2第二章 人机交互_人体形态特征和测量
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基于人机交互的人体姿态检测和识别技术研究随着人工智能技术的发展,人机交互技术也在不断发展壮大。
其中,基于人体姿态检测和识别技术则是人机交互技术中的一个重要方向。
它不仅可以被应用于游戏、体育、医学等领域,还可以被应用于日常生活中的健康管理、个性化服务等方面。
一、人体姿态检测技术简介人体姿态检测是指通过计算机技术来识别和跟踪人体各种姿态的能力。
它基于图像或视频等数字信号,通过分析人体的动作和姿势轨迹,从而识别并理解人体的行为。
目前,人体姿态检测技术主要包括三种方法:基于视频图像,基于深度传感器,基于惯性计。
其中,基于视频图像的方法最为常见,也最容易被广泛应用,因为它可以使用任何普通的摄像头来捕捉人体的图像。
二、人体姿态识别技术简介人体姿态识别是指人工智能系统能够识别和理解人体各种姿态的能力。
它是在人体姿态检测技术的基础上发展而来的,它能够对人体的姿态和行为进行更加深入的分析和研究。
人体姿态识别技术主要分为两类:基于静态图像的识别和基于动态视频的识别。
基于静态图像的识别主要是通过对一张图片进行处理,提取出人体的特征点,并利用神经网络等技术来识别人体的姿态信息。
而基于动态视频的识别,则是通过对多个视频帧的处理,来识别人体的动态姿态。
三、基于人体姿态检测和识别技术的应用1. 游戏领域在游戏开发中,人体姿态检测和识别技术可以使玩家能够更好的体验游戏,让游戏更加流畅自然,更具互动性。
例如,玩家可以通过手势控制游戏中的角色移动、攻击、躲避等动作。
2. 体育领域人体姿态检测和识别技术可以被应用于训练、比赛、体育场馆管理等方面。
例如,运动员的动作和姿态可以通过技术手段进行分析和评估,找出运动员的不足,并提供相应的改进建议。
3. 医学领域医学界对人体姿态检测和识别技术的需求也越来越多。
例如,实时监测患者的姿势状态,可以有效预防并减少床位压疮的发生。
另外,在康复治疗中,通过技术手段对患者的姿态信息进行分析和记录,可以更好地跟踪治疗进程,提高治疗效果。
人机工程人体测量及数据应用人机工程是一门研究人体与机器之间关系的学科,旨在通过合理的设计和优化,提高人机交互系统的效率、安全性和舒适度。
而人体测量及数据应用则是人机工程领域中一项重要的技术手段,用于获取人体各项参数数据,并将其应用于产品、设备的设计与改进中。
一、人体测量技术人体测量技术是人机工程中用于获取人体各项参数数据的一种手段,这些参数数据包括但不限于身高、体重、手指长度、手臂长度等。
常用的人体测量方式包括三维扫描测量、生物电阻抗测量、运动传感器测量等。
(一)三维扫描测量三维扫描测量通过激光或光学传感器等设备对人体进行扫描,得到具有空间信息的人体模型。
这种方式可以高精度地获取人体各个部位的尺寸数据,为产品设计和人机交互提供重要数据支持。
(二)生物电阻抗测量生物电阻抗测量通过电流通过人体时的电阻变化来间接测量人体各项参数。
这种技术常用于体脂率、心率、肌肉状况等方面的测量,可以对人体健康状况进行科学评估。
(三)运动传感器测量运动传感器可以通过感知人体的运动轨迹和姿势来实现人体测量。
例如,加速度传感器可以测量人体的运动速度和加速度,陀螺仪可以测量人体的角度和旋转等参数。
这些数据对于人机交互、运动监测等方面具有重要意义。
二、数据应用与案例分析人体测量数据的应用旨在提供个性化和智能化的人机交互服务,具体包括产品设计、健康管理、虚拟现实等领域。
(一)产品设计人体测量数据可以为产品设计提供参考和依据,确保产品尺寸、结构和布局的合理性。
例如,在设计座椅时,可以根据人体测量数据调整座椅的高度、宽度和曲度,使其符合不同人群的体型特征,提供更为舒适的使用体验。
(二)健康管理人体测量数据可以应用于健康管理领域,为个体提供数据驱动的健康评估和指导。
