人机交互技术精选(九篇)

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第1篇：人机交互技术范文

关键词：人机交互技术；艺术教育；人机协同

1新一代人机交互技术概况

人机交互是人机信息交换的对话接口。［1］在人机交互发展过程中，经历了命令行界面（CLI）、图形用户界面（GUI）和自然用户界面（NUI）。自然用户界面作为新一代人机交互技术，利用人类视觉、语音、触觉、嗅觉交互和情感计算、多通道交互等交互能力与机器自然交互。自然用户界面依托于1991年MarkWeiser提出的普世计算（UbiquitousComputing）和平静技术（CalmTechnology）两大理论基础，主张技术应该不动声色地服务于人类。

2新一代人机交互技术在艺术教育中的应用

艺术正是实验和探索技术带来的变革，以进入这些复杂的、多时空的、不确定的、非线性的刁顽问题（WickedProblems）的世界。新一代人机交互技术在艺术教育中的应用丰富了新媒体艺术、交互设计、信息设计等专业的教学视域，借助技术创造大量智能时代的艺术形式；另一方面，技术又反哺于艺术教育，层出不穷的智能艺术创作工具，使艺术教育中的“默会知识”能够更高效地传递，促使艺术教育更加形象化、情境化、多元化、智能化，给艺术教育中创造力、想象力、洞察力和好奇心的培养提供有力的技术支持。

2.1语音交互技术在艺术教育中的应用

语言作为人类思维表达的工具，是最简单、最自然的表达方式。语音交互技术经历了3次关键技术迭代。第一阶段是20世纪90年代出现的语音应答（InteractiveVoiceResponse，简称IVR），用户通过电话与机器客服交流，我国电信、联通和移动的客服运营都采用了这项语音技术；第二阶段是语音助手，如谷歌GoogleOK、微软Cortana和苹果Siri，将语音交互手段植入手机等便携设备中，以语言和图像相结合形成多模态交互；第三阶段是近3年来出现的智能家居音箱，如谷歌HOME音箱、亚马逊ECHO音箱、天猫精灵、腾讯小Q等，作为纯语音设备介入智能家居环境，为生活的去屏幕化交互做好准备。语音交互技术不但改变了日常生活形态，同时也变革着艺术教育的教与学。首先，语音交互技术驱动新媒体艺术、交互设计、录音艺术、动画设计、产品设计等专业发展，使艺术教育不仅仅停留在视觉教育的层面，听觉作为人机交互的重要媒介在艺术教育中大放异彩。例如MusicTransformer通过语音识别和人工智能技术实现了长篇音乐的自动生成，可通过基于自我主义的序列模型生成连贯地阐述特定主题的音乐。

2.2图像交互技术在艺术教育中的应用

图像交互技术是运用计算机处理、分析和理解图像，从而识别各种不同模式的目标和对象的技术。图像识别分为文字识别、数字化图像识别与物体识别三个阶段。近几年随着计算机视觉技术的不断成熟，相关的图像分割和图像计算方法不断更新，在保证识别准确性的同时，也在艺术及艺术教育中进行了探索与创新。随着图像风格迁移（NeuralStyle）技术的发展，计算机通过深度学习掌握了大量艺术大师的绘画风格，可快速将图像进行艺术风格化处理。在艺术史教学的艺术作品赏析环节，可以让学生运用现有的图像交互软件如DeepDreamGenerator、PicsArtPhotoEditor、Ostagram、Prisma等上传头像，计算机可以制作出融合了历史上各时期艺术大师风格的艺术作品，不但有助于学生掌握各时期绘画大师的艺术风格，丰富艺术史教学的趣味性和互动性，而且生成的绘画作品就如大师在学生面前制作的范画，学生们可以从中观察形式、技法是如何服务于特定内容的，有助于学生们更高效地理解和掌握各类绘画风格，引导学生思考内容与形式间的关系，从而逐渐形成个人特有的艺术风格。

2.3体感交互技术在艺术教育中的应用

体感交互技术通过肢体动作、眼球转动、面部表情等身体变化的方式与装置互动，由计算机识别、解析用户的动作，并作出反馈。体感交互技术根据识别方式的差异，可分为光学感测、惯性感测和综合感测三大类。体感交互技术已作为艺术创作的智能工具在工业设计、建筑设计、动画设计等教学中得到应用。如GravitySketch作为一种直接与视觉和空间思维对话的工具，设计师可自由选择Htcvive、OculusRift或WindowsMixedReality体感交互设备实现三维空间快速构思、可视化和信息交流，改变了原有的用鼠标、键盘操控3Dmax、Maya、Rhino等三维软件通过在三视图的各个视角构建原型从而建立三维实体的过程，通过肢体动作、手势等自然的交互形式在三维空间中创作，大大激发了学生的创造力和想象力。MoveMirror可记录用户的动作并与资料库超过80000幅图像匹配得出最相似的影像，包括体育运动、舞蹈、武术及表演动作等，为动画设计、新媒体艺术中人物肢体动作的构思和想象提供丰富的素材，也为肢体动作的结构和生成原理的教学提供艺术教具支撑。体感交互技术不但成了艺术教育的创意工具，也使动手技能培养和实践更为高效。Dynamics365Guides运用全息图、混合现实、手势识别、人工智能等技术，运用全息指令将复杂的动手技能培养的教学任务与环境无缝连接，让学习者可跟随全息影像动手实践，将学习与实践一体化，从而快速高效地掌握知识技能，并可数据化评估学生的实践全流程，便于后期的改进及修正。这样的体感交互技术大大增加了艺术类学生动手操作的乐趣，增强了便捷性。

第2篇：人机交互技术范文

关键词：图形用户界面(GUI)；嵌入式Linux；设计思想

1 引言

人机交互一般是指人与计算机系统的交互，通常是通过计算机系系统的输入，输出设备，以有效的方式来实现的，嵌入式系统作为以应用为中心、以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统，其人机交互的实现同样需要硬件的支持和相应的软件协同来完成。本文对工业控制领域中对嵌入式的特殊性能要求，对于嵌入式GUI设计进行相关探讨。

2嵌入式系统与工业控制网络

美国电气工程师协会（IEE）的一个定义：嵌入式系统是用来控制或监视机器、装置或工厂等大规模系统的设备。嵌入式系统通常具有如下特性：

（1）通常只执行特定功能；是在特定领域内完成特定的功能的专用计算机系统，比如，它可用于一种工业仪器，也可能用于航天设备中的某个电子装置。这一点与一般桌上型办公设备或数据库系统有很大区别。

（2）嵌入式系统中硬件配置一般是根据系统的性能指标来确定的；除了附加的调试接口外，没有多余的硬件设备，一般是以计算机周边器件构成核心，其规模可在大范围内变化。如从8051芯片到X86芯片。而且嵌入式系统中是软件和硬件紧密结合。

（3）严格的时序和稳定性要求；这是因为在机器控制的大型系统中，程序运行稍有差错则可能使得整个系统失去控制，甚至酿成灾害。而且系统一般不进行交互动作，所以要求系统的自动运行要稳定、纠错能力强，可靠运行。

（4）具有实时性；因为在工业控制应用中大多数是属于过程控制，这些领域对系统要求是必须具有实时性，而且还要求有实时性的嵌入式操作系统。

（5）嵌入式系统的开发一般采用宿主机／目标机模式；在某个环境下调试好目标机器的软件和硬件，才能使目标机器离开开发环境，从而独立运行。

工业控制网络是由传感器、执行机构、显示和数据记录设备等组成，用于监视和控制电气设备的系统。通常除遇到系统不能自愈的故障需要人工干预排除外，均应有自动实现监控功能。在工业应用中，控制网络可以用于监视设备的状态、调节转速和流量等、采集模拟输入量、顺序开关／起停设备、与主控机通信并在显示器或专门定制的显示设备上显示各参量的大小和状态。

3嵌入式GUI系统概述

3.1 嵌入式系统概述。与通用计算机不同，嵌入式系统是针对具体应用的专用系统，一般具有成本敏感性，它的硬件和软件必须高效地设计，好的嵌入式系统是完成目标功能的最小系统。嵌入式系统一般要求高的可靠性，例如在高温、高压、电磁干扰严重的工业环境就对嵌入式系统有很高的要求嵌入式处理器的功耗、体积、处理能力在具体应用中也有很高的要求，这在消费类电子产品方面的表现非常明显。

3.2 图形用户界面概述。图形用户界面系统通常由三个基本层次组成显示模型、窗口模型和用户模型。与该系统相关的还有相应硬件平台、这三个模型的应用程序接口和操作系统。操作系统之上的是显示模型，它决定了图形在屏幕上的基本显示方式，即用位映射图形显示各种图形对象的方式。不同的图形用户界面系统所采用的显示模型各不相同。

3.3 嵌入式GUI。从用户的观点来看，GUI是系统的一个最至关重要的方面:用户通过GUI与系统进行交互，所以GUI应该易于使用并且非常可靠，而且它还需要有内存意识可以在内存受限的、微型嵌入式设备上运行。从二次开发者的角度看，GUI是一个友好的开发环境，开发者无需经过艰苦的学习就能适应开发过程，这样才能使得基于此平台的应用很快地丰富起来。对于二次开发商而言，也才有兴趣使用此产品为终端产品制造商提供解决方案。

4 基于多线程处理的GUI系统的设计

4.1 需求分析。嵌入式系统的需求一般包括四个方面:可靠性、效率性、开发工具、面向应用需求。(1) 可靠性需求，嵌入式系统的可靠性依赖于系统的实时性和容错性。(2) 效率性需求。高效率需求来自两方面：时间效率和空间效率。时间效率必须考虑到嵌入式系统的硬件核心一单片机或微控制器(MCU)。(3) 开发工具需求。嵌入式系统具有特殊的开发平台，开发采用独特的宿主机―目标机模式，在这个环境下调试好目标机的硬件和软件，才能使目标机(最终的嵌入式系统)脱离开发环境，独立运行。(4) 面向应用需求，嵌入式系统通常只运行存储在ROM或闪存中的可执行映像，而通用计算机可以加载、运行磁盘上的各种软件。

4.2 GUI的体系结构

平台抽象层。嵌入式系统应用领域面向的底层软硬件平台，在针对不同需求进行定制时可能存在很大的变化。工业机对处理器和存储设备的要求普遍较高，一般需要使用实时操作系统(如嵌入式Linux)。因此移植性好是GUI的重要目标之一，我们必须提供良好的平台抽象，以实现GUI自身的平台无关性。通常大家所指的平台无关主要涉及两个方面，一个是设备无关，一个是操作系统无关。因此，平台抽象层设计了硬件抽象模块和操作系统抽象模块来抽象和隔离不同的实际平台。

（2）系统核心层。系统核心层实现了此GUI的关键功能，根据功能可划分为图形模块、对象模块、事件模块和其它模块等几个部分。图形模块。图形设备接口GDI (Graphics Device Interface)是系统核心层的核心模块，主要支持与设备无关的图形操作，提供一般绘图操作、文本输出和位图显示等，它主要基于输出设备抽象接口实现，所有的基本图形绘制及操作都需要GUI来实现。对象模块，对象模块包括窗口和控件，把此GUI对象的全部属性和全部服务结合在一起，对上层应用隐蔽GUI对象的内部细节，只是提供一些与上层应用发生联系的接口。基于此建立的应用程序开发模式，将有利于开发人员快速的完成软件二次开发。事件模块，在事件模块中主要介绍了消息队列和消息管理机制。

(3) 应用接口层。应用接口层封装了GUI为用户提供的一切接口，向应用开发者提供较为完备的应用编程接口API集，便于开发者定制不同的界面风格或扩展自定义的控件等。通常开发者只需关心有哪些功能被提供以及如何使用这些功能。

5结束语

本文首先介绍了图形用户界面的一些基本概念和基本特征，并介绍了与GUI相关的嵌入式系统和目前几种比较成熟的GUI方案，然后主要是对GUI系统设计的整体分析，包括对GUI的需求分析和确立具体实现目标，还详细介绍了GUI的体系结构。

参考文献：

第3篇：人机交互技术范文

【关键词】人机交互；电子产品；设计应用

1引言

21世纪是信息化技术飞速发展的时代，在这种背景下的社会发展中，人们越来越注重对智能化电子产品的应用研究，在进行智能化电子产品的应用研究中，首先要进行的就是对人机交互技术的掌握和研究，在充分掌握了人机交互技术之后，才能够更好地将人机交互和电子产品的设计进行结合，在两者结合的过程中，充分发挥出新时代下电子产品的应用特色。本文在研究中针对人机交互在电子产品设计中的应用从三个方面展开，只有在实际研究中，能够将三个方面的设计理念应用到实际的设计中，才能够实现人机交互和电子产品的有效结合。

2人机交互概念综述

人机交互是现代化社会发展中，逐渐形成的一种新型设计理念，指的是在实际设计过程中将用户和系统应用之间的关系进行表述。在双方关系表述的过程中其对应的系统可以是各种各样的机械，也可以是各种各样的智能化软件。广义上的人机交互可以表述为用户通过人机交互操作实现和系统之间的对话关系表述[1]。例如，人通过对电视遥控器中的按钮控制，能够轻松自如地对电视机进行调控，在人按动按钮控制电视机的过程中，就能够实现人和电视机系统之间的对话。另外人机交互在其实际应用过程中具有多样性和广泛性，所谓的多样性，就是在实际人机交互过程中，其面对的人机交互系统应用比较多样，同时由于人机交互涉及领域比较广，因此在其实际应用过程中，也具有了广泛性。

3现代化电子产品设计的缺陷分析

3.1体验感较差

在我国当前的电子产品市场发展中，很多电子产品在其设计过程中都注重对其技术的应用设计进行“炫耀”，而在电子产品设计中的技术应用越来越复杂的同时，其系统的操作也变得越来越复杂。因此在这种背景下的电子产品的设计和应用，在一定程度上忽略了对用户体验感的反馈研究，导致其产品的应用体验感较差。要知道现代化社会发展中，一项产品能否在社会上立足，首先要确定的就是这项产品的用户满意度，也就是说这项产品能不能被用户认可，只有用户认可了这项产品，才能够在产品的发展中，使产品的应用设计朝着更好的方向发展[2]。

3.2风格形式单一

在我国当前的电子产品花样式发展中，其产品应用同人机交互技术相结合，使产品自身具备了多样性，但是由于在实际设计和应用过程中，没有更加深入地对人机交互概念进行理解，导致产品的设计缺少风格化。即使在产品的设计中添加了人机交互元素，也都只是些简单的人机交互技术，比如在实际设计过程中虚拟键盘的应用，可以说是对人机交互理念应用的一个重要表现，但是由于在实际设计过程中，缺少新意，因此设计出的产品很难满足大众客户对于基本人机交互技术的应用需求。这种情况下的人机交互技术应用，由于风格形式较为单一，不能够为客户带来更加丰富的用户体验[3]。

4人机交互在电子产品设计中的应用分析

4.1功能创新

在当前形势下的社会发展中，电子产品的应用越来越广泛，在这种背景下的电子产品设计，应该注重对电子产品的功能进行提升和整合，只有电子产品的功能得到了创新和整合，才能全面而又完善地将电子产品的性能发挥出来。例如，众所周知的苹果手机，在其实际应用过程采用的是iOS系统，其屏幕设计采用的是电容触摸式屏幕，通过多点触摸的操控方式，来控制整体的屏幕应用，在触摸操控过程中实现了用户体验感的提升。另外苹果手机在其实际应用过程中，其系统设计应用中的Siri更是人机交互应用的直接表现。通过对Siri的语音指令发送，能够快速对手机系统进行操控，因此在这种背景下的手机系统应用，在一定程度上提升了系统的功能性、创新性[4]。

4.2提升感官认知

现代化社会发展中，人们在进行电子产品的人机交互设计中，应该注重对人机交互的感官认知进行提升，只有全面提升了人机交互的感官认知，才能够有效地将人机交互的设计理念表现出来。在人机交互理念的电子产品设计应用中，应该从触觉、视觉以及思维方式转变上，进行专门的电子产品技术应用感官认知提升。例如，在实际电子产品的设计过程中，为了保障电子产品的用户感官认知能力提升，增加了专门的用户体验程序设计，从而保障了产品能够满足用户对于人机交互应用体验的基本需求。只有这样才能够全面而又准确地将人机交互和电子产品的设计应用结合在一起，并且在结合的过程中，能够全面发挥出人机交互在电子产品设计中的应用特色。

4.3以人为本的设计理念

人机交互在现代化电子产品的设计过程中，要注重对电子产品应用的用户体验能力进行构建。也就是说在实际电子产品的应用过程中，由于缺少专门的电子产品设计用户反馈体验建设，使得人机交互的技术在电子产品的设计中，并没有充分发挥其特色[5]。因此在这种背景下，对于人机交互技术的应用应该注重对用户体验的构建，也就是说在电子产品的设计过程中，应该突出对以人为本理念的构建，只有将以人为本的理念全面添加到电子产品的设计和应用中，才能够全面而又完善地将产品的特色和性能发挥出来。例如，在实际人机交互产品的设计过程中，为了保障不同的用户群体在电子产品的应用中，能够有不同的用户体验，在实际产品的应用过程中，专门设计了面向老年群体和少年群体的智能化电子产品。老年群体的电子产品设计，在其实际应用中可以对字体的大小进行伸缩转换，而少年群体则为其设计成可以打电话的手表，这就是人机交互设计中，以人为本理念应用的一项重要转变。

5结语

综上所述，在现代化电子产品的设计中，要想全面将电子产品设计同人机交互进行整合，就应该在实际研究设计过程中，加强对于技术应用的提升，在提升技术应用的同时，还要注重对人机交互理念的设计进行研究。本文在实际研究过程中，针对人机交互在电子产品中的应用，首先从其功能创新上进行了设计，其次从感官认知提升上进行了设计，最后在设计过程中将以人为本的设计理念应用到实际的设计过程中。只有在实际设计过程中，将以上三点设计添加进电子产品的设计中，才能够全面将人机交互设计理念应用到电子产品的设计中。

【参考文献】

【1】丁峰，蒋竹鸣.移动设备中的人机交互设计研究[J].包装工程，2015，35（16）：46-49.

【2】冯志全，杨波，徐涛，等.基于自然手势跟踪的直接操作型三维人机交互范式[J].计算机学报，2016，37（06）：1309-1323.

【3】张婷.人机交互界面设计在产品可用性中的应用研究[J].包装工程，2014，35（20）：63-66.

【4】袁保宗，阮秋琦，王延江，等.新一代(第四代)人机交互的概念框架特征及关键技术[J].电子学报，2014，S1（03）：1945-1954.

第4篇：人机交互技术范文

【关键词】Kinect；体感人机交互；学习平台；多媒体科普电子书；研发

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】B

【论文编号】1671-7384（2013）07/08-0096-06

所谓“体感交互”，就是指人能够以身体最自然（比如手势、体态、表情、语音等）的方式与终端进行信息的交互并完成互动，这是真正意义上的“自然人机交互”。

体感交互技术代表着人机交互技术的发展方向，体现了对人的因素的重视，给人“充分的自由”，标志着人机交互技术从“人适应计算机”向“计算机不断地适应人”的方向发展。传统的人机交互技术构建的交互界面事实上成为隔离物质世界和信息世界之间的屏障[1]。微软公司新近推出的Kinect体感硬件及其交互技术的广泛应用，能有效地消除物理对象和抽象对象、输入装置和输出装置在交互空间中的差别，为人提供多感觉通道的自然临境体验，从而使交互系统能够根据上下文及人的特点主动识别人的身体姿态、手势、语音和表情等各种自然行为，进而判断出人的意图。交互系统的使用和操控更加符合人的习惯，人可以用手势、表情、语言、文字、图像等自然方式与交互系统打交道，恰如与他人交流一样自然。因此，Kinect深受IT教育领域的青睐，Kinect在教育领域的人机交互系统中的应用研究如火如荼。

本文根据课题研究成果，在精要分析Kinect的结构特性及其体感人机交互机理的基础上，详细阐述基于Kinect的儿童体感交式互多媒体电子书及其学习平台（Basic On Kinect Posture Interaction learning System for Children，以下简称KPILSC）的结构功能、系统模型、体态捕捉与识别、体态数据库的构建、学习内容的设计及其开发工具与实现。

Kinect的结构特性及其体感人机交互机理

Kinect工作时，首先是以红外线发出人眼看不见的Class 1雷射光，透过镜头前的光栅扩散片（Diffuser）将雷射光均匀分布投射在侦测空间中，再透过红外线摄影机记录下空间中的每个散斑，撷取原始数据后，透过晶片计算成具有3D深度的图像[3]，然后将侦测到的3D深度图像转换到骨架追踪系统。目前该系统最多可同时侦测到6个交互者的精确位置，并同时辨识2个交互者的动作；每个交互可记录包含躯干、四肢以及手指等追踪范围的20组细节，实现全身体感交互操作[4]。

KPILSC的结构功能

1. KPILSC的基本结构

KPILSC是一套运行在X86架构的PC机及Windows操作系统环境中，采用Microsoft Kinect体感硬件，借助Kinect捕捉交互者实时深度图像视频流与人体骨骼点追踪的功能及其人体骨骼数据库和体态捕捉与识别算法，通过人体动作捕捉与识别而实施的儿童体感交互式学习平台。

2. KPILSC的基本功能

在KPILSC平台中可以根据儿童的学习需要设计与开发一系列体感交互式学习产品。比如，（1）开发自然和谐的交互式科普实验室：让儿童在虚实结合的实验室中以手势互动方式解剖青娃、制作氢气、驾驭太空飞船等。（2）构建实时虚拟交互学习课堂：有效地实现学习内容中虚拟世界的事物和儿童周围真实环境的结合，加上体感隔空的互动方式，符合儿童天真、好动的心理，使其脱离呆板的学习模式，全身心融入到学习内容之中，促进其手眼协调，开发其智力、锻炼其脑力，促进儿童绿色地学习与健康成长。（3）制作交互式多媒体电子书：将科普图书中原本用文字描述的情节转换为具象、活灵活现的科普立体场景，儿童采用手指隔空翻页：五指张开，页面放大；手上下挥动，页面移动；双手合拢，页面关闭……使儿童在更加自然的操控界面中进行更加自然的人机交互学习。

采用KPILSC学习平台可有效地使儿童实现以下自然和谐的创新交互学习模式：

（1）实现以儿童为中心（Children-Centered）的多模态交互学习

KPILSC以儿童对人机交互的需求变化为出发点，充分利用人类多种感觉和效应通道的互补特性[5]，使之可选择地、充分地并行和协作来捕捉儿童的交互学习意图，从而增进儿童交互学习的自然性，交互学习时实现人机交互的外在形式和内部机制都能符合不同儿童的需要，儿童可利用手势、体态、语音、表情等自然方式，不受地点限制地与计算机进行隔空交互，既能满足儿童个性化的需要，又使得儿童不脱离自然社会关系，从而实现以儿童为中心的多模态交互学习。如通过模拟驾驶太空飞船的手势来进行漫游交互的操作、通过双手的伸展来达到电子图书的放大缩小等。

（2）实现多媒体感知式（（Multimdia Perceptive）的交互学习

KPILSC利用其感知及推理能力对来自儿童感觉和效应通道的交互信号进行识别、集成和协调，并获取儿童动作和行为习惯、偏好及其他相关信息，并以人类易理解的多媒体信息方式为儿童输出交互信息，从而提供不受时空限制而又效能最大化的个性化交互计算服务[6]。这种人机交互方式的双向信息流动是以多媒体感知和处理为核心的：儿童通过其感觉和效应通道传递的交互意图在计算机内表示为文本、语音、图形和图像等多媒体信息；人到机（Human to Compute）的信息流动是多媒体信息的获取及识别过程；计算机经过处理的信息是以文本、语音、图形和图像等儿童理解概念所需的多媒体信息形式展现出来；机到人（Computer to Human）的信息流动是多媒体信息的合成和呈现过程，从而使儿童能有效地实现多媒体感知式的交互学习。例如，在KPILSC中儿童可阅读集文本、图形、图像、视频和音频为一体的体感交互式多媒体科普电子书，使儿童沉浸在活灵活现的科普立体场景中，通过手的移动隔空调控实验仪器，通过手势的摆动来达到切换科普立体场景中图形、图像、视频和音频等。

KPILSC的研发

1. 开发工具

KPILSC的开发工具包括C++与C#编程语言、Visual Studio 2010、Kinect for Windows SDK（简称Kinect SDK）、Adobe及Autodesk Maya三维设计软件等。

其中Visual Studio 2010用来开发KPILSC学习系统的基本框架和用户界面；C++与C#编程语言用来编写KPILSC中体感交互的功能模块；Kinect For Windows 1.0版SDK负责控制和读取Kinect捕捉的人体骨骼数据流，Kinect for Windows SDK内含驱动程序、丰富的原始感测数据、自然用户和流程式开发接口（Raw Sensor Streams API）及安装文件和参考数据；Autodesk Maya三维设计软件用来设计和制作KPILSC系统中学习内容所包含的三维模型素材；Adobe多媒体设计软件用来负责KPILSC系统中音频、视频、图片素材的处理。

2. KPILSC的系统模型

3. 肢态捕捉与识别

KPILSC系统结合Kinect的人体骨骼跟踪引擎，采用动态图像序列的识别方法，充分考虑儿童动作图像的运动信息，把肢体变化的时间和空间信息结合起来，注重人体骨骼变化的过程，利用Kinect捕捉儿童姿态，经过图像识别分析、图像跟踪算法，对儿童基本骨骼点的空间位移进行图像信息检索。将采集到的骨骼点的位置信息通过Kinect SDK进行编码，形成一组固定的位移数据。将这组位移数据的特征进行分类，形成一套体态数据库。

4. 体态数据库特征匹配

在KPILSC中预先定义好一部分骨骼坐标数据，并将这些坐标数据与儿童不同类型的体态进行特征匹配，建立一个带触发机制的体态数据库。当Kinect硬件捕捉到儿童骨骼的不同姿态，形成骨骼数据流输入到计算机，骨骼数据流经过体态数据库的时候，数据库会对当前的骨骼数据坐标做出特征匹配，让电脑做出条件判断逻辑，提取相对应的学习内容。我们可以预先针对这些被触发的体态，设计好不同的操作方式或对应的学习内容。图6为体态数据库特征匹配的预设体感控制演示图。

在KPILSC系统中，对体态数据库设计的体态姿势具体有以下几种。

（1）儿童的右手“上”“下”“左”“右”的运动轨迹，分别控制鼠标光标的上下左右位移，功能为选择相应的学习内容。

（2）儿童的左手“向上”运动，定义为鼠标左键确认键。

（3）儿童的左手“向下”运动，定义为键盘上的“ESC”退出键。

5. KPILSC学习内容的交互设计

这里以儿童体感交互式多媒体科普电子书为例，介绍KPILSC中学习内容的交互设计。

（1）肢态动作捕获：儿童挥动双手，进行体感交互操作，Kinect硬件将这个过程进行深度图像流采集。

（2）肢态动作识别：KPILSC系统的体感交互模块处理Kinect体感硬件采集的深度图像流，对图像流中的儿童动作进行体态捕捉与识别，识别出儿童的交互意图。接着将交互意图转换为电脑键盘的操作功能，从而实现儿童隔空对多媒体科普电子书的体感交互式操作功能。

（3） 输出多媒体学习内容：KPILSC系统将多媒体学习内容（电子书）输出到显示设备上，儿童挥动双手隔空操作，能够对多媒体电子书进行翻页浏览及激活并播放其中的视频、音频与动画等多媒体学习内容。

7. KPILSC运行与调试

程序运行后如图9所示，其中红色圆显示为实时跟踪定位的骨骼点状态，绿色圆表示了手部做了运动，按键被触发。经测试，程序能够正确处理手部的追踪与按键的触发。本程序主要的功能为：通过Kinect硬件捕获手部运动，触发键盘上的“Right”、“Left”方向键，从而达到体感人机交互，隔空翻书的目的。

本文研究的“基于Kinect的儿童体感交式互学习平台”可以运行在一般家庭现有的电脑系统中，让活泼好动的儿童在学习时能远离电脑辐射的伤害，通过挥动双手来进行隔空操控，只要在Kinect红外摄像头所能捕捉的有效范围内，儿童手指的任意移动都能被精确地确认位置。由于该学习平台的人机界面是能模拟多种智能和真实环境的虚拟空间，实现“无形而又无处不在，有形而又自然和谐”的普适交互方式，儿童能以最自然和“身临其境”的方式来完成所需要的互动学习，使儿童的双手得到了全身心的解放，从而为儿童创造了激发无限想象力的空间。可以预计，随着体感交互技术的成熟及其应用研究的深入，体感交式互学习平台代表着未来儿童学习媒体研发的新方向。

第5篇：人机交互技术范文

【关键词】  肾移植;术后;护理;健康教育

肾移植是终末期肾病病人恢复健康而有活力生命的最佳选择。对10例肾移植术后因缺乏自我保护常识而致不同程度并发症病人临床资料进行分析，并提出针对性健康教育与护理措施，现报告如下。

1 临床资料

本组肾移植术后病人10例，男7例，女3例;35岁～65岁;2例因劳累及饮水量不足，造成机体抵抗力下降，引发尿路感染;1例因移植后效果不佳，继续行抗排斥、血液透析治疗;1例因饮食不当，致肾功能逐渐丧失，行移植肾摘除。通过对10例肾移植术后病人进行护理和健康教育，病人术后异常情况能及时发现和处理，并发症减少，生活质量提高。

2 护理

2.1 心理护理 术后护理是一个漫长的过程，病情多变，加上医疗费用昂贵，使病人和家属产生急躁情绪而出现焦虑，心理负担较重。根据病人生理、心理等特征的不同，加强与病人和家属的沟通，多巡视，帮助病人稳定情绪，向其解释治疗计划，取得病人及家属的合作，使病人感到亲情的温暖，树立战胜疾病的信心，主动配合治疗[1]。

2.2 一般护理 为病人创造良好的住院环境，给病人以心理安慰，使病人心情舒畅，消除因住院引起的恐惧感，有利于疾病的恢复。保持室内空气清新，每天通风2次，通风时注意室温在20 ℃，湿度60%，同时注意病人保暖，避免受凉。

2.3 生命体征的观察 密切观察生命体征变化，对高热38 ℃ 以上者，4 h测体温1次，遵医嘱给予药物或物理降温。术后24 h内每小时测血压、脉搏1次。24 h后若病人血压脉搏稳定可改为4 h测定1次。

2.4 口腔护理 观察口腔黏膜有无溃疡、口腔炎，发现异常及时处理。给予生理盐水、1%呋喃西林或5%碳酸氢钠液含漱，保持口腔清洁湿润，增进食欲，预防口腔感染。

2.5 皮肤护理 及时更换被服，保持床铺干燥、整洁、舒适、柔软，嘱病人勤换内衣，同时注意观察病人皮肤颜色等有无异常，减少皮肤感染。

2.6 饮食护理 病人术后禁食，肠道排气后可进半流质饮食，1 d～2 d后可改为普通饮食。饮食应补充营养和水分，给予清淡、易消化、高热量、高维生素、优质蛋白、流质或半流质饮食。嘱病人少食多餐，鼓励多饮水，饮水量不少于2 000 ml/d，但忌食各种补品，以免诱发排异反应。

2.7 记录出入量 每日准确记录出入量，术后24 h内每小时记录1次，以后可根据病人情况改为4 h记录1次。观察尿液性质和量。

3 健康教育

3.1 自我护理指导 指导病人自我护理方法，避免因护理不当导致病情复发、感染引起不良后果。检查移植肾的大小、软硬度，触摸时有无疼痛以及伸直下肢时有无牵引痛等。预防感冒，肾移植病人因长期服用免疫抑制剂，机体抵抗力下降，容易引发上呼吸道感染及其他感染。注意增减衣服和自我保健，避免到公共场合或与有感染的人接触，出现咳嗽、发热及其他不适应立即就诊。

3.2 饮食指导 控制饮食能提高病人生活质量，延缓移植肾功能减退，减少抗排斥药物引起的并发症[2]。指导病人养成良好的饮食习惯,注意饮食卫生并告知病人少食多餐，根据尿量、出汗多少决定饮水量，不能暴饮暴食以免增加肾脏负担。口味清淡,避免油腻，注意平衡营养，以优质蛋白质、高热量和多种维生素、低脂、少盐、易消化饮食为好，多吃水果，尽量避免食用豆制品,多食绿色蔬菜，避免进对胃肠道刺激性食物,如咖啡、茶等，戒烟、酒，少食用嘌呤类如海鲜类、动物内脏等，限盐，补钙以防止骨质疏松。不吃或少吃罐头制品，严禁服用人参、蜂乳之类补品，以免诱发排斥反应。

3.3 活动指导 身体锻炼对病人恢复重新生活和工作的信心和能力是非常必要的,如散步、打太极拳，增强体质，多呼吸新鲜空气，避免直接暴晒于太阳下，可戴太阳帽、涂防晒霜。锻炼强度由少到多，不要伤及藏在髂窝里的移植肾。

3.4 门诊复查 定期到门诊复查，开始为每周1次，病情稳定后3个月～ 6个月逐渐改为2周1次，6个月～12个月后，每个月或2个月1次。主要检查血常规、尿常规、肝功能、肾功能及环孢素a(csa)浓度测定，必要时检查胸片，移植肾b型超声，掌握移植肾的功能情况，控制血压、体重，按时服药，不能擅自停药，如出现高热、咳嗽、咽痛、少尿、尿路不适感、腹泻等症状，应立即就诊，以防发生不良后果。

肾移植术后的护理对病人的恢复非常重要。因此加强健康指导，帮助病人掌握自我防护知识是改善病人生活质量，延长移植肾寿命的关键。

【参考文献】

第6篇：人机交互技术范文

[关键词]Web2.0型人　人机交互　用户行为　以用户为中心设计

[分类号]G302

1　前言

当前数字图书馆面临的网络环境受到Web2.0时代的冲击和挑战，对知识服务对象的了解、刻画、模拟是图书馆迎接这种冲击和挑战以及拓展新形态知识服务的重要基础工作。

因应Web2.0的发展，图书情报学界提出Library2.0概念，认为通过用户自组织、自创造、自联结可以达到Web2.0概念中信息共建、共享、共创的理想。这种以用户为中心的设计理念，是建立在用户研究的基础之上。而针对Web2.0环境下的用户行为研究，则是将用户视为网站建设、信息服务、情报研究(信息产品)的第一要素，把用户需求置于一切需求之上。

然而，如同中国科学院院士张钹所言：“当工程技术人员设计一件产品时，他首先想到的是产品的功能，而不是用户的感受……事实上，人是产品的创造者与设计者，同时又是最终的使用者，‘人’本应该是被关注的焦点”。新形态知识服务工作，不仅要求从行为习惯对用户进行归类要求，更要求进一步深刻认识用户，而“型人”可以符合这种实现人性化设计的要求。

2　相关研究

2.1　Web2.0相关研究

在Web1.0的思维下，网站设计习惯将服务对象视为计算机的一部分：终端机用户。然而Web2.0则相反，IanDavis(2005年)曾生动地说明：Web1.0将人们捕捉给信息，而Web2.0则是将信息捕捉给人们。在Web2.0的思维下，网站设计者开始考虑到服务对象是个人(Person)，而创建型人(Personas)是2.0式服务的最佳方式。

这种舍弃技术迷信(technologies myth)而转向人文关怀(humanity centered)的Web2.oga势日益明显，如Luke Tredinnick(2006年)认为Web2.0不是一项技术创新，而是对于信息、知识与用户三者有了不同的认识。这类主张除了要求Web2.0相关技术的应用，也要求知道用户期望哪些服务、不期望哪些服务。如同Coper所言：“……期望的满足会建立品牌，有利于提高价格，提高客户忠诚度，使产品具有更长、更强的生命周期。这样做不仅会降低成本，而且非常有助于质量改进……”。

过去将服务对象视为单一特征、没有选择权力的“大众(Mass)”而提供过多服务的批评，受到Personas将服务对象视为一组一组具有鲜明特征与不同需求人群(Persons)的改进。变成了既节省投资，又准确命中目标市场(targetmarket所服务的用户群)，并且在交互过程中及时提供用户所需服务的新形态服务模式。

2.2　型人相关研究

型人旨在为商业对策、传播行销、网站建设、嵌入式驱动程序开发等透过量化研究与质化研究的实践，提出各方面的综合建议。

2.2.1　开发系统开发前的用户研究 例如Alissa Nicole Antle(2006年)建立成年与小孩的人物角色，用以设计人机交互界面(Human-Computer Interface，HCI)，就是区别了呈现信息的方式与内容传递。不只是界面设计，如Ljungblad，S.等人(2006年)建立四个personas用以设计符合人类每日生活需求的机器人，从调查人性化器、参与模式、规则与行为，进而设计辅助人类日常活动中的机器人的模式。personas被广泛利用的原因，如同Jianming Dong等人(2007年)认为，是因为利用personas来了解用户态度、行为与需求，可以强化产品可用性。知道用户的使用习惯与偏好，才能有良好的交互性设计。在UCD的研究基础上，personas将这种服务过程更加细致化，使设计思路更为开阔与多变。

2.2.2　系统开发后的升级　成功案例有Stefanie Panke等人(2007年)透过personas评估E-learning系统，获得更多用户参与的实证研究。他们实证personas的功效后认为：personas因为可以让设计者看到设计以外的、涉及其他生活的、具有图像与故事的、具有不同风格的用户，而使得他／她们能有创造性思路，进而更准确地设计符合目标对象理想中的服务功能与模式。另外一个案例是Stephen P.Capps等人(2006年)为移动装置设计的多元personas，考虑到移动装置的特性，必须设计从persona到persona的迁移功能。这种新的思维，确定了personas不是固定某些人，在研究其特性，而是研究人的行为，归纳几个虚构人(fiction Person)的特性。

2.2.3　运用型人调查学术环境　Dhaval Vyas等人(2006年)考虑到受访者的教育程度、专业类别，透过“情景研究方法”，将人类学研究运用到系统设计的用户建模中。而JukkaHaikar_a等人(2007年)讨论了personas如何促进交互性设计与可用性。

由于personas着重将研究成果建立在经验研究的基础上，因此在工业与科学界受到重视。运用personas数字图书馆嵌入式服务模型，是可行的与前瞻的。

3　研究设计

3.1　问卷调查与统计分析

分析数据来自对中国科学院北京青年公寓的随机抽样问卷调查，相关数据已公布于《图书情报工作》2007年第9期。数据转化后，采用列联表分析。

3.2　型人绘制

根据不同样本组，将Web2.0使用程度分为高、中、低三等分绘制表格。

3.3　交互性界面设计

Web2.0应用中，对网站实现2.0化的关键是Ajax技术线路，本文的交互性界面设计所参考的框架是提出Ajax的JesseJames Garrett所提的设计框架：战略层、范围层、结构层，框架层、表现层。

4　研究结果

4.1　数据分析结果如表1所示：

4.2　web2.0型人的绘制如表2所示

4.3　根据人物角色的交互性界面设计如表3所示：

5　讨论

5.1　总体web2.0型人情况

从调查得知中国科学院研究生使用社会软件具有“高度娱乐性、低度工作性”的特性：①移动学习可能成为新一代的平台；②及时通讯虽然普及，但是多用于感觉分享上，而不是较为规范化的工作讨论，这涉及到了情

感化的传播行为，而不是单纯的双向接受发送模式；③P2P的使用亦很广泛，但是用于下载传播娱乐事物的用途远多于工作文档或者软件工具；④博客虽然是较容易进行深度沟通的平台，但是用户多以非正式的闲谈交流为主；⑤使用RSS的比率以接受较为规范的文章内容为多；⑥利用社会书签的人不多，利用的同时也不表示愿意付出。

5.2　对A型人的服务设计

相对其他型人，A型人对博客的使用程度最高。服务于这类用户时，可能需要注意到问答过程之中，A型人对于问题定义的变化。在经过一定程度的熟悉与了解后，对于这类用户提供优质服务(亦即推荐其他相关服务功能)的成功几率相对较大。

5.3　对B型人的服务设计

相对其他型人，B型人对：P2P的使用程度最低。快速传输的功能可能不是这类用户的需要，相关的服务无需特别强调或推荐。此外，在网络公共空间，如BBS的讨论可能比个人博客还受到这类用户的欢迎，因此进入“科院星空BBS站”比较能够找到这类用户。

5.4　对C型人的服务设计

相对其他型人，C型人对五种社会软件工具的使用程度最平均。在服务一开始就推荐所有的相关服务，再任由这类用户去自由选择需要的服务功能，会比较能符合这类用户的浏览和查询路径。此外，这类用户对于每一项服务的完善程度也比较挑剔，进行服务时可能需要注意满意度问题。

5.5　对D型人的服务设计

相对其他型人，D型人对五种社会软件工具的使用程度最大差异。对于及时与快速传输的要求可能才是这类用户的最爱。越是简化的操作与方便的查询相对越受到欢迎。与A型人相反，D型人很清楚自己需要那些信息或服务。

5.6　对文献回顾的讨论

对于完全达到Web2.0的理想：信息自组织、自创造、自联结以及资源共建、共享、共创，目前似乎还有一段距离。采用型人的方法是从用户对于品牌的想法、对于功能的需求、对于查询路径的习惯、对于交互和导航的习惯与要求以及对于美感的要求等五点深入了解什么才是用户所想、所需与所要。

6　结论

6.1　实践意义

在服务于一线科研人员和研究生队伍的图书情报机构，对以科学信息活动为主的用户进行新型网络形态Web2.0概念下的信息共建、共享、共创活动调查，可以从用户的行为活动中，归纳出用户的类型，成为UCD和2.0化的建议。

Personas的优势有：①它融合而且必须要用多种研究方法来研究用户的目标、行为和观点；如此提升研究深度，并且利于研究结果的推广；②它在研究之初就考虑到未来的应用和影响，所以要求研究者本身具备跨学科的团队合作能力；如此提升研究结果转化生产力的可行性。

应用Personas的优点：①研究结果能够清楚揭示几个典型用户；②过去的用户研究分别属于网站设计、服务策略、产品行销与技术开发等，透过跨学科的Personas研究，可以让不同部门的工作人员具备相同的用户模型，而不会各自为政。

6.2　研究限制

首先，型人如同其它用户研究的方法一样，不是万能的。目前它被广泛应用于网站的交互性界面上，对于更为深入的嵌入式系统、行为驱动与智能只有有限的参考作用。

其次，这次试验性的研究，因为数据来自问卷调查，这种社会科学研究方法不可避免会因为调查对象的独特性，而导致研究结论不适合作为具有普遍性的原理。对研究结论进行推广时，还需要考虑其他新的验证。

6.3　未来研究

型人是一种用户分类的方式，与传统用户分类的不同点在于，它首先考量用户的整体网络行为，分类后，再考量个别型人具有的特殊行为、需求与系统要求，而不是直接从系统功能进行用户分类。目前这种研究方兴未艾，值得深入研究。

6.3.1　从质化到量化的方式　先对典型用户进行访谈，从而了解其需求与建议，从访谈的内容中分析具有测量意义的问题，再对所有可能潜在用户的母体中抽样，进行问卷调查，研究型人能够代表所有用户的程度与范围。此时，型人之于数字图书馆的意义在于使得已建立的服务功能的效率最佳化，同时挖掘潜在用户。

第7篇：人机交互技术范文

【关键字】在线教育；系统框架；人机交互：眼球定位；场景分析；颗粒度

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009-8097（2013）07-0081-04

引言

近几年来，随着网络信息技术及移动互联网的发展和大规模普及，在线教育受到越来越多的学者和高校机构的追捧，美国几乎所有的公立高校都已经开设在线教育课程，国内也已有超过一百所高校开设了网络教育学院，并制作了大量的在线课程资源。大量的优质课程资源吸引大批商业机构和风险资本进入，催生了MOOC（Massive Open Online Courses，大规模开放在线课程）、Flipped Class（翻转课堂）、SCOC（Small-scaleClose Online Courses，小规模封闭在线课程）等在线教育模式。

一 问题背景

相对传统课堂而言，在线教育具有很多优点，如学习时间灵活、以较低学习费用可获得相对优质的课程资源、解放教师以创造更多优质课程资源等等。然而，在线教育的实际效果一直饱受争议。国外的调研数据显示：已开设MOOC在线教育课程并参与调查的教授中有高达72%认为参加MOOC在线学习的学生并不满足课程考核要求，无法获取相应学分。

此外，根据美国杜克大学关于在线教育课程的公开数据显示：2012年秋季开设的Bioelectricity（生物电学）在线课程中，选课学生12725名，但最后参加考试并且考试合格拿到学分的学生仅仅占到总选课人数的2.5%。具体数据如表1。

由表1的数据可以得知，目前在线教育的学习效果差强人意，这也反应出在线教育现在面临的普遍问题，即在线教育对学习者学习过程的实际行为无法或者很难进行监控和干预，造成学习效率低下，学习效果较差；且在线教育对学习者学习结束后的知识掌握程度也没有做到及时收集和分析，错过最佳指导和反馈再学习的时机。

