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        【世界观】日本如何用智能科技武装东京奥运会?

        • 中道 理
        • 发表于: 2015/02/27 12:17:13 来源:日经技术在线

        为了赢得订单,电子企业松下和黄金赞助商NTT提前揭开了2020年东京“奥运技术”的冰川一角。

        东京奥运会将于2020年召开。为了使这场盛会获得成功,需要有各种各样的技术,包括消除不同语言之间的沟通障碍、人流疏导控制、灾害对策、反恐对策等。各项奥运设施的建设和改造即将于2016年全面展开,为赢得订单,日本的电子企业已经开始提出技术方案。

        松下篇

        奥运会全球赞助商松下于2015年2月12日~14日面向客户举办了技术展会“Wonder Japan Solutions”(东京有明国际会展中心),揭开了该公司“奥运技术”的冰川一角。松下展示了(1)利用NFC为外国运动员和观众在日本全程提供支持的系统;(2)自动翻译系统;(3)制造人工树荫的制冷系统;(4)基于可见光通信的信息提供系统;(5)360度全方位影像系统等。

        穿在身上的NFC产品

        (1)的构想是向外国旅客发放NFC芯片,作为身份证明、钥匙、钱包、门票使用(图1)。这是通过将NFC与护照信息、住宿酒店的信息等关联起来实现的。举例来说,在机场打车时,只需将NFC芯片对准车载终端,不用说话,出租车司机就会将旅客送往住宿的酒店,使用NFC芯片可以打开酒店的房门,还能用来在商店付款。松下设想将NFC芯片安装在日本传统装饰品中,如扇子、挂饰等。


        图1(a):配备NFC芯片的商品示例。


        图1(b):支付时的情景,日式装饰品内置NFC芯片。

        手掌大小的自动翻译机

        (2)是利用手掌大小的自动翻译机和配备自动翻译功能的台式信息终端,主要面向大会工作人员、商铺销售员等,让他们能与外国人进行交流(图2)。自动翻译机挂在脖子上使用,除了麦克风和扬声器之外,还配备小型液晶屏,能够通过语音和文字进行简单的沟通,可用于指路等。该翻译机融合了松下开发多年的采用双麦克风的高指向性麦克风技术,以及国际电气通信基础技术研究所(ATR)开发的自动翻译技术。信息终端上配备分别指向面对面的两个人的麦克风,经由麦克风进行自动翻译,可在触摸屏上显示地图等用于指路。


        图2(a):手掌大小的翻译机。


        图2(b):台式翻译系统。

        利用形似树木的人造结构物提供清凉

        (3)是金属制成树形装置(图3)。该装置在利用树叶形状的叶片组遮挡阳光提供阴凉的同时,树干部分产生的雾气还能降低装置下方的温度。该装置还有无线LAN热点功能,用户可以一边乘凉一边上网搜索、查看邮件。松下认为,由于奥运会在夏季举办,因此这类设备非常必要。


        图3:人工制造树荫,借助树叶一样的影子和雾气,使装置下方清凉宜人。

        (4)是用户将安装了专用APP的智能手机的摄像头对准电子公告牌和数字标牌,就能以事先设置的语言获取说明信息的功能(图4)。其原理是使电子公告牌中的LED灯或数字标牌背照灯高速闪烁,利用可见光通信发送ID。智能手机会以设置的语言,显示与ID相关的内容。基本上,配备了拍摄性能约为30帧/秒的摄像头的智能手机都能利用这项技术。不过,因为照明和背照灯必须高速闪烁,所以电子公告牌和数字标牌需要更换。


        图4:通过LED的闪烁发送信息,使用专用APP拍摄搭载ID信息的LED照明的闪烁,就能获得相关信息。

        以自由的视角欣赏撑杆跳比赛

        (5)展示了VR眼镜与全方位摄像机的结合(图5)。VR眼镜是佩戴在头上感受虚拟现实的显示屏。完全遮盖住视野,可以根据佩戴者头部的动作,提供全方位影像。松下展出的VR眼镜使用有机EL屏,视角为90度,最大可显示75帧/秒的视频。解说员介绍称“可以像眼镜一样挂在耳朵上,比Oculus Rift更易于佩戴”。


        图5:使用VR眼镜近距离欣赏运动员的表现,使用设置在赛场旁的全方位摄像机和VR眼镜观看比赛。

        全方位相机配备7个感光元件。VR眼镜的佩戴者可以通过改变面部朝向,从不同的角度观看影像。“可以从自己喜欢的角度观赏跳远运动员的英姿”。

        NTT篇

        不仅是松下,2020年东京奥运会的黄金赞助商——NTT也把2015年2月19~20日举办的集团技术展会“NTT R&D论坛 2015”作为了展示首批奥运“款待技术”的平台。展示的技术有(1)全方位影像音响互动视听技术;(2)锁定自己喜爱的运动员观看比赛的系统;(3)采用玩偶型终端的观光导航;(4)基于图像识别的多语言内容提供技术;(5)预测人流高峰、推导最佳交通限制方案的技术等。