通过定期收集人体测量数据并与标准参考值对比,可以发现健康问题并及时采取相应的干预措施。
例如,通过监测身体数据的变化,可以提醒个体是否需要适当调整饮食、运动或休息等方面的习惯。
人机交互中的人体检测及识别技术研究一、人机交互的背景与意义随着计算机技术与智能硬件的快速发展,人机交互方式越来越多样化,包括键盘、鼠标、触摸屏等传统方式,以及语音识别、手势识别、面部识别等新型方式。
其中,人体检测及识别技术是近年来快速发展的领域之一,被广泛应用于智能家居、虚拟现实、智能医疗等领域。
人体检测及识别技术是指通过计算机视觉技术和图像处理算法来识别出人体的各种姿势、动作、特征等信息,从而实现对人体的跟踪、识别、分析等功能。
这种技术不仅可以提高用户的使用体验,还可以实现更加智能化的应用场景。
二、人体检测技术的研究现状1. 传感器技术传感器技术是人体检测技术中最常用的一种,它可以通过感知人体物理量来实现人体姿势的判断。
常用的传感器包括红外线传感器、超声波传感器、摄像头等。
其中,摄像头相对于红外线传感器和超声波传感器具有更高的精度和灵敏度,因此被广泛应用于人体检测领域。
2. 深度学习技术深度学习技术是近年来飞速发展的一种人工智能技术,它可以通过构建深度神经网络来实现图像识别、物体检测等任务。
在人体检测领域中,深度学习技术已经实现了非常出色的表现,例如YOLOv4 模型、SSD 模型等都可以实现准确的人体检测。
此外,通过深度学习技术还可以实现对人体姿势、动作等信息的提取和分析。
3. 线性判别分析技术线性判别分析技术是一种常见的统计学习方法,该方法可以将高维数据转化为低维数据进行分类。
在人体检测领域中,线性判别分析技术可以实现对人体特征的提取和分类,例如面部识别、指纹识别等。
三、人体识别技术的研究现状1. 面部识别技术面部识别技术是指通过对人脸的特征、形状、肤色等进行分析和比较,来实现对人脸的识别。
在实际应用中,面部识别技术已经被广泛应用于门禁管理、身份识别等领域。
目前,面部识别技术的识别率已经达到了非常高的水平。
2. 手势识别技术手势识别技术是指通过对人体手部姿态的分析和比较,来实现对手势的识别。
人体姿态识别及人机交互技术研究第一章:引言人体姿态识别及人机交互技术是近年来计算机科学与人工智能领域中备受关注的研究方向。
随着计算机技术和传感器技术的不断进步,人体姿态识别和人机交互技术的应用领域也日益拓宽,包括虚拟现实、增强现实、游戏开发等。
本文将探讨人体姿态识别的定义、发展历程以及人机交互技术在不同领域的应用。
第二章:人体姿态识别的定义与发展历程2.1 人体姿态识别的定义人体姿态识别是指通过计算机视觉技术对人体各个部位的位置、角度和动作状态进行准确的感知和识别的过程。
它通过利用数字图像处理的技术和人体解剖学的知识,将人体在二维或三维图像中的特征信息提取出来并进行分析,以实现对人体姿态的识别和跟踪。
2.2 人体姿态识别的发展历程人体姿态识别技术的发展可以追溯到上世纪90年代。
当时的研究主要集中在二维图像上,采用图像处理和模式识别等技术对人体姿态进行识别。
随着三维传感器的发展和计算机视觉技术的提升,人体姿态识别进入了三维时代。
通过使用深度相机和三维传感器,可以更加精确地获取人体各个关节的位置信息,实现更高精度的人体姿态识别。
第三章:人体姿态识别技术的关键技术及应用3.1 关键技术3.1.1 图像处理技术图像处理技术是人体姿态识别中不可或缺的一项关键技术。
它包括图像的获取、去噪、增强、分割和特征提取等一系列处理步骤。
通过对图像进行处理和优化,可以获得更清晰、更准确的人体姿态信息。
3.1.2 模式识别技术模式识别技术是人体姿态识别的另一个关键技术。
它通过对提取到的人体姿态特征进行分析和分类,实现对人体姿态的识别。
常用的模式识别方法包括支持向量机、神经网络和隐马尔可夫模型等。
