесе техникалық емес, әлеуметтік факторлармен шектеледі. Сондықтан, ым-ишаралық енгізу әдістерін әзірлеушілер техникалық талаптарды және әртүрлі әлеуметтік жағдайларда қолданушылардың ым-ишаралар жасауға дайындығын теңестіруге ұмтылуы керек. Бұған қоса, әртүрлі құрылғылардың аппараттық құралдары мен сезіктендіру механизмдері әртүрлі ым-ишараларды тануға мүмкіндік береді.

Ұялы құрылғы

Мобильді және шағын форматты құрылғылардағы қол жестілері жиі инерциялық өлшеу бірліктері (IMU) сияқты қозғалыс сенсорларының болуымен қолдалады. Мұндай құрылғыларда қол жестілерін сезу, осы қозғалыс сенсорларымен танылатын қозғалыс негізгі қол жестілерін жасайтын пайдаланушыларға байланысты. Бұл, ықшам немесе аздаған қозғалысты қол жестілерінен сигналдарды түсіруді қиындатуы мүмкін, себебі оларды табиғи қозғалыстардан немесе шудан ажырату қиын болуы мүмкін. Пайдаланушылардың қол жестілерін қабылдауын зерттеу және оларды сынау барысында, зерттеушілер қолданыстағы технологияға ұқсас, әрбір қимылға жақын немесе ұнайтын қол жестілері пайдаланушылармен жақсы қабылданатынын, ал ерекше көрінетін, орындауға қолайсыз, байланысқа кедергі келтіретін немесе ерекше қозғалысты қажет ететін қол жестілерінен пайдаланушылар көбінесе бас тартатынын анықтады. Киілетін компьютерлермен өзара әрекеттесудегі маңызды мәселе – құрылғыны орналастыру және онымен өзара әрекеттесу орны. АҚШ және Оңтүстік Кореяда жүргізілген, үшінші тараптардың киілетін құрылғылармен өзара әрекеттесуге деген көзқарасын зерттеу, ерлер мен әйелдердің киілетін компьютерлерді пайдалану туралы түсініктерінің өзгеше екенін көрсетті, бұл дененің әлеуметтік тұрғыдан сезімтал саналатын әртүрлі аймақтарымен байланысты.

Қоғамдық қондырғылар

Қоғамдық қондырғылар, мысалы, интерактивті қоғамдық дисплейлер, ақпаратқа қол жеткізуге және мұражайлар, галереялар және театрлар сияқты қоғамдық орындарда интерактивті медианы көрсетуге мүмкіндік береді. Қоғамдық дисплейлер үшін сенсорлық экрандар жиі қолданылатын кіріс түрі болғанымен, қолдармен басқару интерфейстері гигиенаны жақсарту, қашықтықтан өзара әрекеттесу және оңай танылу сияқты қосымша артықшылықтар ұсынады және көрнекі өзара әрекеттесуге көмектеседі. Ал қолдың шаршауын анықтау үшін зерттеушілер "Тұтынылған төзімділік" деп аталатын әдіс әзірледі.