手势计算技术的发展研究.docVIP

手势计算技术的发展研究 [摘 要] 2012年新媒体联盟nmc发布的必威体育精装版《地平线报告》指出，未来五年“基于手势计算技术”将是影响教育信息化发展的关键技术之一，并将在4到5年内被全世界教育机构广泛使用。本文以探索手势计算技术未来五年的发展前景为出发点，对近几年来国内外手势计算技术的内涵及发展现状、手势计算技术的关键技术及主要实现难点进行简单的概述。最后，总结手势计算技术未来的发展趋势、应用领域和研究价值。 [关键字] 手势计算； 地平线报告； 虚拟现实； k-12 [中图分类号] g434 [文献标志码] a [作者简介] 李建珍（1967—），男，甘肃秦安人。教授，主要从事信息技术与教育研究。e-mail：li-jianzhen@163.com。 前 言 “新媒体联盟nmc（new media consortium）是由全球近300个来自不同国家和地区的高校、博物馆、学习中心、基金会等领先学习机构组成，致力于促进信息技术在教育（尤其是高等教育）中的研究和运用，总部位于美国得克萨斯州的奥斯汀。”[1]2002年，国际“新媒体联盟nmc”启动实施“地平线项目（the horizon project）”，其评估的标准是新兴信息技术进入教育主流性应用的潜能，通过质性研究，在每年的3月份左右以报告的形式，向学习机构提出关于技术展望、关键趋势和重要挑战等三方面的研究分析，并力求实现研究和实践的互动。[2] 目前，《horizon report》成为预测教育信息化发展趋势的主要信息来源。“《horizon report 》2011年2月和2012年（高等教育版）发布两次关于新兴技术的研究报告中预示了手势计算技术不可阻挡的趋势。”《horizon report》的确定过程是：首先，horizon项目顾问委员会通过大量的文献研究和甄选，确定影响教育中教学、学习、研究和创新的主要因素。[3]然后，分析和讨论对教育及相关实践有潜在影响的50多种新技术。最后，根据其对教育的影响程度排序，最终确定了《horizon report》中六项关键的新技术。 “这六项关键技术分别适用于基础教育、初等教育和高等教育，主要分为三个阶段（近期：1年内，中期：2～3年，远期：4～5年）。”[4]当然，这六项关键技术也是教育技术在2012年至2017年间发展的主要技术指标。《horizon report》中就每一个关键技术对应了大量的案例。 2012年《horizon report》包括三部分内容，“在未来五年（2012—2017年）推动教育信息化发展的核心趋势”、“未来教育信息化面对的重要挑战”、“影响未来教育发展的关键技术”；而这些关键技术已经开始变革着当下教育环境和教育模式，例如，最近一段时间，国内很多学者都在关注一个新的教学模式：颠倒的课堂，其思想是改变传统的教学模式。 表1所示，智能化人机交互技术从2008年《horizon report》开始提出，2010年，提出“基于手势计算技术”，到2012年高等教育版本的《horizon report》，连续三次将其列为远期（从现在起4到5年）潜在影响教育信息化发展的关键技术。但是，目前手势计算的研究还处于理论不完整、实践不成熟的窘迫阶段。如何让手势计算真正走入我们的生活才是我们面临的重要挑战。 自2001 年以来， 以mit （美国麻省理工学院）为代表的开放课程的兴起，我们不断接触呈现在全球视野下的各种公开课，如ted演讲集，基本控制在20分钟内的课程。这些开放的、共享的资源总能激发的是一个民族的创新教育。在2010年的一个ted公开课中，奥布朗工业公司研究员介绍了他所设计的电影虚拟接口，称为“g-speak”。[5]该公司首席科学家约翰·乌德科夫勒（john underkoffler）说：“人手是世界上最复杂的操作工具。我们的想法是扔掉鼠标，让手取代它的全部作用。”这套系统要素有三点：“手势输入和输出、网络重组和现实界像素。”并被发明者称为自1984年第一个计算机界面发明以来最重要的一步。[6]他向全世界展示了手势控制电脑画面的变动和旋转，给我们带来了视觉的冲击和对这门技术未来发展的信心。 一、手势计算技术概述 （一）手势计算的定义 “手势”（gesture）是一种灵活、自然、直观的人机交互手段，它的运动轨迹存在于三维空间中。国内学者把手势定义为：“手势是人手或者手和手臂结合所产生的各种姿势和动作。”[7]包括静态手势和动态手势两种。静态手势对应空间里的一个点，而动态手势对应着手势在参数空间里的运动轨迹，是一个变量。它们对应着不同的技术支持。 基于手势计算技术在当前是一个比较新的研究课题，大量的研究集中在基于视频的手势识别技术，主要是由于手势计算才刚刚被大家重视，近年来研究渐增。笔者以