可穿戴设备涉及哪些技术

　　可穿戴设备技术是什么

　　可穿戴技术是20世纪60年代，美国麻省理工学院媒体实验室提出的创新技术，利用该技术可以把多媒体、传感器和无线通信等技术嵌入人们的衣着中，可支持手势和眼动操作等多种交互方式。

　　可穿戴技术的目的

　　通过“内在连通性”实现快速的数据获取、通过超快的分享内容能力高效地保持社交联系。摆脱传统的手持设备而获得无缝的网络访问体验。

　　可穿戴健康设备是随着可穿戴设备的产生发展而逐渐衍生出来的可穿戴设备的又一分支。1960年代以来，可穿戴式设备逐渐兴起。到了70年代，发明家Alan Lewis 打造的配有数码相机功能的可穿戴式计算机能预测赌场轮盘的结果。

　　1977年，Smith-Kettlewell 研究所视觉科学院的C.C. Colin 为盲人做了一款背心，它把头戴式摄像头获得的图象通过背心上的网格转换成触觉意象，让盲人也能“看”得见，从广义上来讲，这可以算是世界上第一款可穿戴健康设备。

　　EVERY实验室认为，健康领域才是可穿戴设备应该优先发展、最优前途的领域，可穿戴健康设备本质是对于人体健康的干预和改善。可穿戴设备也正从“信息收集”向“直接干预”发展，可穿戴健康设备是指针对城市人群各种常见病。例如：随时随地给颈椎做个放松按摩，甚至直接干预脑电波助人睡眠。再此方面国外的melon以及国内的every都在此方面提出了自身的创新产品。

　　佩戴舒适，甚至无感。想做到完全无感，对现在的可穿戴健康设备还是天方夜谭。但是尽量做到轻便小巧，则是所有企业的努力方向。可穿戴健康设备和专业医疗设备相比，虽然效果不及专业设备，但其优势就在于可以方便地、随时随地对身体进行保健治疗，对于预防、缓解疾病有很大优势。

　　使用过程不应干扰正常生活。消费者不能接受需要专门花费时间、不断挑战自己耐心的健康设备。所以，可穿戴健康设备在设计上应该充分考虑，不要影响使用者的正常生活、工作。

　　外观应适合使用场合和环境。有时候，可穿戴设备并不可能“隐形”。但是，如果这些设备的外观足够贴合环境，甚至足够酷，那么用户也不介意戴着这样的设备招摇过市。

　　

　　可穿戴技术的十大原则

　　1、为大家解决一个日常问题

　　要想让人穿上，可穿戴设备要解决的问题应该是实质性的、经常发生的、且可以用一句话表达清楚的。

　　2、要从人开始，而不是机器

　　可穿戴技术设计应该从人类问题开始，然后评估若干可行的技术解决方案。不应该从寻找位置的特定技术解决方案开始。

　　3、请求而不是要求注意

　　因此你去哪里可穿戴设备都跟着你，所以它应该尊重当前时刻，不至于让你分心。为此，它允许穿戴着保持注意力，在需要的时候关注到可穿戴设备提供的信息。

　　4、增强人类能力，但不要取代人类

　　它应该让穿戴着更好地消费和体验，但不要代替或干扰穿戴者的体验。

　　5、应该能减少问题而非增加麻烦

　　可穿戴解决方案为人们的生活解决的问题应该要比它带来的问题要多。

　　6、促进连接性的深度和广度

　　可穿戴技术应该促进广泛的平台网络，不仅相互间可以通讯，而非还能让它们之上更广泛的系统和平台实现相互对接。

　　7、为软件服务

　　如果可穿戴技术同时支持软硬件的话，伸缩性和灵活性更容易实现。随着穿戴着的需求调整或环境改变，硬件可保持不变而软件平台却可以快速演进。

　　8、少而广

　　可穿戴硬件应该努力减少足迹，而可穿戴软件平台要不断扩张。这样可以通过广阔的应用世界来实现可穿戴技术的影响和功用的最大化。

　　9、利用现有行为

　　可穿戴技术应该让人对设备产生一种属于自己的自然延伸的感觉。不应需要人去适应或强迫进行新的行为。

　　10、丰富我们喜欢的体验，替我们做脏累活

　　它应该增强我们喜爱的体验，让那些体验更加丰富更佳难忘，同时利用自动化来为我们创造更多的时间去做自己热爱的事情。

　　

　　可穿戴设备涉及哪些技术

　　一、可穿戴设备的无线传输技术

　　Wi-Fi是如今的智能设备中使用最为广泛的一项技术，有良好的发展前景。Wi-Fi使用的协议已经发展到802.11ac，理论上的传输速度最高可达到1Gbps。

　　专家预计，到2017年可穿戴设备的销售量将接近7000万台。然而，随着硬件水平的不断进步，可穿戴设备的外观更加简洁、轻便，处理芯片也逐渐朝高性能低功耗的趋势发展。在这种情况下，移动智能设备已然成为连接一切的枢纽。因此，将可穿戴设备连接到功能强大的智能手机或平板电脑进行数据处理和云端共享变得尤为重要。

