[收稿日期] 2008-01-02
[基金项目] 中国国家自然科学基金项目(60773157);中国博士后科学基金项目(20070410062);北京市教委科技发展
计划项目(200811417008)。
[作者简介] 薛为民(1968—),男,河北邯郸人,北京联合大学自动化学院副教授,博士后,现任中国人工智能学会人工心理与人工情感专业委员会委员,研究方向为情感计算、智能人机交互、数据挖掘;林本敬(1982—
),男,山东烟台人,北京化工大学硕士,主要研究方向为情感计算、智能人机交互。
虚拟人技术在人机交互中的应用研究
薛为民
1,2
,林本敬
3
(11北京联合大学自动化学院,北京 100101;21清华大学计算机科学与技术系,
北京 100084;31北京化工大学信息学院,北京 100029)
[摘 要] 基于虚拟人的人机交互是人与虚拟现实环境中的虚拟人进行交互的技术。虚拟人是
一种具有自主智能的看上去像人,并且具有人的部分特征的智能体。首先论述了虚拟人模型的
构建技术、虚拟人的行为控制方法和虚拟人表情的构建和控制方法,然后论述了虚拟人在智能人机交互中的应用,最后探讨了虚拟人心智系统模型及虚拟人技术发展前景。[关键词] 虚拟人;人工智能;虚拟现实;人机交互[中图分类号] TP 18 [文献标识码] A [文章编号] 100520310(2008)022*******
Study and Application of Virtual H um an T echnology
in H um an 2computer I nteraction
X UE Wei 2min
1,2
,LI N Ben 2jing
3
(1.Automation C ollege of Beijing Union University ,Beijing 100101,China ;
2.Department of C om puter Science &T echnology ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China ;
3.C ollege of In formation Engineering ,Beijing University of Chemical T echnology ,Beijing 100029,China )
Abstract :The Human 2C om puter Interaction (HCI )based on Virtual human is a technology about the interaction be 2tween human and the virtual human in virtual environment.Virtual human is an intelligent object with self 2determination ability ;it has s ome characters of the human.The construct technology of the virtual human m odel ,the control method of the virtual human ’s behavior and the construction and control technique of virtual human ’s expression are talked about.Then ,the application of the virtual human in the human 2com puter interaction is introduced.In the end ,the mantal m odel of the virtual human and the prospects of the virtual human tech are discussed.K ey w ords :virtual human ;artificial intelligent ;virtual reality ;human com puter interaction
1 引言
虚拟人是一种基于真实人体数据构建的计算机模型,看上去像人,行为举止也像人,并且具有人
的部分行为特征的虚拟主体。虚拟人是生物科学和信息科学高度融合的产物,是内涵广泛,包含当
前先进科学技术的跨学科、跨领域的科技。首先是从几何角度定量描绘人体结构,然后加入人体组织的力学特性和形变等物理结构特性,继而深入到人的生理特性数字化表示,进而实现从宏观到微观从表象到本质的全方位反应人体交互数字化的虚拟人[1]。虚拟人可视为一个自主的智能主体[2]
。用
2008年6月
第22卷第2期总72期北京联合大学学报(自然科学版)
Journal of Beijing Union University (Natural Sciences )Jun.2008
V ol.22N o.2Sum N o.72
来模拟现实生活中人的行为和动作。虚拟人具有的特征是行为和形体上类似人,并且具有和人相类似的功能。它是随着人工智能技术的发展,而兴起的一门技术。
人机交互是指通过计算机输入、输出设备,以有效的方式实现人与计算机的对话。它包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等,人通过输入设备给机器输入有关信息,回答问题等。它与认知学、人机工程学、心理学等学科领域有密切的联系。
基于虚拟人的人机交互是研究人与虚拟现实的交互技术。
2 虚拟人的模型构建
虚拟人的研究主要是在计算机生成的虚拟空间行为规范。虚拟人的几何模型经过了单一模型到多层次的表示,这样就克服了单一的棒型、表面和体模型的局限性。当前层次模型一般采用三层结构:骨骼框架层、组织肌肉层和外表皮肤层[3]。三层结构使虚拟人能够可视化和形象化。通过对骨骼框架层的控制来控制虚拟人身体的运动,通过控制组织肌肉层来控制虚拟人的表情和行为细节。211 骨骼框架层
人体骨架模型在人体建模和人体动画等领域都有着很重要的应用,特别是人体动画一般都是由人体骨架模型的动画驱动的。同时,人体的骨架模型具有一般性的规律,也就是人体骨架模型存在一个标准,然而每个人的人体骨架模型又存在着差别,为此就需要一种通过不同人体的参数来调节出符合特定人体的骨架模型的一般方法。
目前有许多三维虚拟人建模标准。如VRM中的H2Anim标准、C VH B标准、MPFG24中都对虚拟人建模做了相关规定。其中,H2Anim标准制订了在VRM L97ΠX3D中使用人性化的方法,定义了非常拟人化的人体节点模型,包括了大部分的人体关键关节,并且这个标准允许使用创作工具人性化地建立从一个矢量到另一个矢量的动画。因此,很多人都采用H2Anim标准建立三维人体标准模型的骨架层。H2Anim标准通过节点将整个实体组织成一个分层的结构。实体是由一定数量的骨骼段构成的,比如前臂、手或脚,这些骨骼段是由关节连接在一起的,比如肘、手腕或踝关节。除了根节点,每个节点是另外一个节点的子节点。由于在不同的领域中对人体模型的要求不同,所以在H2Anim人体模型标准中还定义了清晰度,分为LOA0、LOA1、LOA2、LOA3四种。LOA0是法定的最简化的模型, LOA1是适合于底端的实时3D层次模型,LOA2是采用简化了脊骨的模型,LOA3则是最完备的人体模型,可以根据应用的要求进行相应的选择。
其中骨骼框架层有多个动画通道控制,通过对骨骼框架层的矢量进行参数定义来达到控制虚拟人的人体活动的目的。
212 组织肌肉层
