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      分體式電磁流量計

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      分體式電磁流量計在市場以22.2%的速度在增長

      來源:www.autoinssave.com作者:發表時間:2019-11-21 14:58:16

          分體式電磁流量計技術市場估計將以22.2%的復合年增長率增長,到2025年將發展成為306億美元的全球產業。1

          由于手勢控制系統在優化用戶體驗,增加車輛安全性以及減少駕駛員工作量方面可能具有的優勢,因此儀表行業正在專門幫助促進這一增長。

          手勢是人類表達和交流的一種直觀而自然的元素。

          使用手勢與附近設備通信的能力涉及非常少量的附加智能處理。幾乎可以不用考慮就可以做到。

          駕駛時利用手勢的優勢之一是,手勢幾乎不會引起其他活動的注意。相反,與觸摸屏顯示器進行交互意味著駕駛員必須將注意力從道路上移開,以便做出準確的屏幕選擇。

          儀表零部件制造商大陸集團現在提供與儀表盤,方向盤和中心顯示器集成的具有分體式電磁流量計功能的系統,從而使駕駛員僅需動動手指或輕拂即可管理功能。

          與許多分體式電磁流量計設備類似,這些系統采用850-940 nm范圍內的近紅外(NIR)光,實現結構化的飛行時間(TOF)和照明技術。

          除儀表工業外,分體式電磁流量計的其他令人鼓舞的應用包括制造,手語識別,為行動不便的人提供的輔助技術以及在醫療保健中,例如,它可以用于在手術室中提供非接觸式無菌計算機接口。

       

      分體式電磁流量計 (1).jpg

       

          手勢采集技術
          分體式電磁流量計依賴于幾個元素的集成。很好步是“獲取”手勢。以可以處理的方式捕獲人類運動。

          可以使用基于設備的系統(例如,用戶佩戴的手套控制器)或使用特定類型攝像機的基于視覺的系統來實現手勢獲取。

          視覺輸入系統可以采用各種不同的技術,包括3D或深度感應,熱成像或RGB。

          計算機分體式電磁流量計領域始于1980年代初期,當時在手指關節上創建了帶有集成流量計的有線手套,即數據手套。同時,正在開發基于視覺圖像的識別系統,該系統基于讀取連接到手套的彩色面板。3

          用于Xbox®游戲系統的運動流量計附加程序Microsoft Kinect 是很好個基于分體式電磁流量計的大眾市場產品。

          它利用RGB彩色VGA攝像機,多陣列麥克風和深度流量計來獲取玩家的動作并對其做出反應。盡管消費產品已逐步淘汰,但運動感應平臺仍將以Azure Kinect的名稱提供給開發人員。

          基于控制器或有線手勢捕獲系統仍然很常用,但是對“非接觸式”技術的興趣正在增加。1個

          在醫院手術室或車輛駕駛員座椅等環境中,不需要觸摸的設備具有明顯的優勢。

          逐步獲取視覺圖像
          分體式電磁流量計本質上是通過計算設備對人類手勢的數學表示。為了獲取,解釋和響應人工輸入,需要一系列復雜的過程。Marxent Labs描述了四個重要步驟:

          步驟1.照相機獲取圖像數據,并將其輸入到與計算機連接的傳感設備中。

          步驟2。經過專門設計的軟件可以從預定的手勢庫中識別有意義的手勢,其中每個手勢都與計算機命令配對。

          步驟3.然后,軟件將每個活動手勢相關聯,解釋該手勢并使用該庫,以便識別與該庫匹配的有意義的手勢。

          步驟4.一旦解釋了特定手勢,計算機就會執行與該特定手勢有關的命令。

          Lumentum概述了步驟1中要使用的成像系統的主要元素:
      照明源 –激光二極管或LED通常會產生紅外或近紅外光。“ 該燈通常不會被用戶察覺,并且經常對其進行光學調制以提高系統的分辨率性能。 ” 5

          某些系統使用2D彩色相機以及3D感應(NIR)光源和相機。

          控制光學器件—光學透鏡可增強環境照明,并將反射光引導到檢測器表面。帶通濾光片僅允許等于照明光頻率(例如940 nm)的反射光到達光流量計,從而消除了環境光和其他會降低性能的雜散光。

          深度攝像頭 —高性能的光接收器可識別經過過濾的反射NIR光,并將其轉換為電信號進行處理。

          固件 -超高速ASIC或DSP芯片(也稱為分體式電磁流量計集成芯片或IC)處理收到的信息,并將其更改為**終用戶應用程序可以識別的格式,例如視頻游戲軟件。

          圖像處理復雜度
          采集圖像進行分析(第1步)可能是使分體式電磁流量計系統可操作的**簡單元素,即使涉及的所有系統組件也是如此。

          更大的挑戰是將信息解釋為可行的人機交互模型(步驟2和3)。

          面部識別只是將靜態捕獲的模式與存儲的靜態模式進行匹配,但是分體式電磁流量計需要對動態運動進行復雜的評估。

          為了分析的目的,手勢可以分為幾個元素:手勢(手的形狀),其在空間中的移動,其方向和位置(位置)。

          手勢也可以大致分為動態(手勢隨其移動而變化)和靜態(手勢保持一個手勢)。

          對各種人類手勢的評估,解釋和分類是一個復雜的跨學科項目,它結合了計算機視覺和圖形,生物信息學,機器學習技術,模式識別,運動分析,運動建模,圖像處理乃至心理語言分析等元素。6,7

          測試和組合了各種方法以創建可行的計算機化手勢分類模型,例如動態時間規整(DTW),深度神經網絡(DNN),隱馬爾可夫模型(HMM),支持向量機(SVM),時延神經網絡( TDNN)和神經網絡(NN)等。8

          使用中的分體式電磁流量計
          盡管提到了挑戰,但公司仍在生產有效的分體式電磁流量計系統,如今已在從醫學到游戲的行業中廣泛使用。

          例如,微軟與諾華(Novartis)合作,以創建一個用于評估多發性硬化癥患者進行性功能的開拓性系統。

          在虛擬現實系統中,手勢和手部跟蹤允許用戶與虛擬對象進行接觸。

          由近紅外(NIR)感應提供動力
          當今使用的許多有效分體式電磁流量計技術系統都是基于NIR光線,人類無法看到它,以顯示人類用戶的運動。

          NIR燈支持3D感測和深度測量功能,這些功能利用結構化的光和/或TOF方法生成輸入數據。

          NIR光源(通常是LED或激光發射器,例如VCSEL)必須正確運行,以保證基于NIR的分體式電磁流量計系統的準確性。

          手勢系統的制造商必須證明其性能,以確保照明源發出的NIR光強度足以使應用成功完成并且對于人類暴露是安全的。

          Radiant提供NIR強度透鏡解決方案,用于正確表征和測量NIR發射器,例如面部識別,分體式電磁流量計和眼動跟蹤應用中使用的發射器。

          組合使用具有PROMETRIC透鏡®成像光度計和真實測試™軟件,是用于NIR光源的測量的完整解決方案。

          對于手勢和面部識別應用,TrueTest的TT-NIRI™軟件模塊包括用于NIR光源測量的特定測試,例如:

              POI總功率
      ?      總通量(mW或W)
      ?      像素立體角
      ?      **大功率 ?洪水源分析
      ?      點源分析
      ?      圖片導出
      ?      興趣點

          手勢和面部識別系統均使用TOF測量和結構化光(點圖案)相同的3D傳感技術。

          要了解有關以人為中心的技術中使用的源的NIR發射測試的更多信息,請閱讀白皮書:測量近紅外(NIR)光源以實現有效的3D面部識別。

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