新科技！创建3D人体网格的WIFI传感系统

三维网格是由不同顶点和多边形组成的三维对象表示。这些表示对于许多技术应用非常有用，包括计算机视觉、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）系统。
佛罗里达州立大学（Florida State University）和罗格斯大学（Rutgers University）的研究人员最近开发了Wi-Mesh，这是一种可以创建可靠的3D人体网格的系统，这些网格表示的人类可以被不同的计算模型和应用程序使用。他们的系统在第二十届ACM嵌入式网络传感器系统会议（ACM Sen Sys‘22）上展示，这是一次专注于计算机科学研究的会议。

“我们的研究小组专门从事尖端的无线保真传感研究，”佛罗里达州立大学的杨杰教授（研究人员之一）告诉Tech Xplore。“在之前的工作中，我们开发了使用wi-fi设备来感知一系列人类活动和物体的系统，包括大规模人体运动、小规模手指运动、睡眠监测和日常物体。我们的电子眼和wi-finger系统是最早使用wi-fi传感来分类各种类型的日常活动和手指手势的系统之一，重点是预定义的使用训练模型的活动。"
杨教授和他的同事最近的工作的主要目标是评估通常用于通信的wi-fi设备是否也可以帮助构建3D人体网格。3D人体网格以三维方式表示人体表面，捕捉不同人的身高、体重、体型、身体比例和关节引起的身体变形。
杨教授解释道：“3D人体网格有许多应用，包括VR/AR内容创建、虚拟试穿和运动监控，是各种下游任务的基本构建块，如动画、服装人体重建和渲染。”。
研究人员创建的Wi-Mesh系统利用集成在普通Wi-fi通信设备中的多个天线来创建人体网格。本质上，该系统发射wi-fi信号来探测人体，然后分析反射以得出人体的形状。
杨教授说：“我们的系统分析人体反射，以估计信号反射的二维到达角（2DAoA），从而让无线设备像人类一样‘看到’环境。”。“然后，该系统提取人体的2D Ao A图像，并进一步利用深度学习模型将人体的2D A o A图像转换为3D网格表示，可用于各种人机交互（HCI）应用，如VR/AR内容创建、虚拟试穿和运动监测。”
Wi-Mesh在创建3D人体网格方面具有优于传统基于相机的系统的几个优点。最值得注意的是，这些传统系统无法在非视线（NLoS）、黑暗或宽松的服装场景中运行，而Wi-Mesh甚至可以穿过墙壁和障碍物，因为Wi-fi信号可以穿透它们。
与其他提议的系统相比，Wi-Mesh也不依赖可穿戴传感器或标记，使其透明且易于使用。最后，这一新系统可以使用现有的wi-fi通信设备轻松部署，使其更经济实惠，并有助于广泛采用。
杨教授说：“我们的研究表明，使用商品wi-fi构建3D人体网格是可能的，这是以前认为不可能的。”。“这一突破意味着wi-fi设备不仅可以通信，还可以‘看到’和可视化人体，提供了新水平的感知能力。”
这组研究人员最近的研究很快将为构建不同技术应用的人体网格提供新的令人兴奋的可能性。未来，Wi-Mesh系统可用于创建更好的VR和AR内容、更先进的实时舞蹈视频游戏和运动监控应用程序，以及弥合物理世界和虚拟世界之间差距的其他技术，如广受讨论的“元宇宙”
在接下来的研究中，杨教授和他的同事们计划创建创新应用程序，利用他们的系统创建的3D人体网格。其中一个应用程序是智能家居安全系统，将在2023年USENIX安全会议上展示。
杨教授补充道：“我们目前正在研究一种智能监控系统，该系统使用来自wi-fi设备的3D人体网格来执行人员重新识别（re-ID）。”。“构建的3D人体网格可以捕捉关于人的身高、体重、身体比例和步态的信息，从而可以识别个人。与传统的基于摄像头的监控系统相比，这种方法有几个好处。例如，即使在改变外观和姿势的情况下，它也可以识别个人，并且它可以在非视线场景中工作，在这种场景中，摄像头可以让ed系统经常出现故障。"