　　蓝牙同样也是一项较为普遍的无线连接技术，支持短距离范围内的通信，其数据速率为1Mbps。蓝牙技术最大的优势是它几乎不占用空间，可随意地集成到各种可穿戴设备中，却不会对外观和结构的设计造成压力。它凭借低廉的成本和高效的传输能力，让可穿戴产品的市场需求从小众转变为主流，从新潮转变为实用。

　　除此之外，无线传输中还有一项非接触式识别的NFC技术，即近场通讯。NFC技术相对于蓝牙而言操作更简易，配对效率更高。在云计算的时代，人们的日常生活、社交娱乐等所产生的数据都将通过智能手机这个媒介，而NFC便成为了一个能够代替公交卡、银行卡、门禁卡等感应卡片的存在。不仅是手机，现如今许多智能可穿戴都争相融入NFC技术，因为它具有两大深受人们青睐的实用功能——一是移动支付，二是近距离共享数据。

　　总的来说，无线技术已经在当前的智能穿戴领域中占据不可或缺的地位。在未来，只要在集成方面不存在冲突，那么多种无线技术也将长期共存，因为每种技术都有其最佳的使用场景。不过相对而言，蓝牙Smart（4.0版本以上的低功耗蓝牙技术）和WiFi将在穿戴式应用中更具优势。

　　二、可穿戴设备的传感技术

　　可穿戴设备上的数据不仅源自触屏端或是其他输入设备，更多的是调动起自动采集与监测的功能，来获得用户活动的数据，以及外界环境变化产生的数据。因此，其中最核心的便是传感技术。

　　就拿最常见的运动手环来说，最初仅仅是利用加速度传感器来计步，但是随着各种各样的传感器不断植入，它的功能也丰富了许多。

　　例如，GPS技术可以通过卫星定位，记录用户的地理位置、运动轨迹等等;如今，运动手环最大的卖点之一便是健康监测功能，所以光学心率传感器的应用也越来越广泛，它可以使用LED发光照射皮肤，血液吸收光线产生的波动来判断用户的心率水平，实现更精准的数据分析;然而，生物电阻抗传感器的功能则更加详细、全面，它可通过生物自身阻抗来实现血液流动监测，并转化为具体的心率、呼吸率以及皮反应指数;皮电反应传感器是一种先进的生物传感器，通常装载在一些需要检测汗水的设备上。由于人类的皮肤是一种导体，当开始出汗时，皮电反应传感器便开始测算，这便能从其他的参数方面检测运动的情况。

　　显然，有了传感器的助力，可穿戴设备能够进一步了解使用者的生理机能，掌握更深层次的身体变化，并且将收集到的数据通过算法分析后成为真正可以引导健康生活的有价值的内容。

　　

　　三、可穿戴设备的七大交互技术

　　1、骨传导交互技术

　　骨传导交互技术主要是一种针对于声音的交互技术，将声音信号通过振动颅骨，不通过外耳和中耳而直接传输到内耳的一种技术。骨传导振动并不直接刺激听觉神经，但它激起的耳蜗内基底膜的振动却和空气传导声音的作用完全相同，只是灵敏度较低而已。

　　在正常情况下，声波通过空气传导、骨传导两条路径传入内耳，然后由内耳的内、外淋巴液产生振动，螺旋器完成感音过程，随后听神经产生神经冲动，呈递给听觉中枢，大脑皮层综合分析后，最终“听到”声音。简单一点说，就是我们用双手捂住耳朵，自言自语，无论多么小的声音，我们都能听见自己说什么，这就是骨传导作用的结果。

　　骨传导技术通常由两部分构成，一般分为骨传导输入设备和骨传导输出设备。骨传导输入设备，是指采用骨传导技术接收说话人说话时产生的骨振信号，并传递到远端或者录音设备。骨传导输出设备，是指将传递来的音频电信号转换为骨振信号，并通过颅骨将振动传递到人内耳的设备。

　　目前在智能眼镜、智能耳机等方面，骨传导技术是比较普遍的交互技术，包括谷歌眼镜也是采用声音骨传导技术来构建设备与使用者之间的声音交互。

　　2、眼动跟踪交互技术

　　眼动跟踪，又称为视线跟踪、眼动测量。眼动追踪技术是一项科学应用技术，通常由三种追踪方式：一是根据眼球和眼球周边的特征变化进行跟踪，二是根据虹膜角度变化进行跟踪，三是主动投射红外线等光束到虹膜来提取特征。眼动追踪技术是当代心理学研究的重要技术，已经存在着相当长的一段时间，在实验心理学、应用心理学、工程心理学、认知神经科学等领域有比较广泛的应用。随着可穿戴设备，尤其是智能眼镜的出现，这项技术开始被应用与可穿戴设备的人机交互中。