3.2 应用领域3.2.1 虚拟现实人体姿态识别技术在虚拟现实领域有着广泛的应用。
通过获取用户的身体姿态信息,可以实现用户在虚拟环境中的自由移动和交互。
例如,在虚拟游戏中,用户可以通过自己的身体动作与虚拟角色进行互动,增加游戏的沉浸感和真实感。
人体姿态识别技术在人机交互界面设计中的应用方法与实测效果分析人机交互界面设计是指通过计算机与人之间的交互,实现信息的传递与交流。
随着科技的不断发展,人体姿态识别技术逐渐被应用于人机交互界面设计中,为用户提供更加智能、自然的交互体验。
本文将就人体姿态识别技术在人机交互界面设计中的应用方法以及实测效果进行分析探讨。
首先,人体姿态识别技术指的是通过摄像头等设备采集用户的实时姿态信息,并将其转化为计算机可识别的数据。
在人机交互界面设计中,这项技术可以为用户提供更加自然、直观的操作方式。
常见的应用方法包括手势识别、身体动作识别和表情识别等。
手势识别是人体姿态识别技术中最为常见的应用之一。
通过摄像头捕捉到用户手势的移动轨迹,并转化为计算机可理解的数据,从而实现与计算机的交互。
例如,在图像编辑软件中,用户可以通过手势来放大、缩小、旋转或移动图像元素,使得操作更加直观、高效。
而在游戏设计中,手势识别技术也可以让用户通过手势来进行游戏操作,提升游戏的沉浸感和乐趣。
身体动作识别是另一个重要的人体姿态识别技术应用方法。
通过对用户身体姿态的捕捉和分析,实现与计算机的交互。
例如,在虚拟现实技术中,用户可以通过身体动作来控制虚拟世界中的角色行动,增加交互的乐趣与自由度。
此外,在健身应用中,身体动作识别技术可以实时分析用户的姿态和动作,为用户提供科学、个性化的健身指导。
表情识别是人体姿态识别技术中的另一个重要应用。
通过对用户面部表情的捕捉和分析,可以识别用户的情绪和意图,从而进行相应的反馈和操作。
例如,在智能助手应用中,识别用户的表情可以帮助智能助手更好地理解用户的需求,并提供相应的帮助和建议。
在虚拟角色设计中,利用表情识别技术可以使得虚拟角色更加逼真,增加与用户的情感交流。
在以上的应用方法中,人体姿态识别技术的实测效果是评估其应用效果的重要指标之一。
通过实测效果的分析,可以评估技术的准确性、响应速度以及用户满意度等方面的表现。
第1 章绪论*人机交互(Hu man-C omput er In terac tion,HCI)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*人机交互研究的内容:人机交互界面表示模型与设计方法可用性分析与评估多通道交互技术认知与智能用户界面群件W eb 设计移动界面设计*发展史语言命令交互阶段图形用户界面(G UI)交互阶段自然和谐的人机交互阶段第 2 章感知和认知基础*人的感知视觉视觉是人与周围世界发生联系的最重要的感觉通道。
外界80%的信息都是通过视觉得到的,因此视觉显示是人机交互系统中用的最多的人机界面。
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。
视觉感知特点:一方面,眼睛和视觉系统的物理特性决定了人类无法看到某些事物;另一方面,视觉系统进行解释处理信息时可对不完全信息发挥一定的想象力。
进行人机交互设计需要清楚这两个阶段及其影响,了解人类真正能够看到的信息。
听觉听觉感知传递的信息仅次于视觉,可人们一般都低估了这些信息。
人的听觉可以感知大量的信息,但被视觉关注掩盖了许多。
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。
人类听觉系统对声音的解释可帮助设计人机交互界面中的语音界面。
触觉T ouch或者 Ha pticperce ption触觉在交互中的作用是不可低估的,尤其对有能力缺陷的人,如盲人,是至关重要的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温度感受器-冷热伤害感受器-疼痛机械刺激感受器-压力实验表明,人的手指的触觉敏感度是前臂的触觉敏感度的 10 倍。
