Kirjoittaja työskentelee konenäön ja älykkäiden järjestelmien tiedotusvastaavana Oulun yliopiston sähkö- ja tietotekniikan osastolla.
Teknologian kehitys on tuonut arkeen koneita ja laitteita, joiden ohjaaminen ei aina ole yksinkertaista. Ihmiset käyttävät koneita esimerkiksi nappuloiden, näppäimistöjen, hiirten ja kosketusherkkien näyttöjen avulla. Tutkimuksessa etsitään kuitenkin koko ajan parempia tapoja, joilla ihminen voi ohjata laitteita toimimaan haluamallaan tavalla.
Oulun yliopiston Sähkö- ja tietotekniikan osastolla toimivassa konenäön tutkimusryhmässä selvitetään professori Janne Heikkilän johdolla ratkaisuja ongelmaan älykkäitä kamerajärjestelmiä hyödyntäen.
Hiiri on ollut aikanaan merkittävä parannus tietokoneen käyttöön, mutta se myös rajoittaa toimintaa: se vaatii alustan, on sidottu tiettyyn paikkaan ja edellyttää fyysistä kosketusta. Konenäön ryhmässä on kehitetty menetelmä hiiren korvaamiseksi käsimerkeillä.
Videokuvasta erotetaan ensin käsi muusta kuvamateriaalista taustanpoistoa ja adaptiivista värimallia hyödyntäen. Kappaleen muoto, tässä tapauksessa kämmen, mallinnetaan matemaattisen kuvauksen avulla, jonka jälkeen määritellään, mistä käsieleestä kussakin tapauksessa on kyse. "Järjestelmä on riippumaton muun muassa käden koosta ja rotaatiosta", tutkija Matti Okkonen kertoo.
Toteutus tunnistaa viisi erilaista käsimerkkiä, ja niillä voidaan korvata normaalin hiiren toiminnot. Käytännön sovelluksia voivat olla esimerkiksi järjestelmät tiloissa, joissa kosketus on eri syistä ongelmallista. Automekaanikko voisi käyttää korjaamolla laitetta ollessaan auton alla. Etäohjaus olisi hyödyksi myös erityistä hygieniaa vaativissa tiloissa, koska minkäänlaista kosketusta ei tarvita.
Laitteita olisi mahdollista käyttää myös lasin takaa. Esimerkiksi pankkiautomaattia voisi ohjata panssarilasin takaa tai robotteja eristetyssä tilassa tehtaassa tai laboratoriossa.
Kännyköissä pieni koko ja rajoittuneet ohjaustavat aiheuttavat monia ongelmia: suurten kuvien tai www-sivujen selaaminen pieneltä näytöltä on paitsi turhauttavaa, myös hidasta, näppäinten käyttö vaatii tarkkuutta ja näppäimistön hallinta voi tuntua vaikealta.
Helpotusta on etsitty kasvattamalla näyttöjä, mutta samalla laitteiden kokonaiskoko kasvaa. Samasta syystä erillisten näppäinten lisääminen monille toiminnoille on ongelmallista. Kännykän käyttö kahdella kädellä mahdollistaa kosketusnäytön hyödyntämisen suurten kuvien selauksessa, mutta tätä käyttäjät eivät sen rajoittavuuden vuoksi halua.
Konenäön tutkimusryhmässä on kehitetty kännykkäkameraa käyttävää sovellusta kännykän ohjaamiseen. Menetelmässä kännykkä tunnistaa tietyt liikkeet ja yhdistää ne sovittuihin toimintoihin.
Kamerapuhelimen kokonaisliike määritetään kahden ajallisesti peräkkäin otetun kuvan välillä kuvasekvenssissä. Kännykkä voidaan opettaa tottelemaan liiketunnisteita, ja liikeohjauksella voidaan vaikka selata valikkoja tai suuria kuvia. Kännykkä saadaan myös tunnistamaan esimerkiksi numeroita ja kirjaimia ilmaan piirrettävien kuvioiden perusteella.
"Joitakin liikkeentunnistukseen pystyviä kännyköitä on jo esitelty. Näissä edellytyksenä on kuitenkin ollut erillisten antureiden lisääminen puhelimeen", tutkija Jari Hannuksela kertoo. Nykyisissä päätelaitteissa kamera kuitenkin on jo miltei vakiovarusteena. Kehitetty menetelmä vaatii siis ainoastaan ohjelmistopäivityksen asentamisen kännykkään, ei uusien komponenttien lisäämistä laitteisiin. Tämä on tietysti etu kuluttajille, sillä toiminnon käyttöönotto ei vaatisi uuden päätelaitteen hankintaa.
Liikkeeseen perustuvia käyttöliittymiä voidaan hyödyntää myös esimerkiksi kännykkäpeleissä. Esimerkiksi Nintendon Wii -pelikonsolissa olevan liiketunnistimen avulla pelaaja voi ikään kuin pitää ohjainta tennismailanaan ja pelata tennistä. "Myös Applen uusi iPhone käyttää liikkeentunnistusantureita kuvien selaamisessa käyttöliittymässään, ja asia on saanut paljon positiivista vastakaikua", Hannuksela mainitsee.
Ihmisen ja laitteen vuorovaikutusta voidaan parantaa myös automaattisilla järjestelmillä, kuten tutkija Sami Huttusen toteuttamalla automaattisesti ohjautuvalla etäopetusjärjestelmällä. Luokkahuoneeseen rakennettu kokonaisuus perustuu tilaan sijoitettuihin kameroihin ja videoneuvottelulaitteistoon, joiden avulla opetustilanne voidaan helposti siirtää toiseen luokkaan.
Toteutukseen kuuluu automaattinen seurantajärjestelmä, jossa kamera seuraa opettajan liikkeitä luokan edessä. Järjestelmä osaa myös päätellä, mitä opetuksen apuvälinettä opettaja kulloinkin käyttää. Esimerkiksi kalvoja näytettäessä kuvakulma siirtyy automaattisesti dokumenttikameraan.
Automaattisesti ohjautuvan etäopetusjärjestelmän avulla opettaja pystyy keskittymään varsinaiseen opetukseen, eikä hänen tarvitse huolehtia laitteiston käytöstä. Halutessaan sitä voi käyttää myös manuaalisesti, mikä tekee systeemistä erilaisiin opetustapoihin mukautuvan. "Tekniikan tehtävä on helpottaa toimintaa", Huttunen summaa tutkimuksen tavoitteita.