　　眼动跟踪交互技术的主要原理是，当人的眼睛看向不同方向时，眼部会有细微的变化，这些变化会产生可以提取的特征，计算机可以通过图像捕捉或扫描提取这些特征，从而实时追踪眼睛的变化，预测用户的状态和需求，并进行响应，达到用眼睛控制设备的目的。

　　通常眼动跟踪可分为硬件检测、数据提取、数据综合3个步骤。硬件检测得到以图像或电磁形式表示的眼球运动原始数据，该数据被数字图像处理等方法提取为坐标形式表示的眼动数据值，该值在数据综合阶段同眼球运动先验模型、用户界面属性、头动跟踪数据、用户指点操作信息等一起被综合实现视线眼动跟踪功能。

　　3、AR／MR交互技术

　　增强现实（AR），是指在真实环境之上提供信息性和娱乐性的覆盖，如将图形、文字、声音及超文本等叠加于真实环境之上，提供附加信息，从而实现提醒、提示、标记、注释及解释等辅助功能，是虚拟环境和真实环境的结合。介入现实（MR），则是计算机对现实世界的景象处理后的产物。

　　AR/MR技术可以为可穿戴设备设备提供新的应用方式，主要是在人机之间构建了一种新的虚拟屏幕，并借助于虚拟屏幕实现场景的交互。这是目前智能眼镜、沉浸式设备、体感游戏等方面应用比较广泛的交互技术之一。

　　

　　4、语音交互技术

　　语音交互可以说是可穿戴设备时代人机交互之间最直接，也是当前应用最广泛的交互技术之一。尤其是可穿戴设备的出现，以及相关语音识别与大数据技术的逐渐成熟，给语音交互带来全新的契机。新一代语音交互的崛起，并不是识别技术上取得了多大的突破，而关键是将语音与智能终端以及云端后台进行了恰到好处的整合，让人类的语音借助于数据化的方式与程序世界实现交流，并达到控制、理解用户意图的目的。前端使用语音技术，重点在后台集成了网页搜索、知识计算、资料库、问答推荐等各种技术，弥补了过去语音技术单纯依赖前端命令的局限性。

　　语音交互技术的应用分为两个发展方向：一个方向是大词汇量连续语音识别系统，主要应用于计算机的听写机；另一个重要的发展方向是小型化、便携式语音产品的应用，如无线手机上的拨号、智能玩具等。当然，目前还没有充分普及的关键因素是语音识别的排干扰能力还有待加强，多语境下的识别还有待完善。

　　5、体感交互技术

　　体感交互技术是指利用计算机图形学等技术识别人的肢体语言，并转化为计算机可理解的操作命令来操作设备。体感交互是继鼠标、键盘和触屏之后新的人机交互方式，也可以说是可穿戴设备趋势下带动起来的一种人机交互技术。

　　肢体，包括手势交流是人的本能，在学会语言和文字之前，已经能用肢体语言与人交流。其实手势交互技术的存在已经有相当长的一段时间，在过去30年，研究人员一直在研究基于肢体语言的交互系统。因为肢体语言在日常生活中最为频繁，便于识别。只是之前所有基于肢体语言的研究主要以手势识别为主，而对身体姿势和头部姿势语言较少。随着可穿戴设备，尤其是智能服饰产业以及体感交互优势产业的发展，可以说体感交互将成为可穿戴设备不可或缺的人机交互技术。

　　其中尤其以手势交互最具代表性，手势识别是利用各类传感器对手部/手持工具的形态、位移等进行持续采集，每隔一段时间完成一次建模，形成一个模型信息的序列帧，再将这些信息序列转换为对应的指令，用来控制实现某些操作。随着各项技术的成熟和传感器的发展，手势识别已经进入可用性阶段，各类产品和解决方案也开始涌现。

　　6、触觉交互技术

　　触觉交互是目前可穿戴设备产业中比较新的人机交互技术，对人机之间的信息交流和沟通方式将产生深远的影响。触觉可谓是人体一切的感觉之母，是人类与外界交流，并感受外界的重要通道之一。软硬、冷暖、粗细，以及物体形状等信息，都可以在触摸中感知，人类更复杂的情感交流也可以通过触摸实现。触觉交互研究如何利用触觉信息增强人与计算机和机器人的交流，其领域包括手术模拟训练、娱乐、机器人遥控操作、产品设计、工业设计等。触觉交互目前在沉浸式智能产品中有了一定的应用探索，将会是未来人类在虚拟现实中“真实”的感知外界的一种关键交互技术。

　　7、脑波交互技术

　　脑波交互也可以理解为意识控制技术，这项技术在目前已经有了一定的探索，但还没有得到比较广泛的应用。可以说脑波交互技术将会是可穿戴设备产业的终极交互方式，不仅构建了人与设备之间，同时也是构建人与人之间的一种新的沟通方式。未来，我们借助于脑波交互技术，人与人之间将会达成充分的“默契”。同样，人与设备之间也将构建出一种新的人机交互方式，这种交互方式可以说是可穿戴时代的终极交互方式。