人机交互技术及其应用(科普)

人机交互技术及其应用〔科普〕术已成为21世纪信息领域亟需解决的重大课题和当前信息产业竞争的一个焦21世纪信息技术打算中，将软件、人机交互、网络、高性能计算列为根底争论一，在我国的“863“973”和自然科学基金等工程中，也将人机自然交互理论与方法作为信息技术中需要解决的关键科学问题。一、人机交互的概念人机交互〔Human-ComputerInteractoHCI〕人们使用的交互式计算机系统，且围绕这些方面主要现象进展争论的科学，息。对信息技术的进展产生巨大的影响。二、人机交互的争论内容在移动计算、虚拟现实等方面的应用争论与开发，在此列出几个主要的方向：人机交互界面表示模型与设计方法〔ModelandMethodoloy方法，是人机交互的重要争论内容之一。可用性分析与评估〔UsabilityandEvalution争论主要涉及到支持可用性的设计原则和可用性的评估方法等。户界面争论的重点和难点。认知与智能用户界面〔RecognitionandIntelligentUsernterface智能用户界面IntelligentUserInte决的重要问题。虚拟环境〔VirtualEnvironmn中的人机交互境”的感觉。移动界面设计〔MobileandUbicom〕移动计算MobileComputin、普适计算UbiquitousComputig工具，是当前的人机交互技术的争论热点之一。三、人机交互技术的进展应人的进展过程。从人机界面〔Interface〕的到人机交互〔Interaction，从1969年第一次人机系统国际大会，到 2022年的中国人机交互研讨会，人机交互理论和技术经受了多个阶段的进展特别是20世纪90年月后期以来，人机交互的争论重点放在了智能化交互，多模态〔多通道〕 -多媒体交互，虚拟交互以及人机协同交互等方面，也就是放在以人为在中心的人机交互技术方面。概括地讲，人机交互的进展经受了以下几个阶段： 〔1〕早期的手工作业阶段〔2〕作业掌握语言及交互命令语言阶段 〔3〕图形用户界面〔I阶段〔4〕网络用户界面的消灭 〔5〕多通道、多媒体的智能人机交互〔6〕虚拟交互界面。它明显更加符合人的自然习惯。这是人机交互的第一次革命。键盘与鼠标的人机交互组合，从智能手机和多点触摸的消灭。快速普及的多点触摸技术，是人机交互史上的其次次革命，而引领它的又是苹果公司与它的革命性手机 触摸翻开了另外一扇窗户，它让全部人意识到其实键盘可以成为触摸的一局部，而很多命令其实能通过多个手指在触摸屏上划动方式的不同来完成，比方放大和缩小图片。问世不久的Kinect3D加上硬件体验的不断优化，再加上对应其特性的专属玩耍开发，在玩耍这一特定的应用场景对技术的强化，最终塑造了 Kinect这一人机互动的革命性产品。四、自然和谐的人机交互互技术提出了的挑战和更高的要求，同时也供给了很多的机遇。在这一阶段，自然和谐的人机交互方式得到了肯定的进展，其主要特点是基于语音、手写体、姿势或者跟踪、表情等输入手段进展多通道交互，其目的是使人能以声音、动作、表情等自然方式进展交互操作，这正是抱负的人机交互所强调的“用户自由”之所在。的逼真的三维用户界面，基于声音、动作、表情等多种通道的自然交互方式，还制造了大量的交互设备，如头盔式立体显示器，数据手套等。目前，对于人类重要的自然交互方式——语音和笔的交互技术，包括手写识别、笔式交互、语音识别、语音合成、数字墨水〔 已经有了很大的成效，如中科院自动化所开发的“汉王笔”手写汉字识别系统，经过近20年的争论和开发，已能识别27000汉字，当用非草写汉字、以每分钟12个汉字的速度书写时，识别率可达 院多通道用户界面组制造的数字墨水技术，承受全易操纵的笔交互设备、高质量的墨水绘制技术、才智的墨迹分析技术等，使它不仅可用作为文字识别、图形绘制的输入，而且作为一种全的“ Ink”数据模型，使手写笔记更易阅读、猎取、组织和使用。数字墨水技术已作为产品，结合在微软的TabletPC操作系统中，产生了巨大的社会影响。它还将连续进展，有可能成为一代优秀的自然交互设备 交互技术争论中，中国科学院软件所人机交互技术与智能信息处理试验室在笔式交互软件开发平台、面对教学的笔式办公套件〔包括课件制作、笔式授课、笔式数学公式计算器、笔式简谱制作等〕、面对儿童的神笔马良系统的开发应用方面均有精彩的工作，其中不少已经有用化、产品化；IBMViaVoice院自动化所“汉语连续语音听写系统”等等。虚拟现实〔VirtualRealityVR〕技术的进展和进步极大的推动了人机交互技术的进展。