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[入门教程] 手势识别类的传感器也有翻身把歌唱的一天(SEN0285)

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本帖最后由 屌丝王小明 于 2019-10-16 11:53 编辑

开头胡扯:某天,心血来潮的我,决定重拾起画笔,画一幅极简主义的大作。对,就是下面这幅

DSC_1809.JPG

    画是由几个部分构成。画面的右下方,是一些在虚空里排列得极度规整的灰色小方块;往左边的这个区域是在虚空里排列得同样规整的彩色小方块;再过去就是比较久远的动植物了,比如倒在地上的恐龙,恐龙的身体上也开始出现网格线了,也即将变成小方块;再往左,是人类社会的产物,有宗教,有政党王朝,有想象出来的符号,有语言与文字,有电灯泡,有我们总结出的物理规律,有艺术,有建筑,有计算机、手机、互联网,有最精准的原子钟,这些人类文明的杰作,被一一摆放在那里;再往左,是一位老人,她正面对着儿子儿媳,老人反复地向儿子儿媳甩手背,无奈地表达着“你们走吧,不用管我”的意思;画面上方,是一群围着火堆取暖的孩子,其中的一个小孩就像发现了新大陆一样,朝着这边道别的儿子儿媳招手,示意他俩赶快过去,那个是他俩的孩子,而那个火堆底部燃烧的柴,燃烧的地方也开始渐渐变成小方块;画面正中是一个正在回首望向画外的人;再往左,是络绎不绝地往高处走的人群;画面左上角,是一个最靠前的孩子,他半跪在地上,拿着望远镜朝前方看去。

    这幅画本来打算用AI软件来画的,画成2.5D的风格,多彩配色,最后再打印装框,挂家里墙上当装饰品的。无奈我不会用AI之类的画图软件,后来去问淘宝那边代画画的,又发现囊中羞涩。最后,迫于无奈,只好自己亲自动笔,成就这幅大作。它让我联想到刘慈欣在《三体3:死神永生》里的关于空间降维的比喻——池塘里的水在不断地干涸。上面这幅稀奇古怪的画,也被我取了一个稀奇古怪的名字——《熵》。

    有天,我又开始了民科的日常肤浅思考。热的东西为什么会变冷呢?高势能的物体为什么要坠落下来,变成低势能的物体呢?于是我自作主张,强行地去揣度上帝老头的想法——上帝可能爱好“平均”吧。一个温度高的物体,会变冷,是因为上帝老头爱好“平均”,温度高的物体会被周围温度低的物体瓜分掉热量,最终变成常温。一个具有高势能或动能的物体,因为上帝老头爱好“平均”,所以高势能高动能会被迫释放,由其他回归到常态的能量状态。我心想,这样解释的话好像说得过去,暗自欣喜。后来,我把“上帝老头爱好“平均””这条,用在人类活动里,似乎好像也有印证,比如那句我很喜欢的古话——“木秀于山林,风必催之”;还有,要是人群里有一个人、或者一小群人特别富有,财富数值高出大家特别多,并且如果他们不编造出自己是“天选之人、天子”这样故事的话,那么就会出现“农民翻身把歌唱”的历史故事。

    后来,我继续思考“上帝老头爱好“平均””这句话,好像有更精简的表达方式。我发现我们这个世界,好像存在着一种规律,关于对这个规律的描述词语我找了很久,都没有找到,于是我就擅作主张,自己DIY了一个词来描述它——势晕。

    势晕,势是能量、规律,晕是渐变的意思。在我之前写的文章里,阐述出我们这个世界的各种物理规律是相互制衡的,牵一发就会动全身的猜测,这就像是你正在打出一拳时,打出一拳这个动作,表面上看起来完成得很轻松,但这里面牵扯到了特别多的变化,说得文艺一点就是——世界因你一举一动而改变。现在用“势晕”这个词来解释就很精简了——你出拳这个动作的势,从你开始出拳的那一瞬间,就在这个世界里慢慢晕开了。“势晕”也同样可以用来解释“上帝老头爱好“平均””这句话。

