Un equipo de investigadores de Dartmouth College presenta el primer sistema sensor de luz LED que reconstruye las posturas humanas en tiempo real y con alta precisión y podría servir para controlar mediante gestos el espacio en el que nos movemos.

Retos encontrados: multiplicidad de luces y resolución limitada

El equipo de investigadores del Dartmouth College tuvo que superar dos desafíos clave para llevar a cabo la detección de posturas humanas basadas en las sombras. En primer lugar, varias luces en el techo dan lugar a patrones de sombra disminuidos y complejos en el suelo. Diseñaron balizas de luz activadas por comunicaciones de luz visible (VLC) para separar los rayos de luz de diferentes fuentes de luz y recuperar el patrón de sombra proyectado por cada luz individual. En segundo lugar, diseñaron un algoritmo de inferencia eficiente para reconstruir las posturas de los usuarios utilizando la información de sombras en 2D con una resolución limitada recopilada por los fotodiodos incrustados en el suelo.

Otras barreras para una implantación real de este sistema surgieron del estudio: la dificultad de desplegar una cantidad suficiente de fotodiodos (cientos de ellos) en el suelo si bien ya se prevén textiles que puedan integrarlos en el futuro; condiciones del laboratorio son ideales y difieren del entorno real en el que el usuario no es el único que bloquea la luz si bien aumentando la densidad de LED en el techo se podría resolver; mejorar la precisión de LiSense frente a otros sistemas que utilizan cámaras, usando mas algoritmos y mas fotodiodos; mantenimiento del entorno para que ni los LED ni los fotodiodos sufran merma en su sensibilidad, que se podrá solucionar añadiendo capas de protección a estos elementos;

Aplicaciones:

Debido a que la luz se encuentra en todas partes, y que esta se está volviendo muy inteligente, sumado a la capacidad de LiSense de reconstruir los movimientos del esqueleto de un usuario en tiempo real a una muy alta velocidad, los investigadores prevén que se puedan implantar nuevos diseños de interacción y realizar muchas mejoras en las aplicaciones existentes. Son muchas las aplicaciones que se plantean y entre ellas se exponen tres ejemplos en el estudio.

En primer lugar, LiSense permite a los usuarios controlar libremente dispositivos inteligentes (por ejemplo, nano-helicópteros, aspiradoras robot) en su entorno con una granularidad muy fina, utilizando solamente la luz que está en todas partes (ubicuidad) sin necesitar ningún tipo de cámaras o sensores en el cuerpo.

En segundo lugar, LiSense facilita las aplicaciones de realidad aumentada (AR) al permitir que los usuarios interactúen de forma natural con la escena virtual. Existe un efecto de retroalimentación posible ya que las aplicaciones de RA pueden aprovechar la reconstrucción de la postura del esqueleto del usuario para adaptar sus escenas virtuales.

En tercer lugar, LiSense sirve como base para la construcción de un sistema de vigilancia y monitorización pasiva del comportamiento y de la salud humana. Al agregar los datos de postura humana reconstruidos a lo largo del tiempo, los investigadores pueden inferir patrones de comportamiento humano de alto nivel (por ejemplo la marcha, las características del movimiento) y correlacionar estos patrones con el estado de salud del usuario.

Para Tianxing Li estudiante de PhD quien trabaja también bajo la supervisiobn de Zhou en este proyecto existen posibilidades inimaginables….. «Imagine un futuro en el que la luz sabe y responde a lo que hacemos. Podemos interactuar de forma natural con los objetos inteligentes circundantes tales como aviones no tripulados y electrodomésticos inteligentes y jugar juegos, utilizando únicamente la luz que nos rodea. También puede propiciar un nuevo paradigma en la monitorización pasiva de la salud y del comportamiento para fomentar estilos de vida saludables o identificar los primeros síntomas de ciertas enfermedades. Las posibilidades son ilimitadas”. Y se podrán conocer en más detalle junto a las conclusiones y un video de demostración el 9 de septiembre en MobiCom, la 21a Conferencia Anual Internacional sobre Computación Móvil y Redes que se llevará a cabo en Paris.

Video: