人机交互实验报告材料及实验结果

1、中北大学软件学院实验报告专 业软件工程课程名称学 号 实验日期 12012/3/13|实验时间|19:00-22:001实验名称试验一：最新人机交互技术2、实验目的了解最新人机交互的研究容3、实验容通过网络查询最新人机交互相关知识。(1)在百度中找到“最新人机交互视频”的相关网页，查看视频。什么是Kinect技术。(3)人机交互技术在各个领域的应用。4、测试及结果(1)已在百度中查看“最新人机交互视频”的相关网页。Kinect是微软在2010年6月14日对XBOX36体感周边外设正式发布的名字。(3)人机交互技术已成为解决医疗、教育、科研、环保等各类重大社会问题不可或缺的重要工具5、心得通过此

2、实验，我了解人机交互技术在社会各个行业的重大作用实验日期2012/3/13实验时间19:00-22:001、实验名称实验二：立体视觉2、实验目的掌握立体视觉的原理3、实验要求通过网络查询立体视觉相关知识。(1) 在虚拟环境是如何实现立体视觉？(2) 3D和4D电影的工作原理。4、测试及结果(1) 实物虚化的视觉跟踪技术使用从视频摄像机到 x-y平面阵 列，周围光或者跟踪光在图像投影平面不同时刻和不同位置上的 投影，计算被跟踪对象的位置和方向。视点感应必须与显示技术相结合，采用多种定位方法(眼罩定 位、头盔显示、遥视技术和基于眼肌的感应技术)可确定用户在 某一时刻的视线。例如将视点检测和感应技术

3、集成到头盔显示系 统中，飞行员仅靠“注视”就可在某些非常时期操纵虚拟开关或 进行飞行控制(2) 4D电影是在3D立体电影的基础上加环境特效模拟仿真而组成的新型影视产品。所谓 4D电影，也叫四维电影；即三维的立 体电影和周围环境模拟组成四维环境。观众在看立体电影时，顺 着影视容的变化，可实时感受到风暴、雷电、下雨、撞击、喷洒 水雾、拍腿等身边所发生与立体影象对应的事件,4D的座椅是具 有喷水、喷气、振动、扫腿等功能的，以气动为动力的。环境模 拟仿真是指影院安装有下雪、下雨、闪电、烟雾等特效设备，营 造一种与影片容相一致的环境。5、心得通过本次试验，我明白了立体视觉以及 3D、4D电影的工作 原理

4、。实验日期2012/3/27 实验时间19:00-22:001、实验名称实验三：交互设备2、实验目的掌握常用的交互设备的工作原理如键盘、鼠标、显示器、扫 描仪3、实验容通过网络查询人机交互设备相关知识。1、重点查找液晶显示器和扫描仪的工作原理和方法2、什么是数字纸？工作原理是什么？4、测试及结果(1)在彩色LCD面板中，每一个像素都是由三个液晶单元格构成, 其中每一个单元格前面都分别有红色，绿色，或蓝色的过滤器。 这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜 色。LCD不存在聚焦问题，因为每个液晶单元都是单独开关的。 这正是同样一幅图在LCD屏幕上为什么如此清晰的原因。扫描仪是图像信

5、号输入设备。它对原稿进行光学扫描，然后将光 学图像传送到光电转换器中变为模拟电信号，又将模拟电信号变 换成为数字电信号，最后通过计算机接口送至计算机中。 光电转 换是扫描仪的核心工作原理。扫描仪的性能取决于它把任意 变化的模拟电平转换成数值的能力。(2) 数字纸，也叫数码纸。它是一种超薄、超轻的显示屏，即理 解为"象纸一样薄、柔软、可擦写的显示器"。工作原理：1.液晶方式该方式是利用施加电压后分子排列被改变的液晶的性质，通 过调整透光率及改变光线的方向来表达反差，笔记本电脑等产品 上的液晶显示器已为我们所熟知。电子纸液晶显示器的制作思路 是，将液晶板与写入图像的装置部分相分

6、离以实现薄型化和轻量 化，并能卷曲，做成像纸一样的东西。写入可利用施加光、热、 表面电荷等各种方法来实现。2. 电泳方式该方式是利用在电压下能够改变黑白状态的微胶囊来实现 图像显示的。微胶囊中带电的白色氧化钛颗粒和黑色碳粉粒子在 电压下上下移动，从而绘制出黑白图像。其特点是在反差、明亮 度视觉等方面较理想，耗电低，重量轻而容易使其薄型化，形状 自由等。此外，有的产品是利用带电色粉的电泳现象，通过加大 色粉的密集度来提高黑白反差的。5、心得我明白了数字纸、液晶显示器、扫描仪的工作原理。实验日期2012/3/27 实验时间19:00-22:001实验名称实验四：虚拟现实系统中的交互设备2、实验目的

7、掌握虚拟现实系统中人机交互设备的工作原理和方法3、实验容通过网络查询人机交互设备相关知识。重点查找虚拟现实中 使用的交互设备和较新的交互设备的工作原理和方法，如：数据 手套、三维鼠标、空间跟踪定位器、触觉和力反馈器、头盔式显 示器等。(实验报告中写出3种以上)4、测试及结果(1)数据手套工作原理：数据手套是虚拟仿真中最常用的交互工 具。数据手套设有弯曲传感器，弯曲传感器由柔性电路板、 力敏元件、弹性封装材料组成，通过导线连接至信号处理电 路；在柔性电路板上设有至少两根导线，以力敏材料包覆于 柔性电路板大部，再在力敏材料上包覆一层弹性封装材料， 柔性电路板留一端在外，以导线与外电路连接。把人手姿

8、态 准确实时地传递给虚拟环境，而且能够把与虚拟物体的接触 信息反馈给操作者。使操作者以更加直接，更加自然，更加 有效的方式与虚拟世界进行交互，大大增强了互动性和沉浸感。并为操作者提供了一种通用、直接的人机交互方式，特 别适用于需要多自由度手模型对虚拟物体进行复杂操作的虚 拟现实系统。数据手套本身不提供与空间位置相关的信息，必须与位置跟踪设备连用。数据手套一般按功能需要可以分为：虚拟现实数据手套、 力反馈数据手套。力反馈数据手套：借助数据手套的触觉反 馈功能，用户能够用双手亲自“触碰”虚拟世界，并在与计 算机制作的三维物体进行互动的过程中真实感受到物体的振 动。触觉反馈能够营造出更为逼真的使用环

9、境，让用户真实 感触到物体的移动和反应。此外，系统也可用于数据可视化 领域，能够探测与出地面密度、水含量、磁场强度、危害相 似度、或光照强度相对应的振动强度。(2) 三维鼠标：三维空间交互球是虚拟现实应用中的另一重要的交互设备，用于六个自由度VR场景的模拟交互，可从不同的角度和方位对三维物体观察、浏览、操纵；也可作为 3D Mouse来使用；并可与数据手套或立体眼镜结合使用，作 为跟踪定位器。也可单独用于CAD/CAM (Pro/E、UG)。作为输入设备，此种三维鼠标类似于摇杆加上若干按键的组合， 由于厂家给硬件配合了驱动和开发包，因此在视景仿真开发 中使用者可以很容易的通过程序，将按键和球体

10、的运动赋予 三维场景或物体，实现三维场景的漫游和仿真物体的控制(3) 头盔式显示器：头盔显示器(HMD Head MountedDisplay )的原理是将小型 2维显示器所产生的影像藉由光学 系统放大。具体而言，小型显示器所发射的光线经过凸状透 镜使影像因折射产生类似远方效果。利用此效果将近处物体 放大至远处观赏而达到所谓的全像视觉(Hologram )。头盔显示器是虚拟现实应用中的3DVR图形显示与观察设备，可单独与 主机相连以接受来自主机的3DVR图形信号。使用方式为头戴式， 辅以三个自由度的空间跟踪定位器可进行 VR输出效果观察，同 时观察者可做空间上的自由移动，如；自由行走、旋转等，

11、沉浸 感极强，在VR效果的观察设备中，头盔显示器的沉浸感优于显 示器的虚拟现实观察效果，逊于虚拟三维投影显示和观察效果， 在投影式虚拟现实系统中，头盔显示器作为系统功能和设备的一 种补充和辅助。5、心得通过此次实验，我看到了很多高科技的虚拟现实设备，更加 了解到了，数据手套、三维鼠标、头盔显示器等虚拟设备的工作 原理及使用方法。辅导教师何志英 成绩实验日期2012/4/10实验时间19:00-22:001实验名称实验五：人机交互界面表示模型2、实验目的掌握人机交互界面表示模型中的 GOMS、LOTOS和UAN的方法。3、实验容1、简述GOMS和LOTOS表示模型的方法。2、结合GOMS和LOT

12、OS对任务“中国象棋对弈”进行描述3、UAN描述“文件拖入垃圾箱”4、测试及结果（1）G0M是在交互系统中用于分析用户复杂性的建模技术，主要被软件设计用于建立用户行为模型 。GOM模型是一个缩写术语，G代表Goals （目标）、0代表Operations （操作）、M代表 Methods（方法）、S代表Selection rules（选择规则）。Goals （目标）就是执行任务最终想要得到的结果。Operatio ns （操作）是任务分析道最底层的行为，是用户为了完成任务必须执行的基本动作。Methods （方法）是描述如何完成目标的过程。Selection rules （选择规则）是用户要遵