    关于上面提到的“热为什么会变冷”,后来我在李永乐老师与其他做科普的老师那里看到了关于“熵”的视频。前辈们还是很厉害,他们发现“热最终都会变冷”这个现象,为了描述它,为它取了个名字叫做“熵”,并表示“熵增”是我们这世界的最基本的规则之一,就如同“时间只会单向往前流逝”这条规则一样。总结起来,他们喜欢说“熵”是混乱程度的意思,而“熵增”一词也就是混乱程度会不断增加的意思。通俗点比喻就是,当你看见自己的卧室已经到处都是乱扔的衣服鞋袜和日常用品的时候,这个时候卧室的“熵值”就比较高,也就是混乱程度高,你实在忍受不下去了,于是就做了一次大扫除并整理了乱扔的各种物品,房间就变得十分整洁干净了,这时房间的“熵值”就降低了,但是随着时间一天天过去,你的房间还是逃不过再次变得乱糟糟的命运,这就是“熵增”。物理学家们总结出的就是我们的宇宙的熵会不断地增加,热水永远都会变冷。我们站在人类的角度来思考,以前人们会在冬天,通过燃烧木头来维持体温,还会通过吃食物来提供身体所需的能量,如果说“混乱”的反义词就是“整齐”的话,人类本身就是这个世界造出的十分“整齐”的作品了,像人类这般“整齐”的事物,也被叫做“低熵体”,在一个熵增的世界里,低熵体只有通过不断地改变其他物体的熵值,比如说烧掉木柴、吃掉并分解食物,让食物释放出能量等等举措,升高其他物体的熵值来维持人类自身的低熵状态。如果你不吃不喝了,没几天时间,你就会死掉,然后你的身体,就会跟着大自然一起熵增了,渐渐变得混乱,最终变成灰与泥土,被风给吹散。人类就像是一群不断往前接力跑的运动员,他们被熵增给吓坏了,他们借助改变其他低熵体的熵值的办法,使得自己逃离熵增的命运,人类怎么接力的呢?靠的是繁衍。新生命会接过我们的棒子,继续前进。可是“熵增”这个恶魔,并非仅仅从我们后方杀来,并不是我们跑得足够快、足够远就能够摆脱掉它,熵增瓦解的其实是整个世界,它熄灭掉的并不是太阳系的这一颗太阳,而是所有的太阳都将会熄灭,它让所有的低熵体都逃不掉回归混乱的命运。最后,我们千万年后的后辈孩子会烧掉了世界里最后一根还未熵增的木柴来取暖,在那之后就再无低熵物体可被利用,人类自身也不得不赤手空拳地参与到整个世界的熵增大进程里。世界的最终命运结果就是——热寂。

    其实他们喜欢说,热寂就是这个世界混乱度到达最大的时候。但是我肤浅地认为,热寂反而是这个世界最整齐、熵值最低的时候,再不会有能量的流动,再没有任何变化会发生,再也不存在熵值不同的物体。一切都整整齐齐、井然有序。这势,似乎晕到了极限。

    以上这些啰啰嗦嗦,就是对我上面那幅手残画作的解释。

【正文】

    回归正题,今天我拿到了一款DFROBOT出品的炸裂产品——手势识别传感器(SEN0285),它就是下图这个样子。经过一段时间的使用之后,我的结论就是——它必将是一款经典作品。此次,我务必要吹爆它。为了吹爆它,我不得不用DFROBOT之前出的2款手势识别传感器作为“祭品”,以此来迎接“新皇(SEN0285)的登基”——3款DFROBOT家的手势识别传感器大横比:

Fih_PMqbO2j3UzkZwdOroahqCFdN.jpg

    手势识别,一直都是自带科幻、酷炫属性的,在科幻大片与未来畅想的作品里,手势识别类的技术,是免不了出场炫技的。当我抱着跪舔黑科技的心态,试玩了的各类手势识别传感器后,才发现现实的骨感。崩溃,怎么会这么难用啊?首先是识别不准,我标准地往前挥手,竟然会偶尔出现向右的识别结果;再一个是识别缓慢,这点尤为致命,假如你想用那些手势识别传感器在家里做一个开关灯的控制器,本想在客人面前装X炫耀自己做的未来家居产品,结果,手在那里画完,然后你就与客人四目相对......俗话说“最怕空气突然安静”,你跟客人尴尬地挨过了漫长的几秒钟,灯才亮起来,这叫你作何感想啊。以前的那些手势识别传感器,在我这里讨不了好,一直被定义成“玩一下就可以吃灰了”的类型,要想用它们做出不错的作品,根本不现实。直到这款SEN0285的出现,它终于带领着手势识别大家族,农民翻身把歌唱了,终于为手势传感器正名——我们手势识别传感器也是可以很牛的。

    这里,我想谈谈,我心目中理想的手势识别是什么样子的。手势识别传感器,是一种怎样的定位呢?
    首先,它是一种操控类的传感器,它必须非常靠谱。操控类,平时接触得最多的就是按键开关,比如咱们家里墙壁上的顶灯开关,当你在按下它的时候,它会非常靠谱地将灯打开或关闭。对,首先手势识别传感器得是靠谱的,我向上挥手1万次,它就得给我报1万次的“上”,绝不能期间给我报出1次“左”。1万次的靠谱就是靠谱;9999次靠谱,1次不靠谱,那就是不靠谱。我们人这种的生物,一旦发现某个东西不靠谱,那么这个东西恐怕就命不久矣了。
    再者,它的识别一定要迅速。上文开关灯的例子,如果你画完手势,等3秒才给识别出,那么它的归宿一定是垃圾筒。当你大张旗鼓地做出一个东西,却发现还没有墙壁上的开关好用,肯定给你气得发狂。墙上的开关你一旦按下,信号就以近光速在电线里传输到达灯泡那里,“唰”地一下照亮整个房间,这般果断快速的反馈和体验,简直完虐了“3秒后亮灯”。
    还有,前面两点是比较容易想到的,还有些比较隐晦的特性。我们就从别人的产品里面来找答案吧。索尼大法的耳机——WH-1000XM3

timg (1).jpg

    它是一款主动降噪耳机,什么叫做主动降噪呢?环境噪音其实也是声波的一种,坐地铁坐飞机就能很强烈地感受到它们的存在。噪音到达我们的耳朵,振动耳膜,我们就听到了噪音。主动降噪技术,大致可以理解为,当噪音到达我们耳机里的降噪芯片的时候,降噪芯片会迅速地分析它,并立即发出一个相反的波形出来。大家都知道波存在波峰和波谷,当它俩相遇时就会出现相互抵消的现象,所以发射一个相反的波形,就能将噪音的波形给抵消抹平,我们就听不见噪音了。这款WH-1000XM3上就用到了类似的手势识别的操控,应该是类似于电场传感的技术。我们对这里面的交互进行分析下,来寻找我们的答案:

O1CN01oS4hQq1KlvoZtDzo0_!!782731205.jpg

    就拿其中左划右划切换歌曲的功能来讲,我首先会先把手指,贴在耳机罩的正中,然后往右划,进行切歌;如果要调解音量的话,我会把手指贴在耳机罩中心,然后往上一划。这个交互方式其实很有讲究。现在我们设想索尼这款耳机,里面使用的是我们通常意义的手势识别传感器,现在你想去通过手势进行切歌。怎么操作呢?你肯定会有疑惑,应该从什么地方开始画手势?又是在什么时候结束呢?。对,就是这个点!这是当前手势识别传感器的通病,人们怎么去知道他们从什么时候、什么位置开始画手势就是有效的?传感器又是在什么时候开始识别手势的?到什么位置就是画手势的结束呢?这些标志点位是模糊的,给使用者的感受就是这是一个不明朗、没有一个标准的操控规则。回到索尼这款交互设计上,当你把手指贴在耳罩上时——识别开始,当你划动手指时——识别进行,当手指划动到最后离开耳机罩时——识别完成,然后耳机会给出正确的响应。整个过程,每个标志的时间点都有,操作过程明朗且有章法。就像在驾校里学习时,驾校老师会告诉你在什么点位开始倒车,在什么点位要迅速打完方向盘。我心目中的手势传感器,最后这个特点就是——操作过程一定要有对应的标志点位。这个标志点位可能是一种规则,比如“贴在耳罩中心位置后再往右划出”;也可能是一种反馈,比如“当你看见传感器上红灯亮起的时候往左挥手”,“当你感受到手机振动的时候再往下用力摁屏幕呼出3Dtouch”。
    以上就是我心目中完美的手势识别传感器应该有的特性。

    接下来就开始横比三款手势识别传感器,见证“新皇登基”。我将一些参数做了一个表格,后边咱们再单独说使用感受

TIM截图20191011114349.jpg

    总结一下表格内的参数,SEN0285价格是最便宜的,只要60元。
    SEN0285是对红外光反射回来的形态进行分析,判断出此刻的手势,它与SEN0187一样,都需要将传感器部分暴露在外。制作时,为了美化外观,可使用透明材质,譬如亚克力、PC等材料作为外壳;SEN0202的近电场感应,在制作时,装置的外壳选择性与场景更多,比如放在2mm左右的不透明外壳下也不影响其功能。
    手势方面SEN0285以7种手势领先,7种手势都比较实用,而SEN0202的顺逆时针画圈手势识别也会有其独特的应用场景,比如调光亮度、光颜色、音量大小等。
    识别距离方面,SEN0285完胜其他两款,默认20cm的识别距离,0-30cm范围可调节,首先不说它最远可达30cm识别距离这点,单纯识别距离范围可以调节这点,就打得其他两款站不起来,这功能相当于是可以限制住SEN0285能识别到最远距离,比如让它只识别5cm以内的手势,这样可以防止平时无意识的误触发,减少误触发是一个多么重要的体验啊。
    接线方面,SEN0285是4线Gravity接口,接线十分方便,且只占用2个IO口,其他两款接线就得一根根地去接了,并且占用端口相对较多。
    额外功能方面,SEN0285带有5个触摸按键,十分实用,而SEN0187的环境光检测、测距功能跟手势操控类传感器都不沾边,使用场景少,不如SEN0285实在;而SEN0202则没有额外功能,贵得很傲娇。

    三款传感器放在一起实际尺寸如下
TIM图片20191010174734.jpg

附上三款的链接地址:


    以上是对书面参数的横比,下面来说一下实际使用感受。为了大家能感受一下,我对手势识别类传感器,情感从崩溃到意外再到震惊的变化,我们先从两款“祭品”开始说使用感受,让SEN0285这位英雄压轴登场:

SEN0187:
正常挥手时,识别存在特别频繁的识别错误——出现“NONE”

none.gif

SEN0187慢速出现none.jpg

较快速地挥手(gif图删减了帧数,所以看着手速很快,但实际只比普通的挥手快了一点,所以叫较快速),产品资料示例程序直接崩溃了,不再识别任何手势

bengkui.gif

SEN0187快速崩溃.jpg

SEN0202:
识别左右慢速挥手的过程中,出现无法识别的情况,我实际整体挥了10来下的样子,实际只识别到了4次

shibulezuoyou.gif

SEN0202左右识别不出.jpg

识别转圈的时候,我画了6到7个圈左右,然后它只识别到3个“cw”,刚开始画的3-4个圈是完全识别不到,之后的画圈才能识别出。每次都需要先画3-4圈后,才能得到及时的反馈。这个串口输出结果最后还输出了两个误触识别,当时我离得还算比较远在编辑手机视频:

zhuanquan.gif

SEN0202画圈加误触.jpg

下面,力挽狂澜的英雄——SEN0285,该它上场了:
慢速的挥手,咱们就不看了,完全不在话下啊,识别结果极度靠谱。
咱们直接进入“前方高能”:
【逐渐快速左右挥手视频】