人机交互设计与人体工学一、引言随着科技的不断发展,人机交互设计和人体工学变得越来越重要。
这两个领域的关注度不断提高,人们对于如何更好地使人类与计算机进行交互也有了更深入的理解。
本文将着重探讨人机交互设计和人体工学领域的重要性以及其两者间的联系。
二、人机交互设计人机交互设计的主要目的是让用户与计算机交互更加自然和高效,以达到更好的用户体验。
这个领域在信息科技领域发展中扮演了至关重要的角色。
好的人机交互设计应当让用户更愉悦地使用计算机,从而提高生产力和效率。
有些用户是高级用户,了解计算机的相关知识和技能,但有些用户并非如此。
无论用户的技能水平如何,好的人机交互设计都应该提供他们需要的支持和方便,满足他们的需求和希望的便利性。
三、人体工学人体工学研究人类如何适应不同的工作风格和环境,如何最大化人的安全和效率,特别是对于高压力的工作环境,人体工学显得尤为重要。
其目的是设计出人体系统,使其能够从事不同工作环境下的工作,并保持身体和心理的健康状态。
人体工学的研究不仅仅局限于工作环境,也包括家庭环境,例如家庭家具、电器等的设计,都需要人体工学的参与。
人体工学的研究包括工作时长、工作效率、工作强度等一系列因素,以期为人类提高生产力和工作品质,保障人类安全、健康的工作环境。
四、人机交互设计与人体工学的关系人机交互设计与人体工学研究是彼此联系的。
好的用户界面设计需要考虑到人体工学的因素,将设计与人类身体和心理的须要联系在了一起。
人机交互设计与人体工学的融合能够使人类在使用更复杂的计算机系统时始终保持高效和舒适。
人机交互设计代表着目前计算机科学领域的主流发展,而人体工学则是求解人体与计算机闫按、工作环境下的问题并提供最佳工作环境的目的。
同时,人体工学还能帮助人机交互设计专业人士更好地理解人体在使用计算机过程中所经历的压力,优化用户体验,提高生产力。
为了实现人机交互设计和人体工学的完美融合,我们需要彻底理解人体如何使用计算机以及人类的行为习惯和习惯。
人机交互知识点整理第一章人机交互概述背景知识1、人机交互的概念:定义1:有关交互式计算机系统设计、评估、实现以及与之相关现象的学科[ACM]定义2:研究人、计算机以及他们之间相互作用方式的学科,学习人机交互的目的是使计算机技术更好地为人类服务[Alan Dix]定义3:有关可用性的学习和实践,是关于理解和构建用户乐于使用的软件和技术,并能在使用时发现产品有效性的学科[Carroll]无论使用哪一种术语或定义方式,人机交互学科所关注的首要问题都是人和计算机之间的关系问题2、学习人机交互的原因(1)从市场的角度,用户开始期望系统能够简单易用,同时对那些设计低劣的系统的容忍度越来越差(2)从企业的角度,改善人机交互能够提高员工的生产效率;学习人机交互能够降低产品的后续支持成本(3)从个人的角度,可以帮助用户有效地降低错误发生的概率,避免由于错误引发的时间、金钱以及生命等难以估量的损失3、人机交互的相关领域基础学科:心理学、认知科学、人机工程学、社会学、计算机科学、工程学、商务知识、图形设计、科技写作、产品设计、工业设计等人机交互与人性因素:人机交互更关注使用计算机的用户,人性因素没有这一限制人机交互与人机工程学:人机交互对面向重复劳动的人物和过程关注较少,且对用户界面的物理形式和工业设计不够重视人机交互与交互设计:交互设计不仅仅关注人与计算机之间的关系,同时还包括人与人以及人与其他非计算机系统之间的相互作用。
