人机交互技术课件（完整版）.pptx

第一章 人机交互概述;1.1 人机交互的概念;1.1.2 什么是人机交互;人机交互是与认知心理学、人机工程学、多媒体技术、虚拟现实技术等密切相关的综合学科，可以从不同的角度（计算机科学、机器和人）来研究人机交互。例如从计算机科学的角度，人机交互的焦点是交互，尤其是单个或多个用户与一个或多个计算机的交互，以及通过计算机系统的人际交互；而从机器的观点，计算机可能是独立运作的计算机，也可能是嵌入式计算机器，比如作为太空驾驶员座舱或者微波炉的一部分。从人类用户的角度看，需要考虑分布式系统，计算机辅助通讯，或依靠不同系统进行协同工作等特性。因此，人机交互既研究机械装置，也研究人的因素，人机交互是当代技术发展的一个重要支撑领域。;1.2 人机交互的简史;1.2.1 手工操作和命令行交互阶段;; DEC VT100，一个广泛应用的计算机终端（1978）;1.2.1 图形化用户界面阶段;道格拉斯?恩格尔巴特拿着他发明的鼠标;Xerox Palo于70年代中后期研制出原型机Star，形成了以窗口、图标、菜单和指示器为基础的图形界面，也称为WIMP界面，Apple公司最先采用了这种图形界面。1983年，苹果公司开发的Lisa桌面电脑配置了鼠标，并首次采用了图形化的用户界面（Graphical User Interface，简称GUI）。Lisa创造性地采用了桌面“隐喻(Metaphor)”，使用了位映射(bitamp)、窗口(window)、图符(icon)等图形化元素来代表对应的操作，用户可通过鼠标点击方便地与计算机进行交互，如图所示。Lisa由于售价高，市场接受度不高，但其成就了之后的苹果Macintosh计算机。这种基于鼠标便捷操作和直观的图形化界面的交互方式成为人机交互进化的历史性变革。;1.2.3 自然人机交互阶段;1.自然人机交互输入设备的进展;2.交互显示设备的进展;1.3 人机交互的新技术;1.3.1 多点触控; 多点触控技术经过了多年的积累和发展。该系统在大屏多点触控系统设计方面成本低、敏感度高，而且使用计算机视觉技术具有较好的扩展性。其系统效果图如下图所示，用户可以通过单手或者多手直接操控电脑。;1.3.2 手势交互; 手势交互是一种新兴的交互技术，其技术核心是手势识别。根据识别对象可将手势识别技术分为静态手势识别和动态手势识别。数据手套是一种应用较为广泛的手势识别方式。右图形象地描述了数据手套的结构。; 手势识别的另一种方式是通过摄像头采集手势数据。这种方式下，人不需要穿戴额外的手套，裸手即可与计算机互动。如下图所示，LeapMotion主要由两个摄像头和3个红外LED组成。;1.3.3 人体动作识别; 人体动作分析是人机交互交互系统的重要支撑技术，是一个多学科交叉的研究课题，使用了数学建模、图形图像分析、模式识别、人工智能等知识，具有重要的理论研究价值。一个完整的人体动作分析过程主要包括动作捕捉、动作特征描述和动作分类识别三大部分。与其他交互手段相比，人体动作交互技术无论是硬件还是软件方面都有了较大的提升，交互设备向小型化、便携化、使用方便化等方面发展。;1.3.4 语音交互; 语音交互需要对语音识别和语音合成进行研究，还要对人在语音通道下的交互机理、行为方式等进行研究。语音交互过程包括四部分：语音采集、语音识别、语义理解和语音合成。语音采集完成音频的录入、采样及编码；语音识别完成语音信息到机器可识别的文本信息的转化；语义理解根据语音识别转换后的文本字符或命令完成相应的操作；语音合成完成文本信息到声音信息的转换。;1.3.5 其它新兴的交互方式;1.4 人机交互设计的标准、原则和指导方针; 近年来，以人为中心的人机交互设计是人机交互的一个研究热点。以人为中心的设计方法应该遵循以下原则。 （1)设计基于对用户、任务和环境的明确的理解。 （2）用户参与整个设计和开发。 （3）设计由以用户为中心的评估驱动和改进。 （4）过程是不断迭代的。 （5）设计表达了全部用户体验。 （6）设计团队包括多学科的技能和视角。;（2） W3C 的多通道交互工作组;1.4.2 人机交互的原则和指导方针;Nilesen的10个易用性启发式方法：;Peter Morville的用户体验蜂巢图：;1.4.3 自然人机交互设计的指导方针;第二章 认知过程;2.1 概述;2.2 认知心理学;认知和信息加工：;格式塔（Gestalt）心理学：;（1）接近法则：;（2）相似法则：; ;（3）闭合法则：;（4）连续法则：;（5）简单法则：;(6) 图形-背景感知、对称性、尺寸恒定律;2.3 感知;2.3.1视觉感知;感知物体大小、深度和相对距离：;亮度：;色彩：;错视觉：;2.3.2 听觉与触觉感知;