【超快速左右挥手视频】

【上拉下压手势视频】

    这是上下手势串口打印的数据,当我们手在20cm内的时候,咱们上拉和下压就会输出“up”和“down”,如果我们上拉的时候离开了20cm,或者手势画完手缩了回来,就会显示出“pull and remove”
SEN0285上下快速和离开.jpg

    被SEN0285的强悍给震撼到了吗?超快速挥手时,手都给我挥酸了,那个速度已经达到我的挥手速度的极限了。三款手势识别传感器使用下来的感受就是,不管以前的手势识别家族的成员如何废,这次的SEN0285确实是以一己之力,力挽狂澜,给手势识别家族正了名。这款SEN0285,已经完全可以作为一款严肃的操控传感器来使用了,任何场景都不在话下,不管是用在家里的控制下开关灯,还是用在商业上一些体感互动装置上。以后我自己的很多小制作,恐怕经常会有它的身影了。

    在最后,我总结一下。SEN0285已经很完美了,上文里我提到的三个特性,1.靠谱,我在正常速度挥手下,我左右挥了多少下,它就识别到了多少次,相当地惊艳。很显然,很多人愿意使用它来作为严肃作品的控制传感器,它是靠谱的。2.快速,每次流畅的手势下,SEN0285都是几乎没有延迟地识别出了当前手势,它是相当的快速,再也不用等3秒开灯了。在此基础上,在超快速挥手的实验中,它爆发出的实力,只能用震惊来形容,我那么快的挥手,它识别速度依然跟上,完全没有落下,并且识别还依旧那么靠谱,我现在都不知道它的极限在哪里,震撼!
    我其实想多谈一下这第3个特性——手势识别过程中的标志点位,很遗憾,SEN0285它上面没有这样的特性,如果我们自己再动动手,去原始数据里翻找出手势识别开始的标志数据,再给它焊接上一个LED灯作为识别过程的视觉反馈,也能做出第3个特性来。SEN0285自身没有这样的特性,但是!但是!塞翁失马焉知非福!SEN0285没有第3个特性,它却拥有了更多的可能性、可玩性!

    1.SEN0285它拥有如此强悍的性能,可以不用再局限在“手势识别”上面,它能如此快速地识别出手势的上下左右,它完全可以作为一个“手速传感器”来使用,在面包板上搭配个屏幕,屏幕显示出手速的挥动频率值,它完全可以作为你和你朋友比赛“手速”的小装置。

    2.SEN0285它可以识别出挥手的速度快慢这一点,也可以用在其他游戏上来,比如《飞翔的小鸟》,你挥手快了,小鸟就飞得高,你挥手慢或者不挥手,小鸟就开始下降或者持平,以此来越过障碍物。

timg (2).jpg

    3. 有听过《如果我是DJ,你会爱我吗?》这首歌吗,没有听过的可以听听,只有那些有魅力的人,比如像DJ,才能写出这样脍炙人口的歌曲。你难道不想用SEN0285做一个打碟机?那样,自己每天都可以在家里努力练习打碟了。


timg (3).jpg

    4.如果嫌手掌大了,用单根手指也是可以做出准确的操作的。

    5.如果觉得单手操作不过瘾,那就双手一起上吧,咱们将传感器转动到合适的角度,左手控制上、下挥动,右手控制左、右挥动,同时让两只手都参与进来。又会产生出怎样有趣制作呢?更多的可能性等待大家一起来发掘。

TIM图片20191011161557.jpg

KIKIYA  管理员

发表于 2019-10-11 18:02:06

你现在写东西···字越来越多了····密密麻麻的
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屌丝王小明  初级技匠
 楼主|