人体肌肉层是影响人体表面状态与变形的重要结构。人体肌肉模型的变化要符合人体力学的原理和肌肉变形的规律,这是一个很复杂的控制。Z eltzer提出了基于有限元的力学模型,通过线性的有限元网格施加非线性的作用力来模拟人的肌肉的活动[4]。计算量的缺陷造成了很难对虚拟人进行实时交互,过度地追求人体力学和物理的肌肉模型而产生的复杂计算是一个庞大的负担。
因此,Barr引入了力学中的变形方法,在几何造型上成功模拟了弯曲、扭曲等效果[5]。肌肉模型的变形采用轴变形技术与横截面变形相结合的变形方法实现,其中肌肉组织层是控制虚拟人的表情和身体细节的动作和变化。
213 外表皮肤层
人体的皮肤单独作为一个层次结构是为了能够平滑细腻地来形象化虚拟人。皮肤层由平面或曲面片组成的表面模拟皮肤的几何外形。皮肤环绕在组织肌肉层周围,其变形由底层的骨架驱动。表面模型的优点是速度较快。提高表面模型皮肤变形的逼真性是目前的研究热点之一。
K omatsu将人体的每一个部位定义成一个Bezi2 er曲面的集合[6],将它们光滑地连接构建成人体皮肤模型。通过对肌肉组织的紧密接合,随着肌肉组织的坐标变化来模拟人体的皮肤变化。
3 虚拟人的行为控制
虚拟人行为的控制主要是研究虚拟人在虚拟空间的行为特征及行为控制的方法。虚拟人行为的控制是一个极具挑战性的领域。
311 虚拟人动作的控制
虚拟人动作的控制在骨骼层通过控制骨骼的运动来达到控制身体的目的。人体骨骼的状态空间通常是由位置、方向、旋转等参数控制。通常,人体骨骼结构的自由度数是与状态空间的维数相等的,因此,控制身体的运动就是控制骨骼的高维运
2北京联合大学学报(自然科学版)2008年6月
动轨迹。最具代表性的就是Denavit和Hartenbery 的DH表示法[7]。DH表示法通过对建立局部坐标系来描述相邻坐标之间的变换关系。所有的关节和节点的变量及参数是通过对人体的研究而得到的带变量的显式函数,因此可以得到结构内的所有状态向量。DH算法具有简洁的特点,不足之处就是缺少直观性,因为所描述的是相邻骨骼的相对位置之间的关系。
312 基于动力学的控制
动力学的控制可以体现运动的真实性,摆脱了物理特性的影响,人体可以自发地做出反应。不足之处就是无法直观地调整运动,控制难度大,函数方程的求解复杂度高,时间比较久,动作显得比较僵硬。
Armstrong等人针对牛顿力学的牛顿-欧拉公式提出了一种递归的算法,这是一种复杂度和自由度的关系是线性的算法[8]。算法假设骨骼段的运动和作用在上面的作用力以及相邻骨骼段的运动存在线性关系,可以通过计算相邻骨骼段的系数得到,加速度可以由这些系数推导计算出来,但是这种力学算法的适应范围比较受限。针对动力学Wilhelms提出了根据G ibbs2Apell公式来模拟关节运动的方法[8]。Witkin提出了基于能量约束的方法[9]。
313 基于人体运动学的控制
K ochancek等人提出了一种分段三次的Hermite 样条的插值方法,这是一种正向运动学方法。K ochanek将关键帧处的切矢量分成入矢量和出矢量两部分,并引入多种变量来控制物体的运动轨迹和速度等参数。
G irard和Maciejewski提出了通过利用Jacobian 矩阵的广义逆矩阵来求解关节的旋转角度,从而生成人体关节运动的方法[10],这是一种逆向运动学方法。存在的问题就是运动方程的数目少于位置变量的数目时,系统会出现多个解。另外由于Jacobi2 an矩阵的广义逆的自身缺陷,系统会出现奇异解的情况[11]。
4 虚拟人的表情
411 面部模型的构建
人脸的创建由MPEG24国际标准,我们根据国际标准选取特征点。特征点的选择要满足能准确表示人脸的静态特征和方便控制的条件。通过特征点构建三维网格系统,创建出人脸的三维模型。构造人脸曲面的算法有Shepard方法、Hardy’s Mul2 tiquardircs方法和杨-马算法等。
肌肉向量由直线段构成,把端点看作特征点的一部分,肌肉向量采用杨-马算法来进行标准化。这样调节肌肉的端点就可以得到具有真实感的人脸肌肉模型,如图1所示
。
图1 人脸模型的构建步骤
412 表情的控制
面部表情是人与人交流的重要方式,蕴含丰富的信息。人类表情是面部肌肉协同作用的结果。K eith Waters给出了人脸肌肉模型,使得可以根据肌肉的物理特性通过控制量化的参数对表情进行量化控制[12]。Waters在他的模型中,通过肌肉的收缩、扩张等变形使肌肉上的点产生位移来产生丰富的表情。
人面部的肌肉对面部表情的影响分为两种类型:一种是线性的,一种是发散的。通过控制肌肉的端点,一端在骨骼上,一端在皮肤上,然后通过控制锥形体的变形来产生基本的表情。R olf M.K och 等人在Waters肌肉模型的基础上,提出了采用有限元的方法来产生人脸表情[13]。这种方法得到的结果更加精确,目前在虚拟人医学研究领域得到了应用。
5 虚拟人的人机交互应用
人机交互有基于视线跟踪、语音识别、手势识别、表情识别等交互技术。通过这些技术人们可以很好地与虚拟现实进行交互,与虚拟人进行沟通。511 基于视线跟踪的交互技术
基于视线跟踪的人机交互及应用,是从视线跟踪装置得到的原始数据经过进一步处理的人机间的信息传输。通过滤除噪声、识别定位及局部校准与补偿等处理,来提取反应用户注视的信息或者感兴趣的区域的眼睛定位的坐标。
当用光源照射到人脸部时,在眼睛的视网膜上形成反射像,即普尔钦(Purkinje)斑点[14]。当人的头部固定,光源固定,斑点的位置是不变的;眼球转
3
第22卷第2期薛为民等:虚拟人技术在人机交互中的应用研究
动时,虹膜和瞳孔的位置是会发生变化的。这样普尔钦斑点和瞳孔虹膜的相对位置的关系要发生变化。可以通过图像处理来得到他们的关系。特征是普尔钦斑点最亮,瞳孔虹膜亮度最低。普尔钦斑点的形状是一个点,瞳孔虹膜是圆形的通过相对关系即可找出视线方向。由于人的头部不可能保持固定,可以根据头部的偏移量对视线进行修正。
通过对视线捕捉获得的信息来使虚拟人理解人的命令或者意思,从而达到人机和谐交互。
512 基于语音识别的交互技术
语音识别技术是通过识别和理解语音信号并转化成相应的命令或者文本文件的技术。语音识别是一个非常复杂的过程。根据识别类型可以分为连续的语音识别和离散的语音识别。连续语音识别是识别相邻的词不需要停顿,技术难度较大,其中还涉及到语言的分词技术;离散语音识别称为孤立语音识别,词与词之间有短暂的停顿。
通常使用在语音识别的算法是基于统计的隐马尔科夫模型(H M M)。隐马尔科夫算法是一种用于描述随机过程统计特性的概率模型。语音识别的难题是对发音不标准、带有口音等的识别准确率不是很理想,需要进行适应性训练来达到较好的效果。虚拟人可以用语音合成技术表达自身的意思,从而达到人机交流的目的。
513 基于手势识别的交互技术
手势识别是在人机交互中虚拟人根据人手和手臂的结合所产生的姿势和动作进行识别理解。手势识别要在复杂的背景中把图像流截取出目标来。
手势识别的主要方法有两种,一种是通过数据手套的感知点来获取手指的姿势和手势。这种方法的优点是输入数据量小,输入速度快,可以进行实时的识别。另一种是基于计算机视觉的机器识别,这种方法识别效果较差,需要对人的手势进行严格的规范。
手势识别的过程是先对手势进行建模,这是至关重要的一步。根据实际的应用可以选择2D灰度建模和3D建模。识别过程就是把捕捉到的手势的空间轨迹与模型的空间轨迹进行对比分析,得到实时的信息。实施识别可以让虚拟人看懂手语,尽量做到虚拟人可以与任何人进行无障碍交互交流。514 基于表情识别的交互技术
人的表情识别就是基于面部肌肉和腺体的变化所表示的情绪状态。它是揭示人的心理变化的外在表现[15]。面部表情在人与人交流时发挥重要的作用。心理学家通常认为:情感表达=7%语言+38%声音+55%面部表情[16]。
情感识别的重点就在于情感的计算。通过各种传感器获取由人的情感所引起的生理及行为特征信号,建立“情感模型”,从而创建感知、识别和理解人类情感的能力,并能针对用户的情感做出智能、灵敏、友好反应的智能系统,缩短虚拟人与人之间的距离,营造真正和谐的人机交互。
情感机理的研究:情感机理的研究主要是情感状态判定及与生理和行为之间的关系。情感信号的获取:情感信号的获取主要是指通过各类有效传感器获得情感信息。情感信号的分析、建模与识别:由于情感状态是一个隐含在多个生理和行为特征之中的不可直接观测的量,不易建模。MIT媒体实验室给出了一个隐马尔可夫模型,根据人类情感概率的变化推断得出相应的情感走向。情感理解:通过对情感的获取、分析与识别,计算机便可了解其所处的情感状态。
情感计算是关于、产生于或故意影响情感方面的计算[17]。情感计算的最终目的是使虚拟人在了解人情感状态的基础上,做出适当反应,去适应人情感的不断变化。
6 虚拟人的心智系统
人机交互中的虚拟人不是一个简单的听从人的命令的三维人体模型,而是一个有心智系统的智能体。它可以根据外界的输入得到自己的输出。这就要求对虚拟人的智能系统进行心智建模,使虚拟人有能够处理信息的能力,通过对信息进行加工、再生从而产生对事物的反作用的处理。
虚拟人不但有处理信息的能力,还要有记忆信息的能力。Atkins on和Shiffrin提出了流程认知模型[2],这个模型中,外界的刺激被暂时储存到感觉信息记忆器中。经过一段时间的停留,进行符号化的处理,然后送到短时记忆器中。为了保证信息进行反复重复的必要和记忆容量的限制,短时记忆器内的信息在几秒后被遗忘。虚拟人的心智系统工作流程如图2。
虚拟人的智能系统是由多个功能模块结合在一起构成的。各功能模块的协同工作使虚拟人能够具有智能行为而成为一个智能体。贝塔郎菲认为智能系统不是简单机械相加和被动的反应。提出了生物智能体的理论。虚拟有机体是一个相互
4北京联合大学学报(自然科学版)2008年6月
图2 虚拟人心智系统模型
作用诸要素的复合体,并且具有积极活动的特征和
能保持动态稳定的智能系统。虚拟人系统是通过自组织方式执行程序的协同模拟人类智能的智能体。
7 结束语
虚拟人交互技术是涉及到多个学科的综合性前沿学科。虚拟人技术的实现面临很多挑战,主要是由于人类对自身认识的有限和学科发展的限制。随着科学技术的发展,人与虚拟人的沟通和与虚拟现实的交互会更加方便,从而实现自然的人机和谐交互。人工智能技术的发展,使人们的生活更舒适方便。心理学家、市场研究人员以及计算机专家们都逐渐认识到,人们对科技怀着强烈的个人情感因素。最终要使人们对待科技,就如同他们与人交往一般。所以具有智能的虚拟人的问世是一个趋势所在,虚拟人技术的发展完善也是一个趋势。人机智能的交互会使人们的生活更加智能化和谐化。
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(责任编辑 彭丹宇)
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第22卷第2期薛为民等:虚拟人技术在人机交互中的应用研究
中北大学软件学院 实验报告 专业软件工程 课程名称人机交互 学号 姓名 辅导教师何志英成绩 实验日期2012/3/13实验时间19:00-22:00
1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内容 3、实验内容 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。 (2)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。 (2)Kinect是微软在2010年6月14日对XBOX360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 通过此实验，我了解人机交互技术在社会各个行业的重大作用。辅导教师何志英成绩 实验日期2012/3/13实验时间19:00-22:00 1、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，顺着影视内容的变化，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内安装有下雪、下雨、闪电、烟雾等特效设备，营造一种与影片内容相一致的环境。 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。
操作系统复习题1 一、判断题 1.分时系统中，时间片设置得越小，则平均响应时间越短。（） 2.多个进程可以对应于同一个程序，且一个进程也可能会执行多个程序。（） 3.一个进程的状态发生变化总会引起其他一些进程的状态发生变化。（） 4.在引入线程的OS中，线程是资源分配和调度的基本单位。（） 5.信号量的初值不能为负数。（） 6.最佳适应算法比首次适应算法具有更好的内存利用率。（） 7.为提高对换空间的利用率，一般对其使用离散的分配方式。（） 8.设备独立性是指系统具有使用不同设备的能力。（） 9.隐式链接结构可以提高文件存储空间的利用率，但不适合文件的随即存取。（） 10.访问控制矩阵比访问控制表更节约空间。（） 二、选择题 1.在设计分时操作系统时，首先要考虑的是（A）；在设计实时操作系统时，首先要考虑的是（B）；在设计批处理系统时，首先要考虑的是（C）。 A,B,C ：（1）灵活性和适应性；（2）交互性和响应时间；（3）周转时间和系统吞吐量；（4）实时性和可靠性。 2.对一个正在执行的进程：如果因时间片完而被暂停执行，此时它应从执行状态转变为（D）状态；如果由于终端用户的请求而暂停下来，则它的状态应转变为（E）状态；如果由于得不到所申请的资源而暂停时下来，则它的状态应转变为（F）状态。D,E,F:（1）；静止阻塞（2）；活动阻塞（3）；静止就绪（4）；活动就绪（5）执行。 3.我们如果为每一个作业只建立一个进程，则为了照顾短作业用户，应采用（G）；为照顾紧急作业用户，应采用（H）；为能实现人机交互，应采用（I）；而能使短作业、长作业和交互作业用户满意时，应采用（J）。 G,H,I,J：（1）；FCFS调度算法（2）；短作业优先调度算法；（3）时间片轮转算法；（4）多级反馈队列调度算法；（5）基于优先权的剥夺调度算法。 4.由固定分区发展为分页存储管理方式的主要推动力是（K）；由分页系统发展为分段系统，进而发展为段页式系统的主要动力分别是(L)和(M)。 K,L,M:（1）提高内存利用率；（2）提高系统吞吐量；（3）满足用户需要；（4）更好地满足多道程序进行的需要；（5）既满足用户需求，又提高内存利用率。 5.在存储管理中，不会产生内部碎片的存储管理方式是（N）；支持虚拟存储器，但不能以自然的方式提供存储器的共享和存取保护机制的存储管理方式是（O）。 N：(1)分页式存储管理；(2)分段式存储管理；(3)固定分区式存储管理；(4)段页式存储管理。 O：（1）段页式存储管理；（2）请求分区页式存储管理；（3）请求分段式存储管理；（4）可变分区存储管理；（5）固定分区存储管理；（6）单一连续分区式存储管理。 6.磁盘调度主要是为了优化（P），下列算法中能避免磁盘粘着的现象的是（Q）。P：（1）寻道时间；（2）旋转延迟时间；（3）传输时间。 Q：（1）SSTF;（2）FCFS;（3）SCAN;（4）CSCAN;（5）FSCAN。 7.文件系统中，目录管理最基本的功能是（R），位示图的主要功能是（S），FAT 表的主要功能是（T）。 