        在特等席观看足球比赛

        (1)融合了正在开发的全方位相机,以及使用全方位多阵列麦克风的三维声场形成技术(图6)。可根据观众面部的朝向提供相应的影像和音效。在展示中,NTT利用Oculus Rift和耳机,演示了从场边观看足球比赛的情景。其目的是实现足不出户就能获得置身于体育场的特等席一般的观看效果的系统。


        图6:组合360度影像与立体音频,根据用户的面部朝向播放影像和音频,能够获得身临其境的观感。

        锁定喜爱的运动员

        (2)设想的使用场景是观看马拉松等长距离比赛时,让在体育场等待撞线的观众能够全程关注特定的运动员。设想的实现方式是,由沿途观众在智能手机中安装观赛用APP,并通过该APP拍摄运动员(图7)。

        鉴于沿途观众不一定会特意去拍摄,NTT打算融合摄像头对准运动员后,屏幕上自动出现相关信息等机制,使观众自然而然地使用智能手机来拍摄。拍摄到的影像会被发送到互联网上的服务器并进行分析,拼接后发送给体育场内的观众。

        在比赛结束后将这些影像存档,可实现按照位置信息回放精彩瞬间等功能,作为奥运会的一项遗产利用。


        图7(a):观看方的界面。


        图7(b):拍摄方的界面。

        利用玩偶提供信息

        (3)要使用内置了麦克风和扬声器、可以趴在人肩头的玩偶。玩偶可与安装了专用APP的智能手机联动(图8)。使用时,玩偶利用内置麦克风获取用户之间的对话,经APP和服务器分析后,通过扬声器,用语音提供相关信息。其特点是用户无需向终端下达指令,终端就能根据用户所说的内容,自然地提供用户可能需要的信息。


        图8(a):趴在肩头的玩偶型终端。


        图8(b):好友机器人。

        在演示中,NTT展示了提供观光信息等的导航玩偶以及会附和用户的好友机器人。例如,用户把导航玩偶放在肩头,当来到巨型建筑前发出“好宏伟”的感叹时,玩偶会识别内容,告知用户该建筑的具体高度等。

        好友机器人则会作出“哦”、“这样啊”等烘托气氛的附和与动作。NTT希望将来能将解说功能和附和功能集中到1台终端。

        通过识别图像实现多语言化

        (4)是依据智能手机和智能眼镜等设备的摄像头拍摄的图像,根据用户的属性(国籍、语言和性别等)和状况(位置、历史动作等)提供信息的技术(图9)。


        图9:通过分析图像显示观光导航,把摄像头对准招牌等,屏幕上将出现相关信息。

        该系统要实现的目标与松下的可见光通信系统相同,不同点是利用的是识别图像的方法。图像识别有匹配图像特征点,以及在图像和影像上叠加水印两种方法。不论哪种方法,都是要获取ID并显示相应内容。

        第一种方法的特点是,即使摄像头拍摄的角度不同,也能高精度识别物体。例如,可根据招牌等图像显示商铺的信息。识别物体虽然需要依据预先拍摄的参照图像,但与以往的同类技术相比,NTT这项技术所需的参照图像较少,只需几幅即可。

        第二种方法是在数字标牌上显示的交通信息一类的影像上像加水印一样显示信息。通过附加翻译功能,拥堵、延迟、事故等事先没有准备翻译文稿的突发信息也可以实时翻译成外语。

        预测未来以避免混乱

        (5)是在人员集中从一个赛场转移到另一个赛场时,防止人流拥挤、发生混乱的技术。在没有限制的情况下,人们自然会走最短的路径,会造成即使其他路线空荡荡,人流也会集中在一条路线、寸步难行的情况。这项技术将获取每位观众现在的位置信息和目的地信息。利用这些数据,模拟实施不同的交通限制时人流的动态(图10),从中筛选出整体效率最高的方案,得到最佳的交通限制方案。通过利用当前数据实时更新预测,还可以对人流进行精密控制。


        图10:事先推导最佳交通限制方案,在多个模式下模拟人员移动,推测最不容易发生拥堵的疏导方法。

        NEC与富士通也于2月宣布成为2020年东京奥运会的黄金赞助商。NEC将通过监控摄像头、认证系统等公众安全领域的先进产品,以及有线和无线网络产品为奥运会作出贡献。富士通将凭借其数据中心技术贡献一份力量。今后,着眼于奥运会的技术发布估计还会不断涌现。

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