科学研究

嗅觉相关应用研究

项目简介

人有五感:视觉、听觉、嗅觉、触觉和味觉,人通过五官接收外界的信号生成五感,五感经过大脑的综合处理形成感知。我们的日常生活离不开自身的五感,其中嗅觉是捕捉气味信息的有效途径,在很多场合是不可替代的。在探讨下一代自然交互用户界面的时候,我们预感到嗅觉会是不可或缺的信息通道。尤其是在互联网电商、新零售、智能家居等领域。本课题以嗅觉作为切入,主要目标为研发新型电子鼻,以及研究电子嗅觉(电子鼻)在物联网条件下的实际应用。远期目标还包括理解更深层次的嗅觉信息,赋予机器和人近似的嗅觉能力,使机器更加理解人的行为和环境变化,从而提供更加自然的交互体验。本课题涉及多学科交叉,包括材料学、化学、物理学、微机电系统、电子电路、模式识别、人机交互设计、认知心理学等。

本课题组目前包含数个研究方向,分别有新型气体传感器、检测手段研发;电子鼻硬件设计开发;气味可视化设计;嗅觉相关应用的人机交互等。


项目进展


- 电子鼻设计与开发

基于MEMS传感器阵列的二代电子鼻正在开发中,实验测试装置开发中。

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一代嗅豆电子鼻


- 气味数据可视化

研究复合型气味的视觉表示方法,将气味化学成分数据和感官描述数据结合,利用合理的降维和特征提取算法,把复杂异构的数据映射到有意义、可解释的低维空间,并在2维可视化界面中展示出来。本工作将可视化和交互紧密结合,支持用户对大量气味数据进行灵活的聚类、分析多种气味的异同、增进对气味化学性质和感官属性的理解、以及进行气味的个性化推荐。未来工作将尝试加入电子鼻阵列数据,让现有的气味异构数据更加全面;尝试将此异构气味以网络的形式展示,构建气味知识图谱。

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- 阿里水果腐败探索实验

利用自研电子鼻智能识别盒马鲜生水果的腐败程度,减少人工管理成本,提升在售水果品质。目前已开展两个香蕉腐败检测实验,过程见下面两张图,在只有香蕉的环境下,腐败识别准确率达95%;在有芒果干扰的环境下,准确率达98%,初步验证了电子鼻用作腐败检测工具的可行性。后续将开展更大规模、更多水果种类的实验。






- 微痕量物质检测

将化学合成,微纳器件设计加工及人工智能等多种技术融合,构建多功能性传感器器件阵列,实现对微痕量物质的识别与检测。

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- 碧桂园项目

针对农产品(如百香果、西瓜、草莓等)的高效检测与分拣这一痛点问题,课题组设计了多种水果的糖度、重量、果形外观的自动检测与分拣方法。配置和使用自动分拣流水线设备,通过计算机视觉和近红外光谱,进行百香果糖度和果形外观的自动检测,进而进行建模分析。正在生产制作自动分拣的原型设备。

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- 多模态气味播放

本项目通过探索自然环境中空气条件对嗅觉体验的影响,去搭建多模态气味播放器。以此来增强虚拟现实中的临场感,为嗅觉体验的拟真提供更大范畴的感官刺激。目前进度:正在完善第二版多模态气味播放器。

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- 气味相机

HCI相关研究论文中稿DIS' 2020,并获得Honorable Mention Award(前5%)。目前正在开展气味快速吸附探索实验。

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