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  • 5.17人机交互方式

    2020-05-17 21:07:23
    人机交互方式 图形化界面(Graphical User Interface GUI)这种方式简单直观,使用者易于接受,容易上手操作. 命令行方式(Command Line Interface CLI):需要有一个控制台,输入特定的指令,让计算机完成一些操作。...

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    人机交互方式
    图形化界面(Graphical User Interface GUI)这种方式简单直观,使用者易于接受,容易上手操作.
    命令行方式(Command Line Interface CLI):需要有一个控制台,输入特定的指令,让计算机完成一些操作。较为麻烦,需要记录住一些命令。
    win+r—cmd;
    常用的DOS命令
    dir : 列出当前目录下的文件以及文件夹
    md : 创建目录
    rd : 删除目录
    cd : 进入指定目录
    cd… : 退回到上一级目录
    cd: 退回到根目录
    del : 删除文件
    exit : 退出 dos 命令行
    补充:echo javase>1.doc
    常用快捷键
    ← →:移动光标
    ↑ ↓:调阅历史操作命令
    Delete和Backspace:删除字符

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  • 本文基于人机交互学科中所使用的一些公理和常用方法,对于MMORPG中的人机交互行为进行归纳整理,尝试对于当前网络游戏中人机交互(主要是界面)设计中的成功和失败点做出分析和解释,进而得到MMORPG人机交互设计中的...
  • 人机交互重点知识点

    2021-05-16 19:58:15
    (1)人机交互界面表示模型与设计方法 (2)可用性分析与评估 (3)多通道交互技术 (4)认知与智能用户界面 (5)虚拟和增强环境中的交互方法 (6)Web设计 (7)移动界面设计 (8)群件 1.3 简单介绍人机交互的...

    人机交互重点知识点

    1.绪论

    1.1什么是人机交互?
    人机交互是关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统,且围绕这些方面的主要现象进行研究的科学。
    1.2人机交互的研究内容
    (1)人机交互界面表示模型与设计方法
    (2)可用性分析与评估
    (3)多通道交互技术
    (4)认知与智能用户界面
    (5)虚拟和增强环境中的交互方法
    (6)Web设计
    (7)移动界面设计
    (8)群件
    1.3 简单介绍人机交互的发展历史经过了哪几个阶段
    (1)语言命令交互阶段
    (2)图形用户界面(GUI)交互阶段
    (3)自然和谐的人机交互阶段
    1.4列举生活中常见的人机交互的例子
    平板电脑、指纹识别、ATM自动取款机、防盗门人脸识别、手机手写输入、汽车驾驶操作杆方向盘、遥控器、鼠标键盘、自助购票机、智能手环、机器人等

    2.感知和认知基础

    2.1人机交互过程中人们经常利用的感知有哪几种?每种感知有什么特点?
    视觉感知、听觉感知、触觉感知三种。
    视觉:视觉感知可以分为两个阶段:受到外部刺激接收信息阶段和解释信息阶段。
    听觉:听觉感知传递的信息仅次于视觉。听觉所涉及的问题和视觉一样,即接受刺激,把它的特性转化为神经兴奋,并对信息进行加工,然后传递到大脑。
    触觉:触觉的感知机理与视觉和听觉的最大不同在于它的非局部性,人们通过皮肤感知触觉的刺激,人的全身布满了各种触觉感受器。
    2.2颜色模型有哪几种?试说明RGB、CMYK以及HSV颜色模型各适于在什么情况下应用。
    颜色模型有四种,分别是RGB、CMYK、HSV、CIE颜色模型。
    RGB颜色模型通常用于彩色阴极射线管等彩色光栅图形显示设备中,例如显示器、电视机、投影仪等。(正方体)
    CMYK颜色模型常用于从白光中滤去某种颜色,又被称为减性原色系统,常用于印刷打印行业。(三个圆)
    H(色相)S(饱和度)V(亮度)颜色模型是面向用户的。(倒圆锥体)
    2.3人的认知过程分为哪几类?
    (1)感知和识别
    (2)注意
    (3)记忆
    (4)问题解决
    (5)语言处理

    2.4什么是概念模型?举例说明心智模型带来的错误的思维模式。
    概念模型:指的是一种用户能够理解的系统描述,它使用一组集成的构思和概念,描述系统做什么、如何运作、外观如何等。
    人们通常会以为穿着横纹间条的衣服会令人显得较胖,其实穿竖条衣服才显胖。
    人们总认为洁牙不好,会把牙齿洗松、牙缝会洗大。实际上是牙缝本来就很大了,只是因为牙结石附着“填满了牙缝”所以你以为自己牙缝不大,以为是洗牙洗的牙缝变大了。
    车越重,铁皮越厚越安全?根本不是!相反,车辆的轻量化有助于提高其安全性,这个是汽车工业的共识了。车辆轻量化有助于降低制动距离;低重心、轻车体在倾斜路面上发生侧翻的几率更小;更轻的车体具有更加灵活精准的弯道性能,车辆发生碰撞时,驾驶室收到的冲击更大程度上取决于车体结构的溃缩吸能水平,并非铁板越厚越安全。高速抗衡风、转向是否“飘”,与车身重量关系不大!

