“开眼”看世界，激光雷达传感器在智能音箱中的应用

　　从智能温控器到智能音箱，物联网设备正在赢得消费者的青睐。只是，目前这些设备一般只带有有限的用户界面，通常是小型触摸屏和小按钮，或者依靠语音控制。此外，这些设备对周围环境知之甚少，无法了解周围发生的物体、人和活动。因此，一般情况下，人们若想与这些“智能”设备进行交互与沟通，可能会变得麻烦且繁琐。

      激光雷达传感器改善人类与智能设备的互动方式

　　随着传感器技术的发展，激光雷达传感器或许可以改善人类与智能设备的互动方式。

　　激光雷达传感器使用激光进行测距，可以有效的反射物体上的不可见光，并根据光线反射所需的时间来建立点云地图。虽然激光雷达传感器通常被用在自动驾驶汽车上，但同样也可以应用于无人机、机器人、无人船等物联网智能设备上。

　　激光雷达传感器配备物联网设备，将会在设备所在的表面上方提供一个广阔的、特设的传感平面。激光雷达传感器不但可以识别和跟踪各种对象，感知周围物体的形状、手指输入和判断用户的手势等；还可以跟踪用户并估计用户接下来会面对的方向，为用户提供新颖的交互式体验。

      激光雷达变成智能音箱的“眼睛”

　　5月7日，在ACM CHI 2019大会上，科研人员通过在智能音箱上部署激光雷达传感器进行了现场演示，利用激光雷达传感器通过丰富的触摸和对象感知来丰富用户体验。

　　在研究人员的现场演示中，装备有激光雷达传感器的智能音箱极大的提高了其交互性，应用程序也变得多种多样，例如可以使用手指和手进行手势输入（图1）；

图1

      或者智能音箱可以跟踪周围手机，自动识别出用户想要聆听的音乐（图2）。

图2

　　另外，新型智能音箱还可以预估人们面向哪个方向，因此当用户主动指向说话者的方向时，它可以优先考虑命令识别（图3）。

图3

　　而且在引入激光雷达传感器之后，智能音箱并不需要平整的表面，在另一个演示中，智能音箱可以通过集成在智能温控器中的激光雷达传感器来跟踪墙壁的运动，它可以识别敲击、滑动和墙壁上的圆周运动，有效地将表面变成一个扩展的控制垫。

　　真正引起人们关注的地方在于智能音箱如何使用激光雷达传感器识别对象。研究人员通过对传感器的训练，可以使智能音箱识别不同的厨房物体上，如秤和量杯，以及工具等车间物品。多步骤配和还可以使智能音箱利用激光雷达传感器跟踪正在完成的部件，使智能音箱自动前进。或者，可以将用户动作与口头请求联系起来以提供进一步的上下文提示，例如一边摇动量杯，一边同时询问“这里有多少盎司？”（图4）

图4

　　当然，激光雷达传感器确实有它的缺点。首先是遮挡问题：传感器依赖于视线，具有同样轮廓的不同对象可能会使智能音箱混淆，因此研究人员建议，可以使用相机或者反射条形码的组合来区分它们。

　　其次，尽管激光雷达传感器可以做到高度准确，但是它不具备基于相机的计算机视觉系统，激光雷达传感器无法区分不同的人，也不能用来在家中拍摄照片。

　　目前，虽然很多公司都认为声音是智能音箱的主要互动方式，但他们这样做是以牺牲其他形式为代价的，利用激光雷达传感器加强智能音箱与人们的交互可能会使人类与自己的设备更亲密，毕竟不可否认的是，如果智能音箱知道你在做什么，而不仅仅只能听你说话，它可能会更有用。