13、守的判定规则，以确定在特定环境下所使用的方法。 GOMS模型是关于用户在与系 统交互时使用的知识和认知过程的模型。GOMS模型主要用于指导第一代（命令行）和第二代（ WIMP人机交互界面的设计和评 价。LOTOS勺基本思想是用一套形式化和严格地表示法刻画系统 外部可见行为之间的时序关系，系统由一系列进程组成，进程同 环境之间通过称为“关口”的交互点进行交互，两个以上的进程 在执行一个外部可见的行为时会发生交互，进行数据交换、信息 传递、协调同步等操作。（2）GOAL:中国象棋>：GOAL:运行II：* GOAL :走棋ACTION:自动记录棋谱>>:GOAL :当前方走>

14、;>：OPRATOR:拾取棋子OPRATOR:放置棋子GOAL:对弈方走>>OPRATOR:拾取棋子OPRATOR:放置棋子 *GOAL:打谱：OPRATOR:加速OPRATOR:减速OPRATOR:暂停OPRATOR:恢复GOAL:退出任务三 drag and drop a file in the recycle bin用户行为界面反馈界面反馈mause_down(x3y)dragjcon(x.y)mouseupfx.y)then highlight(icon) showoutline(icon) then highlightbin)then hide(icon) show

15、_bin_full()if intersectCEGon.y) icon=se!ectedif intersecttbin.y)if intersecttbinA,?)5、心得通过此次实验，我掌握人机交互界面表示模型中的 GOMS、LOTOS 和UAN的方法。辅导教师何志英 成绩实验日期2012/4/10 实验时间19:00-22:001实验名称 实验六：WEB界面设计2、实验目的掌握WEB界面设计的原则，了解页面容、风格、布局、色彩 设计的方法3、实验容1、找到三种类型的：旅游景区、购物、政府部门，每种类型找 三个以上，总结功能、布局、风格、色彩设计有什么相同和不同。4、测试及结果通过上网查

16、看诸多，发现不同有不同的风格，其风格表现在 多方面：功能方面：功能大部分都相同，主要是列举最近发生的 事件或最新通知。布局方面：风景区、购物一般采用自由式布局, 文字信息量少，图片多，外观漂亮，容易吸引人。缺点：显示速 度慢。政府部门一般采用“同”字结构布局，页面结构清晰，主 次分明。缺点：太过规矩呆板，色彩单调。风格、色彩方面：旅 游、购物风格随意，色彩鲜艳，外观漂亮，引人注目；政府，风 格大部分一样，整体格调肃穆，严谨，色彩单调，给人一种严肃 认真的感觉。5、心得通过本次实验，我了解到不同的有不同的风格，无论从布局、 风格、色彩方面都有不同的设计，符合各个的主题。辅导教师 成绩实验日期20

17、12/4/24 实验时间19:00-22:001实验名称实验七：移动界面设计2、实验目的掌握移动界面设计的原则。3、实验容比较移动界面设计与 WEB界面设计有什么相同和不同。4、测试及结果移动界面设计主要用于移动终端设备包括手机、掌上电脑、 笔记本电脑等。移动界面设计首先保持应用界面的一致性，界面 各种元素如菜单、标签、文输入等的风格样式和操作方式在整个 应用中保持一致，这样可以降低用户操作的复杂度和出错的概率 也降低了工作强度。其次，文字录入工工作降到最低，主旨就是 降低用户出错的概率以及方便用户。最后，就是能预防用户出错， 尽可能留有给用户修改的余地。Web界面主要用于固定的电子设备。 W

18、et界面设计一般有几点 原则。首先了解浏览者心态，必须把最有吸引力的东西最先呈现 给用户。其次容和形式要统一，在突出 web页面风格的同时，更 加形象、直观的被用户接受。再次，减少浏览次数节省用户时间， 把最重要的信息第一时间传递给用户。 Web设计也遵守3c原则, 简洁：web界面简练准确；一致性：各个页面要使用相同的格式， 文字、图片、页边距等等；对比度：对比度容可以让用户容易接受但不能滥用，否则就达不到所希望的强调效果。5、心得web界面的诸多异同通过本次实验，让我了解到移动界面和点，以及两种设计界面设计原则。辅导教师何志英成绩实验日期2012/4/24实验时间19:00-22:001实验名称实验八：可用性分析与评估2、实验目的掌握可用性分析与评估的方法。3、实验容对某个网上银行进行可用性分析与评估（银行自定）。4、测试及结果对建设网上银行可用性分析：根据ISO 9241-11建立可用性评价指标体系，从有效性、效率、用户满意度二个方面对此网银可用性进行综合评价根据调查得出下表：建行工行招行有效性任务完成率出错频率求助频率100%268100%404100%6115效率任务完成时间（S）效率528.7320.001891600.7631 0.001665785.9710.001234满意度用户满意平均得分3.303.673.05从可 用/性T评彳价