R，S，T：（1）实现按名存取；（2）提高文件存储空间利用率；（3）管理文件存储器的空闲空间；（4）指出分配给文件的盘块（首个盘块除外）的地址；（5）管理文件存储器的空闲空间，并指出分配给文件的盘块（首个盘块除外）的地址。 8.文件系统采用多级目录结构，可以（U）和（V）。 U,V：（1）缩短访问文件存储器时间；（2）节省主存空间；（3）解决不同用户文件的命名冲突；（4）方便用户读写文件；（5）提高检索目录的速度。9.计算机系统中信息资源的安全包括（W）、（X）和（Y）三个方面，其中程序被删除属于（W）方面的威胁，数据被非法截取属于（X）方面的威胁，消息被更改属于（Y）方面的威胁。 W,X,Y：（1）保密性；（2）完整性；（3）可用性；（4）方便性。 三、填空题 1.操作系统最基本的特征是（1）和（2），最主要的任务是（3）。 2.引入进程的主要目的是（4），进程存在的唯一标志是（5）。 3.（6）是指通过破坏死锁产生的必要条件来防止死锁的发生。引起死锁的四个必要条件中，（7）是不应该被破坏的，但对某些特殊的资源（如打印机），该条可通过（8）来破坏；而其他能被破坏的三个必要条件分别是（9）、（10）和（11）。 4.虚拟存储器管理的基础是（12）原理，在请求分页管理方式中，页表中的状态位用来只是对应页（13）修改位用来只是对应页（14），引用位则是供（15）使用；而在请求分段系统还增加了增补位，它用来指示（16）。 5.设备驱动程序是（17）与（18）之间的通信程序如果系统中有3台相同的单显和2台相同的彩显则必须为它们配置（19）种设备驱动程序 6.廉价磁盘冗余阵列可组成一个大容量磁盘系统，它利用（20）技术来提高磁盘系统的存取进度，而利用（21）技术来增加磁盘系统的可靠性 7.包过滤防火墙工作在（22）层，采用代理服务技术的防火墙则工作在（23）层 8.UNIX文件系统对文件存储空间采用（23）分配方式，它通过（24）来管理空闲的文件存储空间。 四、问答题 1.假设某多道程序设计系统中有供用户使用的内存100k，打印机1台。系统采用可变分区管理内存：对打印机采用静态分配，并假设输入输出操作的时间忽略不计：采用最短剩余时间优先的进程调度算法，进程剩余执行时间相同时采用先来先服务算法；进程调度时机在执行进程结束时或有新进程到达时。现有一进程序列如下： 假设系统优先分配内存的低地址区域，且不需移动已在主存中的进程，请：（1）给出进度调度算法选中进程的次序，并说明理由。 （2）全部进程执行结束所用的时间是多少？ 2.请用信号量解决以下的过独木桥问题：同一方向的行人可连续过桥，当某一方向的行人必须等待：另一方向的行人必须等待：当某一方向无人过桥是，另一方向的行人可以过桥。 3.提高内存利用率的途径有哪些？ 4.何谓脱机输入/输出技术？ 5. 将目录文件当作一般数据文件来处理有什么优缺点？ 操作系统复习题1答案 一、判断题 1、错 2、对 3、错 4、对 5、对 6、错 7、错 8、错 9、对10、错 二、选择题 1、A ：(2)；B：(4)；C：（3）。 2、D：（4）；E:(3)；F:(2)。 3、G：（2）；H:（5）；I:（3）；J：（4）。 4、K：（1）；L：（3）；M：（5）。 5、N：（2）；O：（2）。 6、P：（1）寻道时间；Q：（5）。 7、R：（1）；S：（3）；T：（5）。 8、U：（3）；V：（5）。 9、W：（3）；X：（1）；Y：（2）。
汽车操纵稳定性研究方法探讨 刘进伟1，徐达1，吴志新2 1.武汉理工大学汽车学院车辆工程系，湖北武汉 430070 2.天津清源电动车辆有限公司，天津 300457 liujinweixiaodao@https://www.doczj.com/doc/ae8218875.html, 摘要：本文综述了操稳性研究和评价的历史、现状和存在的问题，着重介绍了客观评价、主观评价、人一车闭环系统综合评价等几种评价方法，以及基于汽车一驾驶员一环境(道路)闭环系统、模糊逻辑控等几种研究方法。提出了操稳性研究的发展趋势，这对全面了解汽车操纵稳定性问题具有指导和借鉴的作用。 关键词：操纵稳定性，历史，研究方法，评价，发展趋势 1操纵稳定性的研究历史和概况 对汽车操稳性的系统研究，早在20世纪3O年代就已经开始。对车辆控制的重视导致对悬架和转向机构的运动学研究。1925 年平顺性理论初步形成规模。同年，Broulheit 在文章中首次提出侧偏和侧偏角的概念【Broulheit, 1925】。1931 年，Becker、Fromm 和 Maruhn 在发表的文章中分析了轮胎在转向系振动中起的作用，进一步研究了轮胎特性【Becker,1931】。对轮胎的研究使进一步分析车辆稳定性成为可能[1]。 20世纪50年代，建立简单的汽车动力学模型，研究人员开始从事汽车动力学性能仿真，分析汽车操纵稳定性。19 世纪 50 年代中期所作的研究工作为建立汽车数学模型打下基础。对轮胎的基本了解使建立相对精确的轮胎数学模型成为可能。 20世纪60年代，开始从控制理论和振动理论出发，采用开环系统瞬态响应、系统特性分析和系统稳定性理论设计汽车的总成系统[2]。但是，应用开环系统分析方法，仅用于分析汽车的方向稳定性条件，因为当时不知道如何评价汽车的开环特性和瞬态特性，很难直接在车辆设计中应用。 到20世纪70年代，安全实验车（ESV）研究计划实施，促使人们去研究之中实用方法，用来设计汽车的动力学性能。这个阶段，各国主要采用系统工程学方法探索汽车动力学性能评价方法。依据大量实验和理论分析，形成了以驾驶员主观评价为主，客观评价指标限制为辅的一整套主观评价设计方法[2]。20 世纪70年代车辆动力学仿真模型变得更加复杂和真实。这主要归功于计算机技术的发展。以前的仿真工作都在模拟计算机上进行，它能解决实时动力学问题，但其致命缺点是不能解决非线性问题。由于数字计算机逐步取代了模拟计算机和混合计算机，因而必须建立完全数字化的车辆动力学模型。考虑到计算机的费用及计算速度，建立有效的计算机模型是必要的。 - 1 -
人机交互上机考试内容 (考试时间：60分钟) 班级：软件工程学号： 20102625 姓名：周三 一、问答题（10分每题，共9题）： 1、什么是人机交互？ 答：所谓人机交互（Human-Computer Interaction，HCI），是指关于设计，评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，并围绕相关的主要现象进行研究的学科 2、注意是指什么？有哪些特征？ 答：注意作为认知过程的一部分，通常是指选择性注意，即注意是有选择的加工某些刺激而忽视其他刺激的倾向。它是人的感觉（视觉，听觉，味觉等）和知觉（意识，思维等）同时对一定对象的选择指向和集中（对其他因素的排除）。 注意有两个基本特征：一是指向性，是指心理活动有选择的反映一些现象而离开其余对象；二是集中性，是指心理活动停留在被选择对象上的强度或紧张。 3、常用的文本输入设备有哪些？常用的图像输入设备有哪些？ 答：常用的文本输入设备有： 1.键盘 2 手写输入设备 常用的图像输入设备有： 1 二维扫描仪 2 数码摄像头 3