    3.交互设备

    3.1 常用的输入设备分为哪四类?列举下常见的输入、输出设备。
    常用的输入设备分为:
    1)文本输入设备
    2)图像输入设备
    3)三维图形输入设备
    4)指点输入设备等
    常见的输入设备:
    键盘、
    手写笔手写板、
    二维扫描仪、数码摄像头、
    三维扫描仪、动作捕捉设备、
    鼠标、触摸板、控制杆、光笔、触摸屏
    常见的输出设备:
    显示器、打印机、耳机、立体眼镜、音箱

    3.2显示器主要分为哪三种?主要技术指标有哪些?简述其各自原理。
    显示器主要分为阴极射线管显示器:发射电子到荧光屏上发光。
    液晶显示器:通过液晶材料,传递偏振光。
    等离子显示器:等离子管内的混合气体在高压电极的刺激下产生紫外线,紫外线照射涂有三色荧光粉的玻璃板,荧光粉受激发,发出可见光。
    主要技术指标:
    (1)扫描方式
    (2)刷新频率
    (3)点距
    (4)分辨率
    (5)带宽
    (6)亮度和对比度
    (7)尺寸
    3.3给出一个实际应用中交互设备整合应用的实例。
    目前,包括Xbox、PS3等实现的基于触摸或体感的游戏通过综合应用视频、音频、空间定位等技术,给出了良好的娱乐体验。

    4.交互技术

    4.1简述人机交互输入模式分哪几类,具体说明各自特点。
    请求模式
    采样模式
    事件模式
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    4.2简述基本交互技术都有哪些?
    (1)定位
    (2)笔划
    (3)定值
    (4)选择
    (5)字符串
    4.3 WIMP界面由哪些元素组成?
    WIMP界面由窗口(Windows)、图标(Icons)、菜单(Menus)、指点设备(Pointing Device)构成。
    4.4简述实现语音识别系统的3个步骤
    (1)语音特征提取
    (2)声学模型与模式匹配
    (3)语言模型与语义理解
    4.5简述实现图像识别的步骤
    (1)图像采样、增强、复原、编码压缩、分割
    (2)图像特征提取
    (3)图像分类

    5. 界面设计

    5.1简述图形用户界面的三个重要思想及其含义
    (1)桌面隐喻(desktop metaphor)
    (2)所见即所得(What You See Is What You Get,WYSIWYG)
    (3)直接操纵(Direct manipulation)
    桌面隐喻是指在用户界面中用人们熟悉的桌面上的图例清楚地表示计算机可以处理的能力。
    在所见即所得交互界面中显示的用户交互行为与应用程序最终产生的结果是一致的。
    非所见即所得的编辑器,用户只能看到文本的控制代码,对于最后的输出结果缺乏直观的认识。
    直接操纵是指可以把操作的对象、属性、关系显式地表示出来,用光笔、鼠标、触摸屏或数据手套等指点设备直接从屏幕上获取形象化命令与数据的过程。
    5.2 图形用户界面一般性原则
    (1)界面一致性:
    在同一用户界面中,所有的菜单选择、命令输入、数据显示和其他功能应保持风格的一致性。
    (2)常用操作要有快捷方式:
    不仅会提高用户的工作效率,还使界面在功能实现上简洁而高效。
    (3)错误处理:
    在出现错误时,系统应该能检测出错误,并且提供简单和容易理解的错误处理功能
    (4)重要操作要有信息反馈:
    尤其是对不常用操作、至关重要操作要有信息反馈。
    (5)操作可逆:
    对大多数动作应允许恢复(UNDO),对用户出错采取比较宽容的态度。
    (6)良好的联机帮助:
    人机界面应该提供上下文敏感的求助系统,让用户及时获得帮助,尽量用简短的动词和动词短语提示命令。
    (7)合理划分并高效地使用显示屏:
    只显示与上下文有关的信息,允许用户对可视环境进行维护,如放大、缩小窗口;用窗口分隔不同种类的信息,只显示有意义的出错信息。
    (8)保证信息显示方式与数据输入方式的协调一致,尽量减少用户输入的动作,隐藏当前状态下不可用的命令,允许用户自选输入方式,能够删除错误的输入,允许用户控制交互过程。

    5.3用户包含哪两部分含义,以用户为中心的设计的宗旨是什么?
    用户是使用某种产品的人,其包含两层含义:1)用户是人类的一部分;2)用户是产品的使用者。
    以用户为中心的设计,其宗旨就是在软件开发过程中要紧紧围绕用户,在系统设计和测试过程中,要有用户的参与,以便及时获得用户的反馈信息,根据用户的需求和反馈信息,不断改进设计,直到满足了用户的需求,这个过程才终止。

    5.4 图书馆管理系统为例说明任务分析的过程
    (1)使用行为分析:以用例图描述,从参与者的角度出发来描述一个系统的功能。
    (2)顺序分析:绘制读者借书顺序图。
    (3)协作关系分析:着重显示某一行为中系统元素之间的协作关系。
    (4)工序约束陈述

    6.人机交互界面的表示模型与实现

    6.1 GOMS 包括哪四种元素?是一种什么模型?请用GOMS 描述文本编辑这一过程,并对你的描述进行说明。
    目标 (Goal)、操作 (Operator)、方法 (Method) 以及选择规则 (Selection) 四个元素。
    目标操作方法和选择行为模型。
    GOMS是在交互系统中用来分析建立用户行为的模型。
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    6.2对GOMS与LOTOS模型进行优缺点对比。
    GOMS它采用“分而治之”的思想,将一个任务进行多层次的细化。
    GOMS没有清楚的描述错误处理的过程。
    GOMS对于任务之间的关系描述过于简单。
    GOMS的建立无法代表真正的认知过程。
    LOTOS可以用于描述并发系统的行为。
    LOTOS最大的优越性在于可自动进行错误检测,但它过于形式化的记法比较晦涩难懂。
    与GOMS同样存在无法描述目标异常结束的缺陷

    6.3利用LOTOS与GOMS模型结合描述中国象棋的过程。
    在这里插入图片描述
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    6.4了解面板用户界面逻辑组织结构与面板内部的事件分发及响应方式
    在这里插入图片描述
    6.5 MVC 模型中,分别包括哪三部分?分别表示什么含义具有哪些功能?简述MVC的优点与不足
    包括:
    (1)视图 (View)
    View代表用户交互界面。
    对于视图的处理仅限于视图上数据的采集和处理,以及用户的请求 。
    (2)模型 (Model)
    Model负责业务流程/状态的处理以及业务规则的制定。
    是MVC最主要的核心,模型包含完成任务所需要的所有的行为和数据。
    (3)控制 (Controller)
    控制器处理用户的输入 ,控制器在需要时还负责创建其它的界面和控制器 。
    控制器决定哪些界面和模型组件在某个给定的时刻应该是活动的。

    优点
    (1)可以为一个模型在运行时建立和使用多个视图 。
    (2)视图与控制器的可接插性。
    (3)模型的可移植性。
    不足
    (1)系统结构和实现的复杂性 。
    (2)视图与控制器间的连接过于紧密。
    (3)视图对模型数据的低效率访问。

    7.Web界面设计

    7.1简述Web界面设计基本原则
    (1)以用户为中心
    (2)一致性
    (3)简洁与明确
    (4)体现特色
    (5)兼顾不同的浏览器
    (6)明确的导航设计

    7.2 Web 界面设计要素有哪些?列举4种界面布局。
    Web 界面设计要素:
    (1) Web界面规划
    (2)文化与语言
    (3) 内容、风格与布局、色彩设计
    (4) 文本设计
    (5) 多媒体元素设计
    4种界面布局:
    (1)“同”字形结构布局
    (2)“国”字形结构布局
    (3)左右对称布局
    (4)自由式布局

    7.3掌握HTML基本标记元素,熟悉HTML几个示例。
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    8.移动界面设计

    8.1 简述移动界面设计面临的几个问题
    (1)资源相对匮乏
    (2)移动设备的种类繁多
    (3)连接方式复杂
    (4)界面的定制

    8.2移动界面的设计原则
    (1)简单直观
    (2)个性化设计
    (3)易于检索
    (4)界面风格一致
    (5)避免不必要的文本输入
    (6)根据用户的要求使服务个性化
    (7)最大限度地避免用户出错
    (8)文本信息应当本地化

    8.3移动界面的设计要素有哪些?
    (1)菜单
    (2)按钮
    (3)多选列表
    (4)文字显示
    (5)数据输入
    (6)图标与图像
    (7)报警提示
    (8)移动多媒体

    9.可用性分析与评估

    9.1可用性是什么?基于哪几点?
    可用性是指特定的用户在特定的环境下使用产品并达到特定目标的效力、效率和满意的程度。
    基于以下四点:
    (1)可用性是以用户为中心;
    (2)人们使用产品的目的是创造价值;
    (3)所谓用户就是那些为了完成任务而忙碌工作的人;
    (4)产品是否易用由用户判定。

    9.2可用性表现在哪几个方面?
    可用性反应用户对产品的需求,表现在五个方面(5E):
    (1)有效性(Effective):怎样准确、完整地完成工作或达到目标。
    (2)效率(Efficient):怎样快速地完成工作。
    (3)吸引力(Engaging):用户界面如何吸引用户进行交互并在使用中得到满意和满足。
    (4)容错能力(Error Tolerant):产品避免错误的发生并帮助用户修正错误的能力。
    (5)易于学习(Easy to Learn):支持用户对产品的入门使用和在以后使用过程中的持续学习。

    9.3增强交互产品可用性的好处有哪些,说出你生活中交互设备、系统可用性较低的一个例子。
    可用性的好处:
    (1)提高生产率
    (2)增加销售和利润
    (3)降低培训和产品支持的成本
    (4)减少开发时间和开发成本
    (5)减少维护成本
    (6)增加用户的满意度
    智能叉子:测量一共咀嚼了少次,吃饭一共花了多长时间,设计师发明它可能是为了让人们慢慢咀嚼,因为如果你吃得大快,叉子就会振动和闪烁。这种智能产品,对大多数中国人来说毫无用处,因为我们用筷子吃饭。如果把它给一个成年人使用,他根本就不会使用,一方面是没有时间搞这些虚的,另一方面他们会觉得没必要。

    9.4可用性评估方法有哪些,对其中两个进行详细说明。
    方法:
    (1)用户模型(User Model)
    (2)启发式评估 (Heuristic Evaluation)
    (3)认知性遍历 (Cognitive Walkthrough)
    (4)用户测试 (User Testing)
    (5)用户问卷调查 (Questionnaire)
    (6)放声思考法
    说明:
    (1)用户模型法是用数学模型来模拟人机交互的过程。这种方法把人机交互的过程看做是解决问题的过程。它认为人使用软件系统是有目标的,而一个大的目标可以被细分为许多小的目标。为了完成每个小的目标,又有不同的动作和方法可供选择,每一个细小的过程都可以计算完成的时间,这个方法特别适合于无法进行用户测试的情形。在人机交互领域中最著名的预测模型是GOMS模型。
    (2)问卷调查的执行过程 :用户要求分析 、问卷设计 、问卷实施及结果分析 。
    问卷分析需要用到很多的数理统计知识,如参数估计、假设检验、方差分析与回归分析等。

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  • 第四章 人机交互技术概述 1.人机交互的输入模式(第二版)  由于输入设备是多种多样的,而且对一个应用程序而言,可以有多个输入设备,同一个设备又可能为多个任务服务,这就要求对输入过程的处理要有合理的模式...

    第四章 人机交互技术概述

    1.人机交互的输入模式(第二版)

           由于输入设备是多种多样的,而且对一个应用程序而言,可以有多个输入设备,同一个设备又可能为多个任务服务,这就要求对输入过程的处理要有合理的模式。

         请求模式(Request Mode):在请求模式下,输入设备的启动是在应用程序中设置的。应用程序执行过程中需要输入数据时,暂停程序的执行,直到从输入设备接受到请求的输入数据后,才继续执行程序。应用程序和输入设备交替工作。

         采样模式(Sample Mode):输入设备和应用程序独立地工作。输入设备连续不断地把信息输入进来,信息的输入和应用程序中的输入命令无关。应用程序在处理其它数据的同时,输入设备也在工作,新的输入数据替换以前的输入数据。当应用程序遇到取样命令时,读取当前保存的输入设备数据。优点:这种模式对连续的信息流输入比较方便,也可同时处理多个输入设备的输入信息。缺点:当应用程序的处理时间较长时,可能会失掉某些输入信息

         事件模式(Event Mode):输入设备和程序并行工作。输入设备把数据保存到一个输入队列,也称为事件队列,所有的输入数据都保存起来,不会遗失。应用程序随时可以检查这个事件队列,处理队列中的事件,或删除队列中的事件。

    2.基本交互技术(第二版 P60)

     

    • 定位

            确定平面或空间的一个点的坐标,是交互中最基本的输入技术之一,是图形交互技术最基本的输入原语。

            直接定位:用定位设备直接指定某个对象的位置,是一种精确定位方式。例如光笔指定一个点、直接输入坐标

            间接定位:通过定位设备的运动控制屏幕上的映射光标进行定位,是一种非精确定位方式。其允许指定的点位于一个坐标范围内,一般用鼠标等指点设备配合光标来实现。例如选择子图或者菜单

     

    • 笔画

            笔画输入用于输入一组顺序的坐标点。它相当于多次调用定位输入,输入的一组点常用于显示折线或作为曲线的控制点。

            例如鼠标、轨迹球、游戏棒

     

    • 定值

            定值(或数值)输入用于设置物体旋转角度、缩放比例因子等。

            键盘输入数值、绘制刻度尺和比例尺

     

    • 选择

            选择是在某个选择集中选出一个元素,通过注视、指点或接触一个对象,使对象成为后续行为的焦点,是操作对象时不可缺少的一部分。例如菜单上选择一个命令、对话框选择一个选项等。

     

    • 字符串

            键盘是目前输入字符串最常用的方式,现在用写字板输入字符也已经很流行。

    3.图形交互技术(第二版 P63)

     

    • 几何约束

            几何约束可以用于对图形的方向、对齐方式等进行规定和校准。

            第一种几何约束是对定位的约束:在屏幕上定义一个网格,强迫输入点落在网格交点上,用户输入一个点,得到的是离它最近的一个网格点。    

            第二种几何约束是对方向的约束:例如要绘的垂直或水平方向的线,当给定的起点和终点连线和水平线的交角小于45°时,便可绘出一条水平线,否则就绘垂直线。绘制印刷线路板、管网图或地籍图时非常有用。

     

    • 引力场

           线段端点之间连接另外的线段。

            引力场也可以看作是一种定位约束,通过在特定图素(如直线段)周围假想有一个区域,当光标中心落在这个区域内时,就自动地被直线上最近的一个点所代替,就好像一个质点进入了直线周围的引力场,被吸引到这条直线上去一样。

     

    • 拖动

            不是简单地用光标指定新位置的一个点,而是当光标移动时拖动着被移动的对象,使用户感到更直观。

            图形模式:图形的重新绘制

            图像模式:图像的整体移动

     

    • 橡皮筋技术

            被拖动对象的形状和位置随着光标位置的不同而变化,用于画直线、矩形、圆、圆弧和自由曲线等。

     

    • 操作柄技术

            可以用来对图形对象进行缩放、旋转、错切等几何变换。先选择要处理的图形对象,该图形对象的周围会出现操作柄,移动或旋转操作柄就可以实现相应的变换

     

    • 三维交互技术

            三维交互技术采用六自由度输入设备。所谓六自由度,指沿三维空间X、Y、Z轴平移和绕X、Y、Z轴旋转。

            直接操作:通过三维光标实现选择并直接操作虚拟对象;需要大量计算,对硬件要求高

            三维Widgets:三维交互界面的小工具(漂浮菜单、手、平移和旋转指示器)

            三视图输入:二维输入设备在一定程度上实现三维输入

    4.多通道交互技术

    (1)多通道用户界面(Multimodal User Interface MUI)(第一版 P70)

           为适应目前和未来的计算机系统要求,人机界面应能支持时变媒体(time-varingmedia),实现三维、非精确及隐含的人机交互,而多通道人机界面是达到这一目的的重要途径。

    定义:

           为了消除当前WIMP/GUI 用户界面通信带宽不平衡的瓶颈,综合采用视线、语音、手势等新的交互通道、设备和交互技术,使用户利用多个通道以自然、并行、协作的方式进行人机对话,通过整合来自多个通道的、精确的和不精确的输入来捕捉用户的交互意图,提高人机交互的自然性和高效性。

    目标:

           交互的自然性:降低认识负荷

           交互的高效性:发挥人机不同的认知潜力

           与传统用户界面(WIMP/GUI)兼容

    基本特点:

    Ø  使用多个感觉和效应通道

    感觉通道侧重多媒体信息的接受,效应通道侧重交互过程中控制与信息的输入,二者相互配合。

    Ø  允许非精确的交互

    人类语言具有高度的模糊性,容许使用模糊的表达手段可以避免不必要的认识负荷。

    Ø  三维和直接操纵

    人类的大多数活动领域具有三维和直接操纵特点,多通道人机交互的自然性反应了这种本质特点。

    Ø  交互的双向性

    人的感觉和效应通道通常具有双向性的特点,如视觉可看可注视,手可控制、可触及等。

    多通道用户界面使用户避免生硬的、不自然的、频繁的、耗时的通道切换,从而提高自然性和效率。

    Ø  交互的隐含性

    追求交互自然性的多通道用户界面并不需要用户显式地说明每个交互成分,反之是在自然的交互过程中隐含地说明。例如,用户的视线自然地落在所感兴趣的对象之上;又如,用户的手自然地握住被操纵的目标

    (2)多通道交互技术(第一版 P75)

    ²  眼动跟踪

    眼动有三种主要形式(在人机交互中,眼动跟踪主要利用跳动和注视:

    跳动(Saccades):在正常的视觉观察过程中,眼动表现为在一系列被观察目标上的停留及在这些停留点之间的飞速跳跃。在注视点之间的飞速跳跃称为眼跳动。 

    注视(Fixations):停留时间至少持续100ms以上的称为注视。在注视中,眼也不是绝对静止不动,会有微小运动,但大小一般不会超过1°视角。绝大多数信息只有在注视时才能获得并进行加工。

    平滑尾随跟踪(Smooth Pursuit):缓慢、联合追踪的眼动通常称为平滑尾随跟踪。

    分类:

           以硬件为基础的视线跟踪:利用红外发光二极管发出红外线,采用图像处理技术和能锁定眼睛的特殊摄像机,通过分析人眼虹膜和瞳孔中红外线图象点的连续变化情况,得到视线变化的数据,从而达到视线追踪的目的。

           以软件为基础的视线跟踪:先利用摄像机获取人眼或脸部图像,然后用软件实现图像中人脸和人眼的定位与跟踪,从而估算用户在屏幕上的注视位置。人的注视方向可以用头的方位和眼睛的方位两种方式来表示。

    ²  手势识别手势是人的上肢(包括手臂、手和手指)的运动状态。

    手势的分类:

    交互性手势与操作性手势:手的运动表示特定的信息(如乐队指挥),靠视觉来感知;操作性手势不表达任何信息(如弹琴)。

    自主性手势和非自主性手势:自主性手势与语音配合用来加强或补充某些信息(如演讲者用手势描述动作、空间结构等信息)。

    离心手势和向心手势:离心手势直接针对说话人,有明确的交流意图,向心手势只是反应说话人的情绪和内心的愿望。

    识别手势的手段有:

    鼠标器和笔:优点是仅利用软件算法来实现,从而适合于一般桌面系统;缺点是只能识别手的整体运动而不能识别手指的动作。

    数据手套:主要优点是可以测定手指的姿势和手势;相对而言较为昂贵,并且有时会给用户带来不便。

    计算机视觉:利用摄像机输入手势,优点是不干扰用户;在技术上存在很多困难,还难以胜任手势识别和理解的任务。

    技术:

    模板匹配技术:一种最简单的识别技术,将传感器输入的原始数据与预先存储的模板进行匹配,通过度量两者之间的相似度完成识别任务。

    神经网络技术:一种较新的模式识别技术,具有自组织和自学习能力,具有分布性特点,抗噪声能力比较强,能处理不完整的模式,并具有模式推广能力。 

    统计分析技术:通过统计样本特征向量来确定分类器的一种基于概率的分类方法。在模式识别中一般采用贝叶斯极大似然理论确定分类函数。

    ²  语音识别

    概念:

    语音识别是计算机通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本文件或命令的技术,目前主流的语音识别技术是基于统计的模式识别的基本理论。

    技术:

           数字化语音信号的转换和量化涉及到信号表示问题:需要研究如何使系统在传感器与环境的变化中保持性能的稳定,以适应这些变化。

    各种语音必须被恰当地建模:目前采用的最广泛的建模技术是隐马尔科夫模型(HMM)

    语言的约束问题。

     

    ²  表情识别

    步骤:

           表情的跟踪:以某种方式将表情信息从外界摄取出来。

    表情的编码:即对面部表情进行编码。基于面部运动确定表情的思想,面部动作编码系统(FacialAction Coding System,FACS),它是基于对所有引起面部动作的脸的“动作单元”的枚举编制而成的。

    表情的识别:面部表情的识别可以通过对FACS中的那种预定义的面部运动的分类来进行,而不是独立地确定每一个点。

    ²  手写识别

    分类:

           脱机(off-line,又称离线)识别:脱机识别就是机器对于已经写好或印刷好的静态的语言文本图像的识别。

    联机(on-line,又称在线)识别:联机识别是指用笔在输入板上写,用户一边写,机器一边进行识别,可实时人机交互。包括了预处理、归一化、特征抽取、特征匹配

    ²  汉字识别

    识别方法:

           结构识别:出发点是汉字的组成结构,把复杂的汉字模式分解为简单的子模式直至基本模式元素,对子模式的判定以及基于符号运算的匹配算法,实现对复杂模式的识别。

    统计识别:将汉字看为一个整体,其所有的特征是从整体上经过大量的统计而得到的,然后按照一定准则所确定的决策函数进行分类判决。

    神经网络:神经网络具有学习能力和快速并行实现的特点,因此可以通过神经网络分类器的推广能力准则和特征提取器的有效特征提取准则,对手写字符进行识别。

    ²  数字墨水

    数字墨水是一种新的人机界面技术,它借鉴手写识别技术的同时,克服了它的许多局限性。数字墨水在数学上是通过三阶贝塞尔曲线来描述笔输入的笔迹,它的记录格式与图像和文本格式都不同。

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    第六章 人机交互界面表示模型与实现

    1.表示模型(第二版课本P99)

           使用人机交互界面的表示模型和形式化的设计语言来分析和表达用户界面的功能以及用户和系统之间的交互情况,并且界面表示模型能方便映射到实际的设计实现。常用的表示模型有:

           行为模型:用户和任务角度 COMS   UAN   LOTOS

           结构模型:系统角度 状态转换网络和产生式规则

           事件-对象模型:人机交互活动归结为事件与对象的相互作用

           表现模型:人机交互界面表现的具体描述方法

    1.1 行为模型(第二版课本 P99)

    1.2 结构模型(第二版课本 P109)

    1.3事件-对象模型(第一版课本 P137)

            对话独立性:在系统设计和实现时,强调人机交互界面和业务的分离,即界面和系统的业务或者数据模型不互相影响,彼此独立。强调对话独立性,可以更好实现系统的扩充和重用。

            语义反馈:实时反馈界面的状态和用户操作的细节,以便用户能够清楚的了解当前操作的过程。

            在行为模型中,GOMS和LOTOS都没有考虑对话独立性和语义反馈,UAN则强调了语义反馈,基于事件-对象模型较好兼顾了对话独立性原则和语义反馈原则

    1.4 表现模型(第二版课本 P122)

    6.界面描述语言(第二版 P)

           界面描述语言一般分为:命令式语言和陈述式语言。命令式语言要求编程人员明确的指定如何执行任务,陈述性语言要求编程人员只需指定任务要做什么,陈述性语言要比命令式的语言更为抽象。

    几种常见的陈述性语言:用户界面标记语言(UIML)、扩展界面标记语言(XIML)、XML用户界面语言XUL。

    2.软件结构和实现

           将详细设计的结果——界面的表示模型转换成能在硬件上运行的交互系统,实现交互系统的开发环境提供了有效的转换手段,把概要设计和应用规则转换成可以执行的软件,开发环境为程序员提供了不同层次上的支持。

           窗口系统:提供设备独立性和资源共享

           用户界面管理系统:抽象层次更高的支持交互系统实现的开发环境

           支持复杂人机交互系统的实现的软件体系结构:E-O模型、Seeheim模型和智能体

    2.1 窗口系统(第二版 P127)

    (1)窗口系统定义:

           强调为程序员提供硬件设备的独立性,为单一输入输出设备创建多个抽象设备来实现资源共享。设备独立性和多任务管理是窗口系统最重要的两个特性。

    (2)窗口系统结构:

          在各个应用程序内部实现和管理多任务    

          在操作系统核心集中处理多任务管理

          多任务的管理可由独立的管理程序进行管理,应用程序通过调用该管理程序提供的接口来实现对多任务的管理和设备的独立性操作。例如客户/服务器结构,资源管理器是窗口系统的核心,负责多任务的管理。

    (3)交互事件处理:应用程序内部事件处理循环  事件注册方式

    (4)交互组件开发包:一般的窗口系统,输入和显示是分离的,许多语言提供了用于开发交互系统的开发软件包,交互系统开发软件包在支持窗口管理的基础上增加了另一种抽象,它把输入和输出的行为结合起来

