三維網(wǎng)格是由不同頂點(diǎn)和多邊形組成的三維對象表示。這些表示對于許多技術(shù)應用非常有用，包括計算機視覺(jué)、虛擬現實(shí)（VR）和增強現實(shí)（AR）系統。佛羅里達州立大學(xué)（Florida State University）和羅格斯大學(xué)（Rutgers University）的研究人員最近開(kāi)發(fā)了Wi-Mesh，這是一種可以創(chuàng )建可靠的3D人體網(wǎng)格的系統，這些網(wǎng)格表示的人類(lèi)可以被不同的計算模型和應用程序使用。他們的系統在第二十屆ACM嵌入式網(wǎng)絡(luò )傳感器系統會(huì )議（ACM Sen Sys‘22）上展示，這是一次專(zhuān)注于計算機科學(xué)研究的會(huì )議。
我們的研究小組專(zhuān)門(mén)從事尖端的無(wú)線(xiàn)保真傳感研究，佛羅里達州立大學(xué)的楊杰教授（研究人員之一）告訴Tech Xplore。在之前的工作中，我們開(kāi)發(fā)了使用wi-fi設備來(lái)感知一系列人類(lèi)活動(dòng)和物體的系統，包括大規模人體運動(dòng)、小規模手指運動(dòng)、睡眠監測和日常物體。我們的電子眼和wi-finger系統是最早使用wi-fi傳感來(lái)分類(lèi)各種類(lèi)型的日?；顒?dòng)和手指手勢的系統之一，重點(diǎn)是預定義的使用訓練模型的活動(dòng)。"
楊教授和他的同事最近的工作的主要目標是評估通常用于通信的wi-fi設備是否也可以幫助構建3D人體網(wǎng)格。3D人體網(wǎng)格以三維方式表示人體表面，捕捉不同人的身高、體重、體型、身體比例和關(guān)節引起的身體變形。
楊教授解釋道：3D人體網(wǎng)格有許多應用，包括VR/AR內容創(chuàng )建、虛擬試穿和運動(dòng)監控，是各種下游任務(wù)的基本構建塊，如動(dòng)畫(huà)、服裝人體重建和渲染。。研究人員創(chuàng )建的Wi-Mesh系統利用集成在普通Wi-fi通信設備中的多個(gè)天線(xiàn)來(lái)創(chuàng )建人體網(wǎng)格。本質(zhì)上，該系統發(fā)射wi-fi信號來(lái)探測人體，然后分析反射以得出人體的形狀。
楊教授說(shuō)：我們的系統分析人體反射，以估計信號反射的二維到達角（2DAoA），從而讓無(wú)線(xiàn)設備像人類(lèi)一樣‘看到’環(huán)境。。然后，該系統提取人體的2D Ao A圖像，并進(jìn)一步利用深度學(xué)習模型將人體的2D A o A圖像轉換為3D網(wǎng)格表示，可用于各種人機交互（HCI）應用，如VR/AR內容創(chuàng )建、虛擬試穿和運動(dòng)監測。
Wi-Mesh在創(chuàng )建3D人體網(wǎng)格方面具有優(yōu)于傳統基于相機的系統的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。最值得注意的是，這些傳統系統無(wú)法在非視線(xiàn)（NLoS）、黑暗或寬松的服裝場(chǎng)景中運行，而Wi-Mesh甚至可以穿過(guò)墻壁和障礙物，因為Wi-fi信號可以穿透它們。與其他提議的系統相比，Wi-Mesh也不依賴(lài)可穿戴傳感器或標記，使其透明且易于使用。最后，這一新系統可以使用現有的wi-fi通信設備輕松部署，使其更經(jīng)濟實(shí)惠，并有助于廣泛采用。
楊教授說(shuō)：我們的研究表明，使用商品wi-fi構建3D人體網(wǎng)格是可能的，這是以前認為不可能的。。這一突破意味著(zhù)wi-fi設備不僅可以通信，還可以‘看到’和可視化人體，提供了新水平的感知能力。
這組研究人員最近的研究很快將為構建不同技術(shù)應用的人體網(wǎng)格提供新的令人興奮的可能性。未來(lái)，Wi-Mesh系統可用于創(chuàng )建更好的VR和AR內容、更先進(jìn)的實(shí)時(shí)舞蹈視頻游戲和運動(dòng)監控應用程序，以及彌合物理世界和虛擬世界之間差距的其他技術(shù)，如廣受討論的元宇宙。
在接下來(lái)的研究中，楊教授和他的同事們計劃創(chuàng )建創(chuàng )新應用程序，利用他們的系統創(chuàng )建的3D人體網(wǎng)格。其中一個(gè)應用程序是智能家居安全系統，將在2023年USENIX安全會(huì )議上展示。楊教授補充道：我們目前正在研究一種智能監控系統，該系統使用來(lái)自wi-fi設備的3D人體網(wǎng)格來(lái)執行人員重新識別（re-ID）。。構建的3D人體網(wǎng)格可以捕捉關(guān)于人的身高、體重、身體比例和步態(tài)的信息，從而可以識別個(gè)人。與傳統的基于攝像頭的監控系統相比，這種方法有幾個(gè)好處。例如，即使在改變外觀(guān)和姿勢的情況下，它也可以識別個(gè)人，并且它可以在非視線(xiàn)場(chǎng)景中工作，在這種場(chǎng)景中，攝像頭可以讓ed系統經(jīng)常出現故障。"