4、手写识别技术分为哪两种方式？每种方式的定义是什么？ 答：手写识别技术分为联机（又称在线）识别和脱机（又称离线）识别两种方式。 联机手写识别：联机手写识别过程通常分为四个阶段：预处理，特征抽取，特征匹配和判别分析。在联机手写文字的识别过程中，系统通过记录文字图像抬笔，落笔，笔记上各像素的空间位置，以及各笔段之间的时间关系等信息，对这些信息进行处理。在处理的过程中，系统以一定的规则提取信息特征，再由识别模块将信息特征与识别库德特征进行比较，加以识别。最后转化为计算机所使用的文字代码。而笔输入的识别特征库是基于许多人习惯的书写笔顺的统计特征建立的。 脱机手写识别：脱机手写识别比印刷体汉字识别，联机手写体识别都要困难。因为脱机手写体识别时，手写板不停的采样，可以得到书写的动态信息。这些信息包括笔画数，笔画顺序，每笔的走向及书写的快慢等，得到的原始的数据是笔画的点坐标序列。脱机手写识别得到的描述则是点阵图像，要得到笔段的点阵通常需要细化运算。细化会损失一些信息，并且不可能得到时间顺序信息。脱机识别中，笔画与笔画之间经常粘连，很难拆分，而且笔段经过与另一笔段交叉分成两段后，也难以分清是否应该连起来。 5、图形用户界面包含了几个重要的思想？分别的定义是什么？ 答：图形用户界面包含了三个重要思想：桌面隐喻（Desktop Metaphor），所见即所得（What You See Is What You Get ，WYSIWYG）以及直接操纵（Direct Manipulation）。分别定义如下:
学号成绩 研究生课程大作业 课程名称数字制造 题目虚拟制造应用实例分析 学院机电工程学院 专业班级 姓名 指导教师 2015 年 6 月29 日
摘要:虚拟现实制造技术是近年来新出现的高新技术。虚拟制造技术可以通过模拟使用者的听觉、触觉、视觉等感官的感受,让使用者全方位的、没有限制的去观察通过计算机模拟出的三维虚拟空间,如同身临其境。近年随着与虚拟制造技术相关的各项技术的快速发展,各种与虚拟现实相关的产品与展览也不断亮相我们的生活。本文主要针对虚拟现实制造技术在教育、培训、医疗、科学可视化及工程上的应用研究，论述了虚拟制造技术在我国的广泛应用前景。 关键字：虚拟现实，虚拟制造，教育与培训，虚拟医疗 The Analysis of Virtual Manufacturing Applications Abstract：Virtual reality manufacturing technology is a new emergence of new and high technology in recent years.Virtual manufacturing technology can simulate the user's visual sensory feelings, such as hearing, touch, let users a full range of, there is no limit to observe through the computer simulation of 3 d virtual space, like the scene.Associated with virtual manufacturing technology in recent years, with the rapid development of the technology, all kinds of products related to virtual reality and exhibition also constantly at our life.In this paper, according to virtual reality manufacturing technology in education, training, medical treatment, scientific visualization of engineering application and research, this paper discusses the broad application prospect of virtual manufacturing technology in our country. Key Words：Virtual reality technology，Virtual manufacturing，education and training，Virtual Medical Treatment 1引言 科学技术的发展提高了人与信息之间接口的能力，及人对信息处理的理解能力，人们不仅要求以打印输出、屏幕显示这样的方式观察信息处理的结果，而且希望能通过人的视觉、听觉、触觉，以及形体、手势或口令参与到信息处理的环境中去，获得身临其境的体验。这种信息处理方法不再是建立在一个单维的数字化的信息空间上，而是建立在一个多维化的信息空间中，一个定性和定量相结合、感性认识和理性认识相结合的综合集成环境中，虚拟现实技术将是支撑这个多维信息空间的关键技术。 虚拟现实制造技术是一种多通道的新型人机交互接口,人们可以通过视觉、听觉、触觉和加速度感等多种感觉通道感知计算机模拟的虚拟世界,也可以通过移动、语音、表情、手势及视线等最自然的方式和虚拟世界交互,从而产生身临其境的体验。目前虚拟制造技术已经在军事、医学、教育、娱乐、制造业、工程训练等各个方面得到应用,它被认为是当前及将来影响人们生活的重要技术之一。基于上述背景，本文将对
《人机交互软件工程方法》期末考试大作业申请 根据《人机交互软件工程方法》课程特点和教学基本要求，本课程希望学生能够较全面地学习有人机交互的基本理论和实用技术，掌握各种交互设备及其工作原理，人机交互技术，人机界面设计方法及其表示模型和实现方法。着重培养学生应用所学知识分析解决实际问题的动手能力、实践能力与创新能力。因此申请2018-2019（2）学期课程《人机交互软件工程方法》期末考试采取大作业项目设计的形式。 考试班级：16计科软件班 考试课程：人机交互软件工程方法 申请人：肖锋 2019.5.6
课程成绩说明 本课程最终成绩由平时成绩及期末大作业成绩组成，具体评分标准如下：1.平时成绩由实验成绩、平时作业及考勤成绩综合给出。其中： 实验成绩：需按照实验要求完成实验内容并提交实验报告，实验一共8次，每次5分，满分40分； 平时作业：根据平时作业提交及完成情况给出，满分20分。 考勤成绩：根据平时考勤记录给出，满分40分。 2.期末大作业成绩采取百分制，根据学生提交大作业的内容的完成情况进行评 分。 3.课程最终成绩采取百分制，60分及格，由平时成绩与大作业成绩加权计算得 出，平时成绩与大作业成绩各占总成绩的30%和70%。 课程大作业 大作业内容共四道题，要求见大作业试卷。 大作业要求：提交项目设计方案及程序代码，设计方案需条理清晰，格式齐整，程序代码需完整可运行。 提交时间及方式：提交设计方案电子档及程序源代码，第18周周四提交，由班干部收齐后统一提交。
学院数学与计算机科学出卷教师肖锋系主任签名 制卷份数专业计算机班级编号 江汉大学2018 ——2019 学年第2 学期 考试试卷 课程编号： 410802046 课程名称：《人机交互软件工程方法》试卷类型：项目设计考试形式：大作业考试时间：十八周周四提交一、考试说明 根据课程特点，考试采取大作业形式。为了考试学生的对课程基本理论、基本知识点的考察，要求学生完成项目设计的基本要求；同时，为了充分发挥学生的自我能动性、积极性、创造性，要求学生在满足基本要求的前提下，可以根据个人的能力充分发挥。 二、考核内容及评分标准 1.窗体程序界面设计 要求设计一个窗体程序界面，完成一个简单的计算器功能（实现加减乘除运算）。编程语言及编译环境任选（建议使用VS平台及C#），提交详细的项目设计文档及程序工程文件。 设计要求： 项目设计文档需调理清晰，格式齐整。完整地说明窗体设计的模型、窗体设计时考虑的人机交互原则，以及程序模块的具体设计关键代码的说明。 其中重点需要给出如下内容： ●画出任务设计的用例图及程序中各个界面视图的关联关系。 ●需利用GOMS划分设计程序的任务分解图，并利用LOTOS描述认为之 间的约束关系。 评分标准： ?程序界面正常运行：（5分）。 ?项目设计文档需调理清晰，格式齐整（5分）。 ?凸显方案的核心技术、步骤、以及人机交互界面的设计遵循的原则