    (5)交互框架:交互系统根据所用的交互设备和交互方式的不同而不同,移动设备适合于笔式的交互,桌面应用主要有两种交互方式:桌面方式和浏览器方式

    (6)MVC模型

        MVC把一个应用的输入、处理、输出流程按照模型 (model)、视图(View)和控制(Controller)的方式进行分离,形成模型层、视图层、控制层三个层次;模型负责业务流程和状态的处理以及业务规则的制定,视图代表用户交互界面,控制器将模型映射到界面中,处理用户的输入,每个界面有一个控制器。

    优点:可以为一个模型在运行时同时建立和使用多个视图

    视图与控制器的可接插性,允许更换视图和控制器对象,而且可以根据需求动态地打开或关闭、甚至在运行期间进行对象替换

    模型的可移植性,因为模型是独立于视图的,所以可以把一个模型独立地移植到新的平台工作

    缺点:增加了系统结构和实现的复杂性:对于简单的界面,严格遵循MVC,使模型、视图与控制器分离,会增加结构的复杂性,并可能产生过多的更新操作,降低运行效率

    视图与控制器间的过于紧密的连接:视图与控制器是相互分离、但又确实联系紧密的部件,视图没有控制器的存在,其应用是很有限的

    视图对模型数据的低效率访问:依据模型操作接口的不同,视图可能需要多次调用才能获得足够的显示数据

    (7)Struts模型

           Struts的体系结构实现了MVC模式的概念,它将这些概念映射到web应用程序的组件和概念中;视图(View)――JSP页面和表示组件;控制器(Controller)――ActionServlet和ActionMapping ;模型(model)――系统状态和商业逻辑JavaBeans

    2.2 UIMS(第二版 P145)

           软件包功能有限,开发费用高,并且使用困难,比软件包更高层次的抽象是用户界面管理系统(User Interface Management System UIMS),支持用户界面的表示、设计、实现、执行、评估和维护,能够为用户提供一致的人机界面,以极其友好的方式与用户进行人机交互,并能使开发者几乎随心所欲地使用此开发工具进行软件开发。

    (1)对话独立性

    定义:业务与界面的分离

    优点:可移植性:用于不同的系统

             可重用性:对话独立性增加了元素的可重用性

             界面多样性:开发不同形式和风格的界面适应不同用户和环境

             定制界面:按照设计人员和用户的方式和风格进行设计

    应用和界面的关系

    对话独立性要求二者分离,但是二者存在密切的关系,界面表现为应用服务,应用所需要的外部数据由界面传输,应用内部数据和状态通过界面展示给用户。

    交互系统三要素:应用层、表现层、对话控制层(程序和表现的通信)

    (2)UIMS的表示方法

    ●表现层:涉及用户输入输出信息的处理

           如何处理和表示图形的输入输出、如何适应多媒体的需要、如何适应智能人机界面规格说明的需要。

    ●对话控制

        基于语言:菜单网络、状态转换网络、上下文无关文法、事件语言、面向对象语言

        基于图形

        基于应用语义过程

    ●应用层

           对象-算子表示:对象对应于应用程序的数据结构;算子对应于人机界面调用的应用子程序。

    基于关系和一阶逻辑的表示:关系用来表示应用程序中的数据结构,而一阶逻辑模型用来表示应用子程序。

    2.3 支持复杂人机交互系统的实现的软件体系结构

    (1)Seeheim模型(第一版 P155)

           Seesheim模型是基于对话独立性的概念,界面表现与应用通过一个控制单元实现松散耦合。表现部件负责人机交互的外部表现;对话控制是用户和应用程序之间的协调器,控制二者对话的形式;应用接口是为了实现界面和应用程序通信而定义的一组协议。

    优点:界面设计结构清晰,适合界面与应用程序分别执行或者并行执行。

    缺点:不能反映软件的整个生存期

    对于直接操作的图形用户界面设计并不合适:直接操作需要一致、连续的的语义反馈以及相应用户的动作。

    (2)E-O模型(第一版 P163)

    由四个逻辑部件组成

           设备管理模块DMM:提供交互设备的接口,实现设备无关性

           事件管理子程序EMS:读取输入,反馈输出

           对象管理子程序OMS:管理类和对象

           事件-对象管理子程序EOMS:事件目标整合,是用户界面系统的核心。

    (3)智能体(第一版 P165)

    定义:一个完整的信息处理实体

    组成:事件接收单元、事件发送单元、记忆单元、处理单元

    特征:自发性、通信性、反应性、协作性

    分类:认知型智能体、反应型智能体(大多)

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