三維網(wǎng)格是由不同頂點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(yīng)用非常有用，包括計算機視覺、虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）系統(tǒng)。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(tǒng)，這些網(wǎng)格表示的人類可以被不同的計算模型和應(yīng)用程序使用。他們的系統(tǒng)在第二十屆ACM嵌入式網(wǎng)絡(luò)傳感器系統(tǒng)會議（ACM Sen Sys‘22）上展示，這是一次專注于計算機科學(xué)研究的會議。
我們的研究小組專門從事尖端的無線保真?zhèn)鞲醒芯?，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，我們開發(fā)了使用wi-fi設(shè)備來感知一系列人類活動和物體的系統(tǒng)，包括大規(guī)模人體運動、小規(guī)模手指運動、睡眠監(jiān)測和日常物體。我們的電子眼和wi-finger系統(tǒng)是最早使用wi-fi傳感來分類各種類型的日?；顒雍褪种甘謩莸南到y(tǒng)之一，重點是預(yù)定義的使用訓(xùn)練模型的活動。"
楊教授和他的同事最近的工作的主要目標(biāo)是評估通常用于通信的wi-fi設(shè)備是否也可以幫助構(gòu)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(jié)引起的身體變形。
楊教授解釋道：3D人體網(wǎng)格有許多應(yīng)用，包括VR/AR內(nèi)容創(chuàng)建、虛擬試穿和運動監(jiān)控，是各種下游任務(wù)的基本構(gòu)建塊，如動畫、服裝人體重建和渲染。。研究人員創(chuàng)建的Wi-Mesh系統(tǒng)利用集成在普通Wi-fi通信設(shè)備中的多個天線來創(chuàng)建人體網(wǎng)格。本質(zhì)上，該系統(tǒng)發(fā)射wi-fi信號來探測人體，然后分析反射以得出人體的形狀。
楊教授說：我們的系統(tǒng)分析人體反射，以估計信號反射的二維到達角（2DAoA），從而讓無線設(shè)備像人類一樣‘看到’環(huán)境。。然后，該系統(tǒng)提取人體的2D Ao A圖像，并進一步利用深度學(xué)習(xí)模型將人體的2D A o A圖像轉(zhuǎn)換為3D網(wǎng)格表示，可用于各種人機交互（HCI）應(yīng)用，如VR/AR內(nèi)容創(chuàng)建、虛擬試穿和運動監(jiān)測。
Wi-Mesh在創(chuàng)建3D人體網(wǎng)格方面具有優(yōu)于傳統(tǒng)基于相機的系統(tǒng)的幾個優(yōu)點。最值得注意的是，這些傳統(tǒng)系統(tǒng)無法在非視線（NLoS）、黑暗或?qū)捤傻姆b場景中運行，而Wi-Mesh甚至可以穿過墻壁和障礙物，因為Wi-fi信號可以穿透它們。與其他提議的系統(tǒng)相比，Wi-Mesh也不依賴可穿戴傳感器或標(biāo)記，使其透明且易于使用。最后，這一新系統(tǒng)可以使用現(xiàn)有的wi-fi通信設(shè)備輕松部署，使其更經(jīng)濟實惠，并有助于廣泛采用。
楊教授說：我們的研究表明，使用商品wi-fi構(gòu)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wi-fi設(shè)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(gòu)建不同技術(shù)應(yīng)用的人體網(wǎng)格提供新的令人興奮的可能性。未來，Wi-Mesh系統(tǒng)可用于創(chuàng)建更好的VR和AR內(nèi)容、更先進的實時舞蹈視頻游戲和運動監(jiān)控應(yīng)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。
在接下來的研究中，楊教授和他的同事們計劃創(chuàng)建創(chuàng)新應(yīng)用程序，利用他們的系統(tǒng)創(chuàng)建的3D人體網(wǎng)格。其中一個應(yīng)用程序是智能家居安全系統(tǒng)，將在2023年USENIX安全會議上展示。楊教授補充道：我們目前正在研究一種智能監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用來自wi-fi設(shè)備的3D人體網(wǎng)格來執(zhí)行人員重新識別（re-ID）。。構(gòu)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，從而可以識別個人。與傳統(tǒng)的基于攝像頭的監(jiān)控系統(tǒng)相比，這種方法有幾個好處。例如，即使在改變外觀和姿勢的情況下，它也可以識別個人，并且它可以在非視線場景中工作，在這種場景中，攝像頭可以讓ed系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障。"