人机交互风格及其发展趋势 (UI设计发展趋势) 摘要人机交互的风格经历了命令界面、图形界面、多媒体界面等主要发展阶段，目前正向虚拟现实技术和多通道用户界面的方向发展。本文简要回顾人机交互技术的历史，并进而探讨什么是理想、自然的人机交互模式。 关键词人机交互交互风格多通道用户界面虚拟现实 Abstract The style of human computer interaction has gone through several stages includingcommand user interface, graphical user interface, direct manipulation user interface,multimedia user interface, and is rogressing toward multimodal user interface and virtualreality. This paper reviews the history of human computer interaction and discuss what isthe ideal and natural human computer interaction mode. Key Words Human computer interaction Interaction style Multimodal user interface Virtualreality 引言 人们对人机系统关系的认识问题，伴随着人机关系基本观点的变化由来已久。在计算机出现的不足半个世纪的时间里，人机交互技术经历了巨大的变化。以下从几个不同的角度来观察和总结人机交互技术发生的变化及发展趋势： (1)就用户界面的具体形式而言，过去经历了批处理、联机终端(命令接口)、(文本)菜单等多通道——多媒体用户界面和虚拟现实系统。 (2)就用户界面中信息载体类型而言，经历了以文本为主的字符用户界面(CUI)、以二维图形为主的图形用户界面(GUI)和多媒体用户界面，计算机与用户之间的通信带宽不断提高。 (3)就计算机输出信息的形式而言，经历了以符号为主的字符命令语言、以视觉感知为主的图形用户界面、兼顾听觉感知的多媒体用户界面和综合运用多种感观(包括触觉等)的虚拟现实系统。在符号阶段，用户面对的只有单一文本符号，虽然离不开视觉的参与，但视觉信息是非本质的，本质的东西只有符号和概念。在视觉阶段，借助计算机图形学技术使人机交互能够大量利用颜色、形状等视觉信息，发挥人的形象感知和形象思维的潜能，提高了信息传递的效率。早期的计算机系统只有单调的峰鸣声，虽然多媒体技术将声频形式和视频形式同时带入人机交互，但仍缺少听觉交互手段，即人处于被动收听状态，声音缺少位置和方向的变化，交互输入方面仍沿用图形用户界面所采用的键盘和鼠标器等交互设备。当前，在人机交互中结合进视觉的、听觉的以及更多的通道是必然趋势，特别是将听觉通道作为补充的或替换的信息通道已显示出重要性和优越性〔1〕。 (4)就人机界面中的信息维度而言，经历了一维信息(主要指文本流，如早期电传式终端)、二维信息(主要是二维图形技术，利用了色彩、形状、纹理等维度信息)、三维信息(主要是三维图形技术，但显示技术仍利用二维平面为主)和多维信息(多通道的多维信息)空间。 不论从何种角度看，人机交互发展的趋势体现了对人的因素的不断重视，使人机交互更接近于自然的形式，使用户能利用日常的自然技能，不须经过特别的努力和学习，认知负荷降低，工作效率提高。这种“以人为中心”的思想特别是自80年代以来，在人机交互技术的研究中得到明显的体现。本文通过简要回顾和
虚拟原型技术 本文展示了使用嵌入式分析工具的现代计算机辅助设计（CAD）系统如何实现机电一体化设计。用户总是要求我们提高所设计的机械的性能，同时减少资金成本。为了达到这两个矛盾的目标，我们将注意力放到在机械设计方面有巨大潜力的机电一体化上。 本文审视了当今与机电一体化结合的计算机辅助设计（CAD）工 具如何帮助您制造更好的机器。那么，您需要设计制造一台新的机器要，并且您确信机电一体化的设计方法及虚拟原型技术是正确的途径，但是该从哪里着手呢?让我们先来看更为简单的取放机。 在机电一体化设计中，三个设计团队（机械，电机与控制）并行工作。不过，在机械团队完成设计前，电机与控制团队需要预先得到有关机械的信息。虚拟原型技术可以预先提供机械信息。通过将3DC AD系统与一个运动和结构分析工具，以及一个虚拟控制器相连接，S olidWorks公司与NI公司创建了一个真实的机电一体化设计环境。 使用这些工具并不表示机械设计过程中的繁重工作减少了，而是工作量在整个设计周期中由设计团队分担了。 初次共振实验。虚拟原型技术的巨大价值在于，它允许您出现并校正设计错误，而不会出现制造实物样机所带来的资金耗费与时间延迟。 虚拟原型技术设计过程 经常失败与早期失败是虚拟原型技术设计的必经之路，失败的方
式是在设计过程中——而不是之后。所以您该如何‘失败’而仍旧成功？诀窍是在正确的事情上失败，确定什么是您机械的关键性能指标(KPI’s)，并将这些作为随后测试的参数与目标。那么，让我们看看取放机并领会虚拟原型技术如何在设计过程引导我们。 取放机运动轮廓是所有机械的基石。最简单的情况是将物体A从B处移到C处。但是在某些情况下，您从B到C的最佳方式并不那么显而易见。一步运动还是两步？凸轮还是伺服？利用CAD可以快速地安排机械的运动部件，并检查冲突与运动范围。由于大多机械并不是从草图开始的，最初的CAD组装很可能是3D模型与布局草图或是结构图的混合体。 取放装配布局 即使只有如此简单的几何形状，SolidWorks仍可以基于草图或用户定义的部分计算出近似的力与转矩。我们现在可以将这些要求告知电机工程师，他们会对马达与驱动提出建议。再者，我们有可能借助于软件的优势直接从3D信息中心（拥有超过一百万个模型）或者制造商的网站下载马达与驱动的CAD模型。 装配马达与驱动的取放布局 最初的设计迭代提供力的大小来确定“最初估计”的马达和驱动尺寸。使用装配图中包含的马达与驱动CAD模型，运动仿真能够快速地重复运行来完善马达与驱动需求。当机械设计成熟并且CAD装配变得更加完整，运动分析软件可以周期性地重复运行，确保实物样机
实验一： 实验名称最新人机交互技术 实验目的了解最新人机交互的研究内容。 实验内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。 2、什么是eTable 。 3、人机交互技术在各个领域的应用。 实验二： 实验名称立体视觉 实验目的掌握立体视觉的原理。 实验内容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。 实验三： 实验名称交互设备 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。 实验内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？ 实验四： 实验名称虚拟现实系统中的交互设备 实验目的掌握虚拟现实系统中人机交互设备的工作原理和方法。 实验内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） 实验五： 实验名称人机交互界面表示模型 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。 实验内容1、简述GOMS和LOTOS表示模型的方法。 2、结合GOMS和LOTOS对任务“中国象棋对弈”进行描述。 3、UAN描述“文件拖入垃圾箱”。 实验六： 实验名称WEB界面设计 实验目的掌握WEB界面设计的原则，了解页面内容、风格、布局、色彩设计的方法。