虚拟现实是借助于计算机技术及硬件设备，建立高度声音、动作、表情等自然方式与虚拟世界中的对象进展交互 ,人们除了致力于争论开发虚拟友好的用户界面，还制造了大量的三维交互设备，如立体眼镜、WorkBench、头盔式显示器、地窖式立体显示器〔 幕立体显示器、数据服装、位置跟踪器、眼动跟踪器、触觉和力反响装置、三维扫描设备、三维鼠标、三维跟踪球、三维玩耍杆等等。虽然人机交互和媒介。五、基于人手的人机交互技术与应用自然人机交互模式是以直接操纵为主的的人机交互形式，而抱负的人机交互模式就是要充分表达“用户自由”。现在很多人使用触摸屏是由于触摸屏更简洁得心应手，而在人的身体构成上，人手是最为敏捷的部件，具有高度的自由度，所以基于人手的交互，表达了人机交互的和谐自然所在。手势是一种自然、直观、易于学习的人机交互手段 由于人手是一个简单的非刚性的多链接物体,且手势本身具有多义性、多样性以及在时间和空间上存在差异性的特点，手势的这种高维状态表达是姿势估量中有效全局搜寻真实手势的最大障碍。济南大学 结合计算机科学和认知心理学等相关学科,对3D运动人手跟踪进展多学科的穿插争论和争论，提出了基于认知模型的运动人手的三维跟踪方法，并概括和总结。手语识别和合成中国科学院计算所研制成功了基于多功能感知的中国手语识别与合成系统，它承受数据手套可识别大词汇量〔5177个〕的手语词。该系统建立了中国手语词库。对于给定文本句子 (可由正常人话语转换而成)，自动合成相应的人体运动数据。最终用计算机人体动画技术，将运动数据应用于的沟通成为可能。手势遥控器澳大利亚、台湾、日本的一些科学家和公司已经制造了手势遥控装置，能够使用简洁的手势进展家用电器，如电视、 DVD、音响等的操作，进展开关、音量调整、换频道等。例如，握紧拳头表示“开头”，将手掌伸开放表示“开机”，用Ｖ字形手势，再将手掌横过来表示“选择频道” 大拇指则表示“向上调频道”等。日本松下公司已经试制了电视机用手势输入遥控器，遥控器在功能上类似于玩耍手柄，用户拿着它通过挥动就可实现的遥控装置安装在与电视和使用者均无视线阻隔的书架或桌子上即可，装置内的软件可识别用户事先储存的简洁手势，然后向一个可操控多种电器的遥控器发出信号，最终电器将依据使用者手势“行事”。教育领域：人机交互技术在教育领域的应用正在兴起，特别是基于人手的交互应用，如虚拟白板，虚拟试验，以及便利课堂教学的其他应用，例如腾讯的QQ之日起就始终使用的键盘和鼠标，完全由手势掌握PPTPPT的启动播放、上翻页、下翻页、完毕播放等四个常用手势命令。玩耍掌握：该类应用主要是通过对手势的识别进展玩耍的掌握，例如基于微软Kinect医学领域应用外科手术操作学习/模拟可以通过构建“手眼协调、实时交互、双手操作”的虚拟现实系统供给手眼协调的各类精细操作任务中，例如医疗领域的牙科手术、腹腔镜微创手术、眼科手术等，固然也可以还可以用到军事、航天等训练领域。这样可以节约学习本钱，提高学习的效率与准确性。人手运动功能虚拟康复动功能相结合进展人手虚拟康复。例如，可以将具有力反响功能的、能够供给主动运动、被动运动、助力运动和阻抗运动等多种康复训练模式的人手康复交互装置的设计理论和方法与传感器进展集成，对人手运动技能进展建模，模拟人手虚拟康复，从而通过视频捕获病人的人手运动，进展康复监视和建议。工业领域：虚拟制造与设计工作，从而可以节约本钱，提高娴熟度和便利。包括消遣产品设计，商业展览，交互式橱窗，KTV包括消遣产品设计，商业展览，交互式橱窗，KTV过基于人手的交互设计提高互动性和颖性、便利性。例如，非接触式互动橱窗，该个系统有四个摄像头，两个用于追踪手部的动作，两个用来追踪脸部和眼睛。经过该橱窗的行人，可以通过手势来猎取商品信息六、人机交互的将来在人机交互领域，更加大胆的创精神正在被唤醒，视频捕获技术、将带给人们更多的科技技术的期盼和惊喜。的交互方式，以实现人机高效合作。概括的讲，一代的人机交互技术的进展将主要围绕以下几个方面：集成化：可见和不行见界面，二维与三维输入，直接与间接操纵，语音、手势、表情、眼动、唇动、头动、肢体姿势、触觉、嗅觉、味觉以及键盘、鼠标等网络化：要求。一代的人机交互技术需要考虑在不同设备、不同网络、不同平台之间的无缝过渡和扩展，支持人们通过跨地域的网络〔有线与无线、电信网与互联网等〕在世界上任何地方用多种简洁的自然方式进展人机交互，而且包括支持多个用户之间以协作的方式进展交互。另外，网格技术的进展也为人机交互技术的进展供给了很好的机遇。智能化：目前，用户使用键盘和鼠标等设备进展的交互输入都是准确的输入，人们在生活中常常习惯于使用大量的非准确