发表于 2019-10-11 18:08:37

KIKIYA 发表于 2019-10-11 18:02
你现在写东西···字越来越多了····密密麻麻的

写的都是些灌水的话,也不好配太多图
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rzyzzxw  版主

发表于 2019-10-11 18:41:49

还有画的确不错
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屌丝王小明  初级技匠
 楼主|

发表于 2019-10-11 18:51:37


表示震惊
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Tarzen  见习技师 来自手机

发表于 2019-10-12 07:07:44

屌丝王小明 发表于 2019-10-11 18:08
写的都是些灌水的话,也不好配太多图

我感觉先把三体系列先通读一遍,搞清楚了,再来理解本文才好,开头部分已经把我震撼住了
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Tarzen  见习技师 来自手机

发表于 2019-10-12 07:10:28

屌丝王小明 发表于 2019-10-11 18:08
写的都是些灌水的话,也不好配太多图

我感觉先把三体系列先通读一遍,搞清楚了,再来理解本文才好,开头部分已经把我震撼住了
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szjuliet  版主

发表于 2019-10-12 09:09:40

大神就是大神,每一个帖子都让人震惊,膜拜,恍然大悟,让我们读贴的人心情像坐过山车一样爽!
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chenhanzhong  中级技师

发表于 2019-10-12 09:10:22

写得很用心,赞。
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EVE  初级技匠

发表于 2019-10-12 09:37:53

看完了只想说,真能写!
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jeans  中级技师

发表于 2019-10-12 09:46:28

买买买!  我买还不行吗?
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屌丝王小明  初级技匠
 楼主|

发表于 2019-10-12 12:01:38

本帖最后由 屌丝王小明 于 2019-10-12 12:04 编辑
Tarzen 发表于 2019-10-12 07:07
我感觉先把三体系列先通读一遍,搞清楚了,再来理解本文才好,开头部分已经把我震撼住了 ...

自己浅薄的见识与思考角度都存在着很大的局限性,文字内容难免有很多不对的地方【抱拳】
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屌丝王小明  初级技匠
 楼主|

发表于 2019-10-12 12:04:33

szjuliet 发表于 2019-10-12 09:09
大神就是大神,每一个帖子都让人震惊,膜拜,恍然大悟,让我们读贴的人心情像坐过山车一样爽! ...

坐井观天的一家之言而已,局限性比较大。不过能让你感觉像是坐过山车,这帖子也算是值了,哈哈
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屌丝王小明  初级技匠
 楼主|

发表于 2019-10-12 12:06:38

EVE 发表于 2019-10-12 09:37
看完了只想说,真能写!

我还以为这样密密麻麻的帖子没人看呢,看完已经是很大的肯定了。感谢感谢
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屌丝王小明  初级技匠
 楼主|

发表于 2019-10-12 12:13:32

jeans 发表于 2019-10-12 09:46
买买买!  我买还不行吗?

就是等您这句话呢【滑稽】
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gray6666  高级技匠

发表于 2019-10-12 14:09:28

可以出本创客小说了
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屌丝王小明  初级技匠
 楼主|

发表于 2019-10-12 14:25:15

gray6666 发表于 2019-10-12 14:09
可以出本创客小说了

欸,有道理啊。感觉大家都喜欢看故事也,把故事里面穿插进相应的知识点,嘻嘻哈哈后又把知识给学了。
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ASH腻  管理员

发表于 2019-10-15 18:01:32

卧槽好能写 佩服
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屌丝王小明  初级技匠
 楼主|

发表于 2019-10-16 10:42:06

ASH腻 发表于 2019-10-15 18:01
卧槽好能写 佩服

新的标题和新的gif很赞,感谢感谢,学习了
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Evankoo  见习技师

发表于 2019-10-16 23:26:35

牛逼
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Evankoo  见习技师

发表于 2019-10-17 09:29:41

厉害
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