实验内容1、找到三种类型的网站：旅游景区、购物网站、政府部门网站，每种类型找三个以上网站，总结功能、布局、风格、色彩设计有什么相同和不同。 实验七： 实验名称移动界面设计 实验目的掌握移动界面设计的原则。 实验内容比较移动界面设计与WEB界面设计有什么相同和不同。 实验八： 实验名称可用性分析与评估 实验目的掌握可用性分析与评估的方法。 实验内容对某个网上银行进行可用性分析与评估（银行自定）。 辅导教师成绩
浙江经济职业技术学院2005-2006学年第一学期 《管理信息系统》期末试卷 A 卷(答案) 使用班级（ ） 装 订 线 系别： 班级： 学号： 姓名：
4.企业系统规划法() 一种信息系统规划方法,该方法自上而下地识别系统目标、企业过程、数据，然后自下而上地设计系统，支持目标实现。 [30] 5.程序调试 在计算机上用各种可能的数据和操作条件反复地对程序进行试验，以期发现和排除分析、设计和编程三阶段中产生的各种类型的错误，得到可运行的程序。 [概括117之意] 二、填空题（每空1分，共计20分） 1.信息系统的处理方式一般分为_批处理_方式、实时处理方式和分布式处理方式三种。[5] 2.生命周期法一般要经过系统调查与规划、系统分析、系统设计、系统实施_、运行测试_和系统维护这样几个阶段。[14] 3.代码设计的基本原则是_唯一性_、合理性、_可扩充性_、_简单性_、适用性及规范性。 [75] 4.管理信息系统规划和分析中通常用_决策树_、判定表_和结构式语言来表示加工处理逻辑。[56] 5、数据字典条目可以分为数据流条目、文件条目、数据项条目和加工条目。 [43]
三、判断题（每题1分、共10分） 1.管理信息系统新老系统之间最常用的切换方式有直接式、并列式和阶段式。 （ 对 ） 2.任何单位的管理信息系统项目建设都是符合时代发展要求的，因此，进行系统的可行性研究是多此一举的。 （错 ） 3.生命周期法开发方法的优点是研制周期短,运行维护费用低。 （ 错 ） 4.信息系统模块划分时耦合要大，聚合要小。 （ 错 ） 5.将同一处理内容重复执行两次,然后进行对比的校验方法称为重复校验。( 对) 6.所有信息系统的输出设计都只需考虑表格输出和显示输出。（ 错 ） 7.管理信息系统是一个人机交互的系统，人在其中的作用和影响 是不可忽略的。（ 对 ） 8.按照软件工程的要求，程序调试中查错应该由自己做，纠错应该由别人做。(错) 9.包括静态校验在内的各种校验方法是系统可靠性设计的重要内容。 （ 对 ） 10.模块内部元素的联系程度通过耦合来度量。 （ 错 ） 四、单项选择题（每题1分，共20分） 1. 校验相互有关的相反数据项之间是否平衡，这种校验方法是（A ） Ａ，平衡校验法 Ｂ，双工校验法 Ｄ，汇总校验法 [90]
人机交互技术的发展与 现状精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】
人机交互技术的发展与现状 一. 什么是人机交互技术 二. 人机交互技术（Human-Computer Interaction Techniques）是指通过计算机输 入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。人机交互技术包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息，回答问题及提示请示等。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一。它与认知学、人机工程学、心理学等学科领域有密切的联系。 也指通过电极将神经信号与电子信号互相联系，达到人脑与电脑互相沟通的技术，可以预见，电脑甚至可以在未来成为一种媒介，达到人脑与人脑意识之间的交流，即心灵感应。二.人机交互技术的发展人机交互的发展历史，是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展史。 1959年美国学者B.Shackel从人在操纵计算机时如何才能减轻疲劳出发，提出了被认为是人机界面的第一篇文献的关于计算机控制台设计的人机工程学的论文。1960年，Liklider JCK首次提出人机紧密共栖（Human-Computer Close Symbiosis）的概念，被视为人机界面学的启蒙观点。 1969年在英国剑桥大学召开了第一次人机系统国际大会，同年第一份专业杂志国际人机研究（IJMMS）创刊。可以说，1969年是人机界面学发展史的里程碑。在1970年成立了两个HCI研究中心：一个是英国的Loughbocough大学的HUSAT研究中心，另一个是美国Xerox公司的Palo Alto研究中心。 1970年到1973年出版了四本与计算机相关的人机工程学专着，为人机交互界面的发展指明了方向。 20世纪80年代初期，学术界相继出版了六本专着，对最新的人机交互研究成果进行了总结。人机交互学科逐渐形成了自己的理论体系和实践范畴的架构。理论体系方面，从人机工程学独立出来，更加强调认知心理学以及行为学和社会学的某些人文科学的理论指导；实践范畴方面，从人机界面（人机接口）拓延开来，强调计算机对于人的反馈交互作用。人机界面一词被人机交互所取代。HCI中的I，也由
1、人机交互：是指关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，并围绕相关的 主要现象进行研究的学科。 2、人机交互是一门综合学科。认知心理学与人机工程学是人机交互技术的理论基础，虚拟 现实技术与人机交互是相互交叉和渗透的。 3、人机交互的发展历史：命令行界面交互阶段；图形用户界面交互阶段；自然和谐的人机 交互阶段。 4、人的感知交互过程主要是通过视觉、听觉和触觉感知进行的。 5、人类从周围世界获得的信息约有80%是通过视觉得到的。 6、RGB颜色模型通常用于彩色阴极摄像管等彩色光栅图形显示设备中。 7、CMYK颜色模型对于认识某些印刷硬拷贝设备的颜色处理很有帮助。 8、常见的认知过程：感知和识别；注意；记忆；问题解决；语言处理。 9、影响认知的因素：情感；人的个性差异。 10、分布式认知理论是传统认知理论的发展，和传统的认知理论并不冲突。 11、分布式认知理论的特征：强调个体与外部表象的结合，重视人工制品的作用；强调认知的分布性；强调交互作用和信息共享；关注具体情境和情境脉络。 12、输入设备：键盘、手写输入、二维扫描仪、数码摄像头、三维扫描仪、动作捕捉、鼠标、触摸板、触摸屏、控制杆设备。 13、输出设备：显示器、打印机、语音交互设备。 14、三维扫描仪成为了实现三维信息数字化的一种极为有效的工具。动作捕捉设置则用于捕捉用户的肢体甚至是表情动作，生成运动模型。 15、人机交互输入模式?请求模式：在请求模型下，输入设备的启动是在应用程序中设置的；采样模式：输入设备和应用程序独立地工作；事件模式：输入设备和程序并行工作； 16、基本交互技术？定位：定位是确定平面或空间的一个点的坐标，是交互中最基本的输入设备技术之一；笔画：笔画输入用于输入一组顺序的坐标点；定值：定值输入用于设置物体旋转角度、缩放比例因子等；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；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。 