哈佛大学心理学研究学者Karl Szpunar等人最近发表在美国PNAS（Proceedings oftheNationalAcademy ofSciences.美国国家科学院院刊）的一项研究报告显示，可以总结出当前在线教育课程教学低效的一些原因。该研究表明：由于学习者在进行在线教育课程学习过程中没有有效的过程监督和行为干预，观看视频的过程中，学习者的注意力无法保持持续集中，并且不同程度地出现学习期间做其他事情的现象，这是影响在线教育课程的学习效果的一个普遍性的问题。

本文针对在线教育现在面临的这些普遍性问题，引入一些较成熟的人机交互技术，提出一种可行并能够在学习者学习的同时有效监控学习者学习过程中注意力、分段学习时间等信息的解决方案。

二 人机交互和实际应用结合形成巨大创新力量

人机交互技术（Human-Computer Interaction TechniQues）是指通过计算机的输入输出设备，以特定有效的方式实现人与计算机沟通对话和交互的技术。随着计算机技术的发展，人机交互技术越来越多地应用在我们的日常生活中：尤其是近年来移动智能设备如智能手机、平板电脑等的快速发展，一系列人机交互技术如触摸屏、摄像头、虚拟键盘、图像识别、语音识别等技术被广泛地应用。通过这些人机交互技术的使用，我们可以很方便地通过各种传感器和设备来让计算机为我们实现特定具体的工作。日常生活中常见的人机交互技术如表2。

人机交互和实际的应用需求相结合后可以形成巨大的创新力量。Apple公司iPhone智能手机取得的巨大成功，其很重要的一个原因就是将人机交互技术和用户体验很好地统一起来，如Multi-Touch（多点触控）技术可以方便用户进行缩放图片；陀螺仪传感器使得手机可以自动调节画面的显示；光线传感器实现了屏幕亮度的自动调节；距离传感器使得手机贴近耳朵接听电话或贴近身体时自动关闭屏幕以避免产生的触碰误操作；智能语音助手Siri可以让用户在双手被占用的情况下也能够进行拨打电话或信息查询等……这些人机交互技术给用户带来前所未有的优质体验，虽然这些功能并没有加强甚至脱离了作为手机的第一功能——打电话，但是这使得iPhone取得了巨大的成功。

随着人机交互技术及网络等技术的不断进步和发展，眼球定位技术使得具备摄像头的移动智能终端实现了通过摄像头来进行监控用户眼球的活动，如三星Galaxy s Ⅲ智能手机等。那么通过这项技术就可以做很多创新，如果用在在线教育上面，则可以实现学习者学习过程的检测和数据采集，通过数据的分析则可以及时了解学习者的学习态度、进展情况等信息，以便于在线教育机构及服务提供者通过一些方式来进行及时补习或提醒。

下文介绍基于眼球定位的人机交互技术的在线教育系统框架设计应该怎么实现，并总结其能够实现的具体应用场景。三基于眼球定位技术的在线教育系统框架设计思考

眼球定位技术是近两年才出现的人机交互技术，通过智能移动终端的前置摄像头来监控眼球的运动，并根据眼球的视点所在位置判断用户正在注视的屏幕区域，从而实现定位功能。虽然目前仅有三星Galaxy S Ⅲ、Galaxy Note Ⅱ智能手机等产品上已经集成了基于眼球定位技术的相关功能，在3月份，研究定位技术的发明者一一以色列创业公司uIVloove（http：//umoove.me）已经计划于4月份推出眼球定位及追踪（Eye-Tracking）技术的SDK（Software Development Kit），开发者将可以轻松的使用此SDK提供的API（ApplicationProgram Interface/应用程序接口库）来实现Smart Scroll（用眼球运动控制页面滚动）、Smart Pause（目光离开屏幕，视频即可暂停播放）和用眼球的运动控制游戏取代游戏手柄等功能’。我们可以预见将会有越来越多的智能终端包括平板电脑，笔记本电脑等产品也会拥有眼球定位技术，所以本文基于眼球定位技术研究并设计在线教育系统的框架模型是很有意义的。

以下从几个场景进行分析和阐述该框架模型针对在线教育的具体问题及解决方法。

1 学习者学习过程中注意力的监控和提醒

在线教育课程大多是通过视频播放来进行教学。在学习过程当中，对着枯燥的视频，学习者难免会出现注意力不集中或打瞌睡等现象，也会出现一定程度边学习边切换窗口聊天等其他与学习无关的操作和行为，这些行为势必会影响到学习的效果和效率。

为解决这样的问题，可以基于眼球定位技术，通过两个步骤来设计解决办法。第一，当学习者眼球视点位于屏幕有效区域内进行计时，获取学习者学习过程中每段注意力集中和“走神儿”的时间；第二，当学习者在学习过程中多次或者长时间不集中注意力时，通过“走神儿”时间长度及次数的评判对学习者进行及时的提示。

如图1（虚拟数据）所示：在一节55分钟的课堂上，学习者真正学习的时间为T1+T2+T3+T4=51分钟，那么每段注意力集中的持续时间大概15分钟左右，在学习者注意力不集中的时间段的学习内容被记录下来并打上该学习者的标识，则可以在接下来的测试中重点进行考察，以确定该学习者是否真正掌握这些内容，并在一定程度上可以补习注意力不集中时间段的学习内容。同时，如果“走神儿”时间较长，系统可以及时发出提醒，以使学习者尽快恢复注意力学习，提高有效学习时间。

2 课程内容颗粒度设计

对大量学习者的每段注意力集中的时间数据信息进行汇总和分析，并按照学习者年龄/年级、学习科目、学习形式等进行分类评估和挖掘，得出不同情况下不同人群能够保持注意力持续集中的平均时间，这个平均时间可以作为设计课程内容知识点颗粒度的重要参考，尽量将每个知识点的讲解时间片段控制在近似相等或者短于学习者注意力持续集中的平均时间。这对于提升学习效率和保证学习效果具有重要的意义。

表3为一个例子（虚拟数据）。由表3可以知道学习者学习不同科目知识点时能够保持的注意力集中时间不同，对于数学中的三角函数，平均注意力集中持续时间为20分钟，则设计该课程时尽量能够使得颗粒度在20分钟内能够让学习者在注意力最集中的时候进行学习完，理论上讲，学习效率应该较高；同样c++派生类知识点应该在28分钟更加合理。

3 在线测试的内容和时间设计

在线课堂中插入随堂测试可以有效的减少学习者注意力不集中时间，并能够在一定程度上提高学习效率。在线测试现在己经成为在线教育比较常见的检查学习效果的方法之一，但是，怎样才能让在线随堂测试的数据更有价值和意义呢？

引入眼球定位技术可以挖掘和抓取随堂测试的更多准确的数据信息。现有的随堂测试已经可以记录每道题目的答题时间，但是无法准确获取每道题目实际有效的答题时间。通过眼球定位技术，可以准确获取学习者视点位于某一题目区域内的时间，从而获取该题目实际有效的答题时间。根据不同学习者对同一题目的有效答题时间、准确率等数据的对比和分析，可以得出题目的平均答题时间、难度系数、是否存在作弊等统计信息。这些数据可以作为试题内容设计和测试时间评估等的重要参考。表4为一个例子（虚拟数据）：

根据表4中的数据，同学D每道题目都能够很短时间内完成，则可以得出同学D作弊抄袭的可能性很大，因为不管答案是否正确，在A、B、C同学都需要大量时间进行答题的情况下，D同学的有效答题时间非常短则说明很有较大作弊可能。同时根据A、B、C同学的有效答题时间可以获取每道题目的平均答题时间为40/20/119/67/70/153s，则可以将该试卷的测试时间定为每道题目平均答题时间之和469s加上一定冗余时间（如1800s）则比较合理，既能节省时间又能够最大限度测试出学习者的学习效果情况。

4 教学内容板块位置编排和教学内容设计

各种教学网站是在线教育现在最常见的形式，通过页面进行展现学习内容。我们知道，页面空间内不同区域能够获得学习者关注的程度不同。眼球定位技术则可以提供一种有效的方法来研究屏幕不同区域得到学习者的关注程度，通过学习者眼球的视点在不同区域内停留的时间即可得知屏幕对于学习者的有效区域。根据停留时间的范围进行页面区域划分和设计，将比较重要的学习内容或需要更长时间进行学习的内容放在学习者停留时间较长的区域，次重要的内容或较少颗粒度的学习内容放在学习者停留时间较短的区域等，按照这样的板块划分和编排对于学习者学习效率的提高是有很大的价值和参考意义的。

如图2（虚拟数据）所示，D区域中用户注意力停留时间最长，而B、G等区域不受学习者关注，通过合理的分区来进行统计性测试则可以得到比较客观和有价值的数据，这对于在线教育系统的页面子板块划分和编排是很有意义的。

此外，在读书学习的时候我们可以根据学习者在不同章节停留的时间长短，可以分析推断得出该学习者对某一些章节比较有兴趣或某些内容对于该学习者是相对困难的；在线测试过程中，同样可以根据学习者在每道题目上所花费的时间来进行判断题目的难度系数，推断该学习者对不同内容掌握的情况。通过眼球定位技术也可以给UGC（User Generated Content，用户自生成内容）模式注入创新力量，通过用户对某些资源的某些片段的停留时间的分析，就可以将相对用户感兴趣或用户认为有价值的内容片段进行重新编排形成新的优质课程资源，这对于优质课程资源的沉淀有极高的应用价值。

