Das Armaturenbrett eines Autos hat sich zu einem digitalen Cockpit voller Knöpfe und Anzeigen für eine Vielzahl von Infotainmentsystemen entwickelt, aber dank der Gestenerkennungstechnologie wird es bald berührungslos sein.
Die Spracherkennung bietet bereits eine Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine, die es einfach macht, während der Fahrt Informationen anzufordern oder eine Aufgabe zu erfüllen, z. B. ein GPS-Gerät aufzufordern, eine Route zu einem gewünschten Ziel zu planen – aber sie hat auch ihre Grenzen. Sowohl die Sprach- als auch die Gestenerkennung fallen unter die Kategorie der berührungslosen Benutzeroberfläche (TUI). So sehr sich die Fahrer auch an das Drücken von Tasten und an sprachgesteuerte Funktionen gewöhnt haben, die Gestensteuerung bietet viele Vorteile, darunter auch eine verbesserte Sicherheit.
Was fördert die Technologie zur Gestenerkennung im Auto?
An Ablenkungen für den Fahrer mangelt es in modernen Fahrzeugen und auf der Straße nicht. Deshalb wird die berührungslose Gestenerkennung zunehmend als praktikable Alternative zur Verbesserung von Sicherheit und Komfort angesehen.
Abgesehen von der zunehmenden Nutzung von Smartphones während der Fahrt schafft die Einstellung der verschiedenen Umgebungs- und Infotainment-Funktionen des modernen Fahrzeugs viele Möglichkeiten der Ablenkung – ein einfacher Wechsel des Radiosenders kann den Blick des Fahrers in einer Sekunde von der Straße ablenken, und auf der Straße kann in einem Wimpernschlag viel passieren.
Die Spracherkennungstechnologie ist eine offensichtliche Lösung, da sie es dem Fahrer ermöglicht, seine Augen auf der Straße zu halten, während er Befehle diktiert. Sie hat jedoch ihre Grenzen, unter anderem weil sie auf künstlicher Intelligenz (KI) basiert. Abhängig vom Training kann die Anzahl der Befehle begrenzt sein.
Einige Spracherkennungstechnologien haben Schwierigkeiten, andere Sprachen als Englisch zu erkennen, während andere mit starken Akzenten zu kämpfen haben. Es gibt verschiedene Spracherkennungssysteme für unterschiedliche Sprachen, so dass der Markt etwas fragmentiert ist. Unabhängig von der Muttersprache kann die Qualität des Mikrofons die Leistung der Spracherkennungstechnologie im Auto beeinträchtigen, ebenso wie die Hintergrundgeräusche.
Auch wenn diese Herausforderungen mit verbesserter Technologie angegangen werden, geht die Spracherkennung nicht auf die Bedürfnisse von tauben und stummen Fahrern und Fahrgästen ein. Darüber hinaus kann das mehrfache Wiederholen von Befehlen während der Fahrt zur Ablenkung führen. Ein weiterer Vorteil von TUIs ist die Verringerung des Verschleißes von Geräten oder Komponenten. Außerdem kann ein Fahrer mit Handschuhen eine Geste machen, hat aber Probleme mit einem Bedienfeld, das eine Berührung erfordert.
Einfach gestikulieren und fahren
Gestenerkennungstechnologie gibt es in vielen Formen, aber im Wesentlichen funktioniert sie durch die Erkennung menschlicher Bewegungen als Eingabemethode. Diese Eingaben werden von Sensoren und Kameras erfasst, die die Bewegungen von Personen überwachen – im Falle von Kfz-Anwendungen ist das wahrscheinlich der Fahrer. Bestimmte Bewegungen entsprechen einem Befehl.
Neben Anwendungen im Automobilbereich wird die Gestenerkennungstechnologie auch für andere Mensch-Maschine-Schnittstellen eingesetzt, z. B. für Smartphones und Tablet-PCs, industrielle Bedienfelder und Videospielkonsolen. Je nach Gerät und Anwendungsfall kann der Benutzer seine eigenen Gesten festlegen. Es gibt viele grundlegende Funktionen im Auto, die mit Gesten statt mit Berührungen oder Sprache ausgeführt werden könnten, z. B. Steuerung von Umgebungsbedingungen wie Heizung und Klimaanlage, Musikauswahl und Lautstärke, GPS-Navigation und Bedienung von Sprachanrufen. Je nachdem, wie fortschrittlich das Fahrzeugcockpit ist, könnte der Fahrer mit einer Geste Anwendungen vom Hauptdisplay auf das Instrumentencluster und wieder zurück übertragen.