17、WIMP用户界面仍是主要的人机交换基础。WIMP界面由窗口、图标、菜单、指点设备。 18、用户界面可以分为：命令行界面、图形界面、多通道用户界面。 19、在目前的计算机应用中，图形用户界面仍然是最常见的交互方式。 20、图形用户界面的主要思想：桌面隐喻；所见隐喻；直接隐喻。 21、隐喻可以分为三种：直接隐喻；工具隐喻；过程隐喻。 22、隐喻的主要缺点是需要占用屏幕空间，并且难以表达和支持比较抽象的信息。 23、图形用户界面设计的一般原则：界面要具有一致性；常用操作要有快捷方式；提供必要的错误处理功能；提供信息反馈；允许操作可逆；设计良好的联机帮助；合理划分并高效地使用显示屏幕。 24、用户体验的元素：品牌、使用性、功能性、内容。 25、影响用户体验的因素：现有技术上的限制，使得设计人员必须优先在相对固定的UI框架内进行设计；设计的创新，在用户的接受程度上也存在一定的风险；开发进度表，也会给这样一种具有艺术性的工作带来压力；设计人员很容易认为他们了解用户需要，丹实际情况常常不是这样。 26、用户的区别：偶然型用户；生疏型用户；熟练型用户；专家型用户。 27、用户的观察主要方法有：情境访谈；焦点小组；单独访谈。 28、一个好的人机交互界面设计一开始就要考虑可用性问题。
课程名称：虚拟现实与人机交互 一、课程编码：0700014 课内学时：48学分：3 二、适用学科专业：计算机科学与技术 三、先修课程：无 四、教学目标 通过本课程的学习，使学生了解并掌握虚拟现实的基本概念、发展概况、应用领域；了解虚拟现实所涉及的基本理论、方法和相关知识。掌握虚拟现实系统的基本组成及应用，掌握虚拟现实系统建模、渲染、显示技术，掌握虚拟声音生成与空间定位技术，掌握数据采集和人机交互技术，了解虚拟人建模及运动仿真，了解虚拟环境与应用。提升空间思维和构建能力，使学生理解虚拟现实的基本组成和原理，具有根据给定的主题或项目建立虚拟现实系统的能力。 本课程的任务如下： 1.学习虚拟现实的系统的基本方法，包括虚拟现实系统的基本概念和系统组成等。 2.学习虚拟现实建模技术的基本原理和方法，了解虚拟现实技术的建模工具和基本使用方法。 3.学习虚拟现实渲染技术的基本原理和方法，了解虚拟现实系统的开发引擎和开发方法。 4.学习虚拟现实显示技术的基本原理和方法。 5.学习虚拟声音的生成原理，。 6.学习虚拟现实系统的基本输入输出设备和交互控制。主要内容包括三维位置跟踪器、漫游和操纵接口等。 7.了解虚拟人和虚拟环境的概念。 五、教学方式 课堂讲授为主，辅以实验、课下实践与课堂讨论。 六、主要内容及学时分配 1虚拟现实的特征及概述3学时 1.虚拟现实的特性 2.虚拟现实的发展简史 3.虚拟现实系统的典型组成部分 2虚拟现实系统的人机交互设备6学时 1.立体显示设备 2.位置跟踪设备 3.虚拟声音输出设备 4.人机交互设备 3虚拟现实建模技术6学时 1.几何建模 2.运动建模 3.物理建模 4.行为建模 3虚拟现实渲染技术6学时 1.绘制流水线
多媒体技术基础期末考试试题 一、单项选择题（在四个备选答案中，选出一个正确答案，并将其对应序号填入题后的答题卡,答在其他地方无效。每小题3分，共计30分） 1、1984年，在世界上首次采用计算机进行图像处理的公司是（ D ） A、IBM B、Microsoft C、Adobe D、Apple 2、下列实体中不属于“媒体”的是（ B ） A、软盘 B、光缆 C、磁带 D、U盘 3、下列关于多媒体的定义，错误的是（ B） A、多媒体技术是一种计算机技术 B、电视技术也属于多媒体技术的范畴 C、多媒体技术可以用来建立人、机之间的交互 D、多媒体技术面向对象进行综合处理，并建立逻辑关系。 4、下列属于多媒体产品制作中的“平台软件”的是（ C ） A、Photoshop B、ACDSee C、PowerPoint D、Flash 5、一幅彩色静态图像（RGB），设尺寸为256×512，每一种颜色用8bit表示，则该彩色静态图像的数据量为（ C ）。 A、512×512×3×8bit C、256×512×3×8bit B、256×256×3×8bit D、512×512×3×8×25bit 6、数字音频采样和量化过程所用的主要硬件是（ C ） A．数字编码器 B．数字解码器 C．模拟到数字的转换器（A／D转换器） D．数字到模拟的转换器（D／A转换器） 7、下列关于数码相机的描述，正确的是（ C ） (1)数码相机内部一般有存储介质 (2)数码相机的主要部件是CCD (3)数码相机拍摄的图像需要使用扫描仪输入到计算机 (4)分辨率是衡量数码相机质量的重要指标之一 A、(1)，(2) B、 (2)，(3)，(4) C、(1)，(2)，(4) D、全部 8、下列关于色彩的描述，不正确的是（ B ） A、色彩的三要素为明度、色相和纯度 B、白色一般象征严肃、刚直和恐怖 C、红色一般象征热情、喜庆和危险 D、黄色和蓝色混合可以得到绿色 9、下列关于电脑录音的说法，正确的是（ B ） A、录音时采样频率越高，则录制的声音音量越大 B、录音时采样频率越高，则录制的声音音质越好 C、Windows自带的“录音机”工具可以进行任意长度时间的录音 D、音乐CD中存储的音乐文件可以直接拷贝到计算机中使用 10、DVD数字光盘采用的视频压缩标准为（B ） A、MPEG-1 B、MPEG-2 C、MPEG-4 D、MPEG-7
习题1 1.什么是人机交互？ 人机交互技术(Human-Computer Interaction Techniques)是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。 它包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息，回答问题等。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要容之一。它与认知学、人机工程学、心理学等学科领域有密切的联系。 1.简单介绍人机交互技术的研究容。 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.群件 6.Web设计 7.移动界面设计。 2.简单介绍人机交互技术的发展历史。 人机交互的发展过程，也是人适应计算机到计算机不断地适应人的发展过程。它经历了几个阶段： 命令行图形用户界面自然和谐的交互
1.命令行界面交互阶段 计算机语言经历了由最初的机器语言，而后是汇编语言，直至高级语言的发展过程。这个过程也可以看作早期的人机交互的一个发展过程 2.图形用户界面（GUI）交互阶段 1）图形用户界面（Graphical User Interface，GUI）的出 现，使人机交互方式发生了巨大变化。GUI 的主要特点是桌 面隐喻、WIMP技术、直接操纵和“所见即所得”。 2）与命令行界面相比，图形用户界面的人机交互自然性和效 率都有较大的提高。图形用户界面很大程度上依赖于菜单选 择和交互小组件（Widget）。 3）图形用户界面给有经验的用户造成不方便，他们有时倾向 使用命令键而不是选择菜单，且在输入信息时用户只能使用 手这一种输入通道。 4）图形用户界面需要占用较多的屏幕空间，并且难以表达和 支持非空间性的抽象信息的交互。 3.自然和谐的人机交互阶段 随着虚拟现实、移动计算、无处不在计算等技术的飞速发展，自然和谐的人机交互方式得到了一定的发展。基于语音、手写体、姿势、视线跟踪、表情等输入手段的多通道交互是其主要特点，其目的是使人能以声音、动作、表情等自然方式进行交互操作。习题2