眼球定位技术对于在线教育教学内容的设计和内容板块划分及板块位置编排都有极好的研究和参考价值，合理的设计能够潜移默化地影响学习者的学习过程，提高学习效率。

5 提升模拟驾驶等学习的效率和体验

在交互式教学领域，模拟驾驶是一个很典型的例子。眼球定位技术的引入可以改善模拟驾驶等类似学习过程的有效率和用户体验。

模拟驾驶需要学习者能够在模拟的真实路况下进行驾驶学习，需要眼、手、脑并动，其中“用眼看”是很重要的前提，那么如果学习者没有集中注意力进行观察，那么学习的效率就会降低。通过眼球定位技术的应用，就可以对学习者的注意力等进行实时监控，在注意力不集中的时候或没有观察应该观察的区域时给予及时的提醒，这样可以提高学习者的学习效率，并能够使学习者在学习过程中养成真实环境中的良好习惯。

在真实驾驶环境中，眼球定位技术也可以用于疲劳驾驶、危险告知等方面的监控提醒等，保护驾驶安全。

6 定时提醒学习者休息以保护眼睛健康

眼球定位技术可以实现按照学习者实际有效的学习时间对学习者定时进行提醒休息，以保护眼睛的健康。由于计算机的快速普及和应用，电子屏幕对其使用者的眼睛健康构成了较大的威胁，越来越多的小学生都不得不戴上眼镜以调节视力。教育的本质并没有涉及学习者身体健康的内容，但身体健康也应该作为保证教育和教育保证的一项内容。平衡学习效率和适度休息是一个值得研究的课题，我们希望眼球定位技术能够在这一领域内有所作为。

眼球定位技术在在线教育领域的应用不仅仅是以上六个方面能够涵盖的，随着技术的发展和跨学科的应用，眼球定位技术及其他更多的人机交互技术将会为在线教育的发展提供新的内容、思考方式等的创新，提高在线教育的学习效率和学习体验。

四 结束语

第8篇：人机交互技术范文

1交互设计概述

自1990年比尔•莫格里奇提出交互设计概念以来，交互设计不断被人关注和研究。交互设计的概念目前尚未有统一的准确定义。《交互设计——超越人机交互》的Preece等人认为交互设计是“设计支持人们日常工作与生活的交互式产品”，强调的是设计结果[3]；DonaldANorman强调用户体验，他在《设计心理学》中说交互设计超越传统意义上的产品设计在于产品具有良好的交互功能，即在使用产品过程中用户能感觉到一种体验，这种体验是由于人和产品之间的双向信息交流所带来的，具有“很浓重的情感成分”[4]。他们对交互设计概念理解虽然有差异，但也存在目标上的共同点，即交互设计非常关注满足用户需求。

1.1交互设计在产品设计中的具体运用

尽管交互设计在当前许多产品设计中被不自觉地使用，但必须承认，大多数产品并没有上升到具有“很浓重的情感成分”与“很个性完美的体验成分”，要真正实现产品的人性化，必须加强交互意识，自觉运用更能实现人机一体化的交互设计方法。

1.1.1人机交互的基本方式传统人机交互注重视觉交互和听觉交互，其在产品设计中的目的主要在于最大限度地实现产品的使用功能。现代交互方式包括但不限于行为交互、感觉交互等方式。相对于传统设计，现代交互设计更加关注用户是否在使用过程中产生更真实的亲切感和参与感。当前科技发展日新月异，诸多产品尤其是电子产品的功能变得非常复杂而且强大。要实现人机和谐一体，必须要做到让使用者更好、更方便地综合利用这些功能，并让使用者体验参与等方面的情感需求得到满足，而传统的交互方式在这方面的局限越来越突出。目前，新的交互技术已经有了产品化的曙光，其中蕴含的新兴交互方式让人觉得新奇而又触动人心。

1.1.2触觉交互在前沿产品设计中的运用触觉交互是一种人们最容易直观理解和体验的新兴交互形式，在当前产品设计中倍受喜爱，然而触摸技术却影响着使用者的参与感和情感交互程度。因此有人在手机、计算机等电子产品设计领域主张“得触摸屏技术者得未来天下”。电子产品市场中，众多品牌每年都会推出各种触摸屏手机，iPhone却引起了轰动，见图1。苹果公司率先将更为先进的“多点触摸”技术应用到手机上，用户只要用两根手指在触摸屏上张开或者合拢，iPhone就能重新调整窗口和图片的大小。iPhone开创了移动设备软件尖端功能的新纪元，重新定义了移动电话与用户的交互方式及其使用功能。2007年11月，iPhone被《时代》杂志评选为“2007年最佳发明”。其实，iPhone并没有创造全新的东西，只是实现了人们的交互和体验愿望。iPhone通过充满活力的图形界面、多点触摸和手势、数字键盘以及放大镜等让人们有了更多、更直接的人机交互体验，让手机从工具变成了有“灵性”和“生命”的生活伙伴。微软研发的平面计算机，见图2，则是对电脑进行了彻底革命，它没有鼠标键盘，是触控技术彻底淘汰鼠标和键盘的先兆。通过人的手势，触摸和其他外在物理物来和电脑进行交互，改变了人机交互方式。相比触摸屏手机，它将多触点技术创造性地延伸到了许多新的领域。比如，它的物品识别功能。将咖啡放到“桌上”，屏幕马上显示咖啡及其温度等相关信息；买东西时把银行卡放到“桌上”，屏幕就会显示存款余额，然后进入网上商店，只需用手将商品直接“拖入”信用卡，即可完成所有支付过程。显然，这样的电脑在各行各业都有着广泛的商业前景。最近两年，触摸屏在手机、GPS、笔记本、MP4领域全面开花，巨大市场潜力印证了人们对触觉交互产品的喜爱。有人抱怨触摸屏虽然方便好用，却不如传统键盘的手感好。美国Immersion“力反馈触摸屏”针对这个问题，给触摸屏添加了震动功能，当手指接触屏幕时将受到反作用力的震动，感觉就像是按下了一个真实的按键一样。近年已经有多家手机厂商推出了“力反馈触摸屏”手机，如诺基亚S60，见图3。触觉交互作为一种新的交互方式开始全面走进人们的生活。

1.1.3虚拟现实交互在前沿产品设计中的运用当今世界，生活节奏前所未有地加快，人们在高速工作过程中，都希望身边有事物陪伴，让心里有依托和归属感。各类电子宠物和虚拟网络就迎合了人们这样的心理现实。人们心理呵护的需要使得虚拟现实交互技术将大有作为。虚拟现实交互技术是一种新兴的综合信息技术。它融合了数字图像处理、多媒体技术、计算机图形学、传感器技术等多方面信息技术，可生成逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境，用户可借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互，从而产生身临其境的感受和体验。在E32009大展上，微软公布了“Natal”计划。“ProjectNatal”是世界首款将RGB摄像头、深度传感器、多点阵列麦克风以及定制处理器和微软的定制软件于一身的产品。与普通2D摄像头不同，“ProjectNatal”能够以3D的方式追踪身体的动作，不需要手持任何控制工具。通过使用3D摄像头与动作识别软件，用户可用身体运动与声音命令来控制游戏，从而置身于逼真的3D游戏界面之中，见图4。来自微软研发部门的一份声明确认，Xbox360视频游戏体感外设ProjectNatal将在2010年年底。这种人性化的交互方式除在游戏中使用，也可应用到诸多其他工业产品中，来加强产品与人的情感交互，其发展前景不可限量。

1.2交互设计是以人为本设计思想的重要表达方式

以上是对触觉交互和虚拟现实的交互方式在世界高端产品中初步运用的分析。实际上，这些产品只走进了少数人的生活，构成人们生活的一小部分，而大多数产品在上述技术的掌握和运用甚至还没有开始，人们的生活距离情感化的人机环境还很遥远。令人欣慰的是，现实困难并未阻断产品设计者以人为本，对用户体验的孜孜追求。这已经预示了未来的产品设计方向，而交互设计在未来则必将成为以人为本设计思想的最重要表达方式之一。

1.3交互设计是未来产品创新的新途径

体验是人类生活的重要组成部分。体验的对象包括产品，增强产品体验的个性化、完美化是以人为本设计的必然。个性、完美体验为产品带来创新，而体验的创新则需要完美的人机交互。中国先哲说，“以身体之，以心验之”。身和心的体验才是真正的体验，也是衡量未来产品设计创新的重要指标。目前，很多大型国际企业如微软、诺基亚、Google等都着眼于未来，加大了将技术、设计和体验融为一体的研发力度。许多设计师也开始在日常用品设计中通过增强身心体验来进行创新。如DanielRozin的作品木头做的镜子见图5。人站在它面前，头像就会显现在木块镜子中。它虽是一简单的反馈性机器，却给人们带来奇妙的体验。相信不久的将来，交互体验将无处不在，会有更多、更先进、更人性的交互技术应用在产品设计中，并让人们更加“完美自由”地享受体验的乐趣。