Handgesten zur Steuerung von Musik/Audio und eingehenden Anrufen sind eines der ersten Beispiele für Gestenerkennung im Auto. Eine fortschrittlichere Funktion wäre die Verwendung von Gesten mit Telematiksystemen, so dass das Fahrzeug Informationen über nahe gelegene Orientierungspunkte liefern könnte, auf die ein Fahrer oder Beifahrer hingewiesen hat. Die Technologie zur Erkennung von Gesten könnte sogar erkennen, wenn ein Fahrer einnickt oder aufgrund eines plötzlichen Gesundheitsproblems in Not gerät, so dass ein teilautonomes Fahrzeug sicher anhalten und Hilfe rufen kann.
Einfache Bewegungsdetektion erfordert komplexe Systeme
Unabhängig vom Gerät oder der Umgebung stützt sich die Gestenerkennungstechnologie auf Sensoren und Kameras, Algorithmen und künstliche Intelligenz, um bestimmte Gesten zu erkennen und auf der Grundlage von Systemtraining entsprechend zu handeln. Die Grundlage für ein Gestenerkennungssystem ist eine Kamera mit ungehinderter Sicht auf einen 3D-Bereich im Fahrzeugcockpit – wahrscheinlich am Dach. Der Bereich wird mit Infrarot-LEDs oder Lasern beleuchtet, so dass unabhängig vom vorhandenen natürlichen Licht ein klares Bild entsteht.
Multimodale Sensoren, die RGBD-Daten aus dem Handbereich mit den Bewegungsdaten aus dem Oberkörperskelett kombinieren, können die Klassifizierungsgenauigkeit verbessern. Eine zuverlässigere und präzisere Erkennung kann auch mit einem einzigen optischen Sensor erreicht werden, der die Position, die Entfernung und die Gesten eines Objekts misst. Eine Lösung mit nur einem Sensor erfordert weniger Komponenten und reduziert die Komplexität und die Kosten für Systementwickler.
Computervision und maschinelle Lerntechnologien auf der Grundlage von Algorithmen und KI analysieren die Gesten in Echtzeit und übersetzen sie in Echtzeit in Befehle, auf der Grundlage einer bereits gespeicherten Bibliothek von Handbewegungen. Es gibt zwar je nach Systementwickler und Fahrzeug verschiedene Varianten, aber zu den üblichen Gesten gehört die Annahme eines Anrufs mit einem Fingerzeig, während ein Anruf mit einer Wischbewegung abgelehnt werden kann; durch Drehen des Fingers kann die Lautstärke des Radios je nach Richtung erhöht oder verringert werden.
In den letzten zehn Jahren wurden die Sensoren und Algorithmen verbessert, so dass Farb- und Tiefenkameras für die Gestenerkennung eingesetzt werden können. Es gibt jedoch noch viel zu tun, wenn die Gestenerkennungstechnologie im modernen Fahrzeug allgegenwärtig werden soll. Die Fahrer müssen sich damit wohlfühlen, was bedeutet, dass die Gestensprache standardisiert werden muss, damit sie unabhängig von Fahrzeug und Region einheitlich ist.
So einfach eine Handbewegung auch sein mag, die Implementierung eines Gestenerkennungssystems erfordert fortschrittliche Algorithmen für maschinelles Lernen und intensive Rechenleistung, um die von Sensoren und unterstützender Hardware erfassten Handbewegungen zu verarbeiten und zu erkennen. Genauigkeit ist entscheidend, was bedeutet, dass die Systeme für jeden Bereich eine große Menge an Daten benötigen, um maschinelle Lernmodelle zu trainieren und Umgebungsfaktoren zu kompensieren, die zu einer ungenauen Erkennung führen könnten, wie z. B. zu wenig Licht.
Abgesehen von der Technologie gibt es bei der Gestenerkennungstechnologie auch ein Element der sozialen Akzeptanz: Die Fahrer müssen bereit sein, die Handbewegungen und Gebärdensprachen auszuführen. Wie die Spracherkennungstechnologie wird auch die Gestenerkennungstechnologie ihre eigene Akzeptanzkurve haben.
Kurzfristig wird die Integration von Gestenerkennungstechnologie in Automobil-Cockpits wahrscheinlich in Fahrzeugen der gehobenen Klasse zu finden sein. Nach jüngsten Untersuchungen haben rund 40 Prozent der Luxusautomarken in Europa Technologien zur Gestenerkennung implementiert, die einen schnelleren Zugang und ein besseres und sichereres Fahrerlebnis ermöglichen. Aber wie andere Fortschritte in der Automobilindustrie, z. B. Rückfahrkameras, die jetzt in allen Fahrzeugen zu finden sind, wird die Gestenerkennung längerfristig zu einer Standardfunktion werden, wenn die Technologie perfektioniert und weniger kostspielig in der Entwicklung und Implementierung wird.