2交互设计的未来展望

“预测未来的最好方法，就是把它创造出来”，面向对象编程和个人信息产品的先驱者AlanKay如是说。事实上，人们已经在创造了。未来的交互设计将走进日常生活的方方面面。在嵌入式技术、计算机技术、物联网、互联网和智能技术不断发展，微型处理器、传感器不断被置于各种机器的现状下，通过交互设计产生的未来产品将会更加智能化、人性化。

2.1智能化

在清华大学2010中国人机交互研讨会上，James断言“未来的一个远景是：人们在交互的时候，可以跟计算交互，而不是计算机。”微软强调计算机的两大转变：收集输入资料方式转变，即从传统键盘和鼠标输入转变成传统方式辅之于手势、触控、感应等输入机制；从被动听从指令行事转变为能依据预设标准代替人们行动[5]。微软SurfaceComputer采用图像处理技术对用户的位置、手势进行更正和识别，并通过系统自动整合准确了解用户交互意图，进而作出正确反应，见图6。这意味着未来产品可以判断人的意图并进行自适应调整，交互过程将更加智能化。

2.2人性化

科技发展驱动产品的研发，但服务于人，满足人们日益增长的需求始终是其最终目标。无论科技发展到何种程度，人性化依然是产品设计根本原则。交互技术的不断进步给人们提供了全新的走向未来社会的视角，既体现技术高度又关注人类需求的交互设计，必将影响世界的生活图景。它会通过引导消费者从物境到情境、再到意境，产生感悟，即人的情感体验过程，让更多的产品趋于完美，趋于人性化，最终实现产品、科技与人文完美融合。

第9篇：人机交互技术范文

为了提供给广大受众更优质的计算机使用体验，未来计算机辅助工业设计的应用前景会十分广阔，本文以探究该人机交互的具体应用情况以及人机交互在辅助工业设计中的具体应用为主，为了得出更加完整和详细的设计使用操作方法,针对有关计算机辅助工业设计中的人机交互相关方式方法进行研究和探讨。

关键词：

计算机辅助工业设计；人机交互研究；市场竞争力；劳动强度

1计算机辅助工业设计概述

计算机辅助工业设计顾名思义是指针对计算机辅助技术而设立的专门工业技术研究，同时也包括以计算机硬件、软件、信息存储、通讯协议、周边设备和互连网等为技术手段，并有以信息科学为理论基础的信息离散化表述、扫描、集成和联网等领域的科学技术集合。在计算机辅助工业的技术运用中能够进一步实现对机器的操作，且在辅助工业中展开设计能够使得计算机辅助产品更加趋近人性化，更能迎合使用者的需求。这也凸显了工业设计的特殊性，工业设计与美工设计不同，工业设计更加讲究实用性，要能够充分迎合人的行动特征，且工业设计的主要目的是服务，因此，在计算机辅助工业设计中的人机交互内容研究里要充分结合人体的使用习惯等方面展开，如大小、操作便利性、使用舒适度等方面的研究。

2计算机辅助工业设计中人机交互的含义

计算机辅助工业设计中的人机交互主要是指人使用某种对话语言与计算机以一定的交互方式进行交流，为完成确定工业设计任务，换言之，就是人与计算机之间的信息交换过程。在人机交互方面的设计中通过用户和计算机系统的交流，实现机器的智能化，从另一个角度来说，也拉近了人机互动。由此可以总结出，人机交互是指允许计算机与使用者进行信息交换和相关指令互传的重要连接。

2.1计算机辅助工业设计中的人机交互功能减轻工作人员的劳动强度

通过人机交互可以使用户直接对计算机技术中的相关产品设计进行操作，以常见设备鼠标和键盘为例，在这些产品使用中可允许各种模式识别设备，由此完成对工业设计里的各项指令。另外，在计算机辅助工具里设计相关产品外观，通过鼠标在人机交互选项里对产品外形、产品尺寸、产品线形等多种方面展开设置，可以很简单并高效地完成对应的工业设计，极大地减轻了工作人员的劳动强度，利用人机交互设计还能将计算机辅助工业设计充分地运用至实际产品制作里，有助于操作人员进行实质性的操控，在辅助工业设计中，进行再操控软件时人机交互可以实现使用者和产品的直接相连，从而完善整体的产品设计。

2.2计算机辅助工业设计中人机交互是提高产品质量的重要环节

利用计算机辅助工业设计里的人机交互实现操作人员对产品设计等各个环节的直接操控，从而有效提高产品设计效率，使产品整体设计变得有条有理，相比于传统的设计师通过图纸进行加工制作，再进行修改这种重复且循环的繁琐步骤，这种直接利用计算机辅助工业设计展开的产品制作会更加高效。操作员通过交互设计实现与计算机的交流，利用鼠标等交互工具指挥对应的产品设计技术，从而强化整体的操作体验。这种交互式设计在事先提供的精细数据平台上相比于人工也要更加准确，在这些准确的数据信息操作指导下便得以保障和提升整体的工业设计质量。此外，还有助于产品的性能发挥，将操作者的创新思维、经验知识与计算机的海量数据信息收集、信息高速处理、信息检索等结合起来，利用这种优劣互补，给予产品创作更加完整和具体的设计指导。

2.3计算机辅助工业设计中人机交互有利于提高产品的市场竞争力

随着工业设计行业中的科学技术不断提升，人机交互应用也越来越广泛地存在于工业设计各个领域中，人机交互强调的主要是人性化，并充分体现了以人为本的观念，在满足人性化的需求、提供给用户更好的体验中将该技术发挥到了极致。受众的消费体验得到增强，也使得产品的市场竞争力得到提高，为了保障产品的生产质量，在提升质量的同时注重人性化的结构构造，进而得以不断优化产品的制作和设计。同时具备技术与人性化的产品也能更受消费者喜爱，从而得以在激烈的市场竞争中占有一席之地，并处在不败之位。

3计算机辅助工业设计中的人机交互应用

计算机信息网络在全球范围内推广发展的越来越快，信息网络数据传播也早成为了人们日常生活中不可替代和不可缺少的一部分，为了提供给用户更加便利和直接的计算机辅助工具使用，在满足该要求的前提下创造出了人机交互应用系统，实现了操作者与计算机使用的直接对接，给设计使用提供多方面的便利。当下计算机辅助工业设备也成为了工业设计的基础设施。为了提供给工业市场各类产品的更多元化，以及进一步确保工业市场中产品制造和生产的质量和数量，计算机辅助工业设计里进行人机交互研究能够有效提升计算机辅助工业的技术含量，给使用者带来更便捷的服务体验。计算机辅助工业设计中的人机交互应用也在很多方面都有推广，下面就具体的几个方面进行详细说明和探讨。

3.1虚拟装配

通常来说工业产品的可安装性、可维修性、可配合性都是实际工业设计中容易疏漏的问题，而利用人机交互应用实现对虚拟装配的安放。在传统的产品工业设计中对相关配件的安置往往容易忽视掉，总是会等到在产品配件搁置很久或者产品本身在使用过程中出现问题时才会引起对配件质量的检修等环节的注意，而利用虚拟装配在工业产品设计的阶段中就能利用人机交互的方式，设计者通过三维输入设备，直接对工业零件进行三维装配的操作，在设计过程中就可检查各个配件是否能融洽地与设备相符合，避免了之后的重复检修。

3.2人机界面

其次，人机界面作为操作者与计算机进行交流和信息互换的纽带在计算机辅助工业设计发挥着重要作用。在人机界面的交互技术应用上，既要重视计算机所能提供的各项技术，也要遵循于人性化，人机界面才能为操作员提供更加便捷的服务。在之后的人机界面设计中可以向着人机界面智能化、人机界面的人性化，以及人机界面真实化等发展方向展开研究。

3.3产品设计

此外，可以通过人机交互让计算机以人的视角去感知产品设计的内容，进而强化产品设计的人性化。反之，操作员对产品设计的整体把握将更直观，能够详细了解到产品设计内容中的图案、形状等多种内容确定，由此人机交互在产品设计应用上能够有效强化产品设计的高效性，给操作者带来更加便捷的操作体验。

3.4产品虚拟仿真技术上

最后，虚拟仿真技术能够极大地扩展现实生活中局限的各个空间等的范围限制，比如说3D网球游戏，就是利用了虚拟仿真技术，通过计算机辅助工业交互设计而创建的。该虚拟仿真技术除了游戏等内容外，在其他很多方面都有运用，计算机辅助交互技术作为搭建现实和虚拟世界的平台，在交互应用的各项操作中，进而得以充分发挥辅助工业的优势和性能。

4结语

综上所述，人机交互能够有效提升整体计算机辅助工业设计的科学技术含量，并带给使用者更加便捷的服务体验。能够满足在工业市场中对工业设计提出的更多元化和更趣味化的需求。建立人机交互是计算机辅助工业设计的发展趋势。今后，我们还将继续对有关计算机辅助工业设计的相关内容进行深入的探究，以便提出更加科学有效的合理措施用以推进计算机辅助工业持久稳定的进步。

参考文献：

[1]薛为民,林本敬.虚拟人技术在人机交互中的应用研究[J].北京联合大学学报(自然科学版),2008,22(2):1-5.

[2]汪海波.浅析计算机辅助工业设计[J].安徽工业大学学报(自然科学版),2005,22(2):204-206.

[3]高锦宏.试论面向制造的设计技术[J].机床与液压,2003,31(01):23-25.