交互设计人员致力于改善人与产品或人与服务之间的关系发展历史(新的界面变革都包含了上一代界面,有的交互方式仍然尤其存在的必要性)1、重要的学术事件(1)1945年, Vannevar Bush, “As we may think”(诚如所思)(2)1959年,HCI领域第一篇论文(从减轻操作疲劳的角度讨论计算机控制台设计)(3)1960年,Liklider JCK提出“Human-Computer Symbiosis”(人机共生),HCI的启蒙观点(4)1969年,第一次人机系统国际大会召开,第一份专业杂志创刊(HCI的里程碑)(5)1970年,英国拉夫堡(Loughbocough)大学的HUSAT研究中心和Xerox公司的Palo Alto 研究中心成立(PARC)(6)1980s,出版学术专著,Interface->Interaction(7)1990s,智能化交互、多通道交互、虚拟现实、脑机交互……2、主要的发展阶段(1)批处理阶段:特点:不符合人的习惯;耗费时间,又容易出错;只有少数专业人士才能够运用自如(2)联机终端时代:真正意义上的人机交互开始于联机终端出现之后,计算机和用户能够借助一种双方都能理解的语言进行交互式对话(CLI)特点:一维界面;回车后不能再对命令内容进行修改;灵活、高效主要研究问题:大部分命令语言对用户输入的要求非常严格;命令名称的缩写在一定程度上减轻了用户的使用负担(3)图形用户界面时期(GUI):主要特征:直接操纵WIMP模型:用户可在窗口内选取任意交互位置,且不同窗口之间能够叠加;二维半界面人机交互与软件工程的关系1、二者相互独立的证据:(1)软件工程师与人机交互设计人员关注的重点有很大不同(软件工程:以系统功能为中心;交互设计:以用户为中心)(2)交互设计的评估方式也与一般软件工程方法存在不同(交互评估通常基于真实用户,评价机制页往往来自于用户使用的直接感觉)(3)历史传统使然2、二者的关系:(1)相互独立(2)人机交互对软件工程技术的发展有非常大的促进作用(3)将二者结合起来存在很大的困难3、传统SE方法在实现交互式系统方面的缺陷:(1)没有提出明确地对用户界面及可用性需求进行描述的方法(2)不能够在系统开发过程进行中对用户界面进行终端测试(3)具有完善的系统功能(产品的可用性、有效性以及满意度并不高)4、将二者结合的困难:(1)价值观不同:SE的实施策略和方法选择上常有一定的倾向性;HCI包含较多的主观性和灵活性(2)方法论存在差异:SE采用形式化分析方法;HCI采用非形式化方法第二章人机交互的基础知识交互框架1、框架定义:框架是提供理解或定义的一种结构,他能够帮助人们结构化设计过程,认识设计过程中的主要问题,还有助于定义问题所涉及的领域2、执行/评估活动周期EEC:(1)活动的四个基本组成部分:目标(想做什么)、执行(实现目标必须进行的操作)、客观因素(执行活动时必须考虑的客观条件)、评估(用于衡量活动执行的结果语目标之间的差距)(2)七个阶段:建立目标、形成操作意向、明确动作序列、执行动作、感知系统状态、解释系统状态、对照目标评估系统状态(3)Norman模型是从用户角度探讨人机界面问题的目标驱动循环:当某个目标确定后循环才开始数据驱动循环:当某个事件环境确定后开始循环(4)Norman模型可以用于解释为什么有些界面会给用户使用带来问题执行隔阂:用户为达到目标而制定的动作与系统允许的动作之间的差别评估隔阂:系统状态的实际表现与用户预期之间的差别3、扩展EEC框架(1)交互式系统的四个组成部分:系统(S)、用户(U)、输入(I)、输出(O)(2)其中,输入和输出构成了界面(3)执行阶段包括三个翻译过程:定义:用户阐述某个目标,然后通过输入语言进行协调和链接执行:输入语言被转换成内核语言,表示系统要执行的操作表现:系统使用输出语言吧内核语言的执行结果表示出来(4)评估阶段的过程观察:用户将输出与原有的目标进行比较从而评估交互的结果交互形式1、直接操纵:简单介绍:用户通过在可视化对象上面进行某些操作来达到执行任务的目的;展现了真实世界的一种扩展;对象和操作一直可见;迅速且伴有直观的显示结果的增量操作;增量操作可以方便地逆转三个阶段:自由阶段(指用户执行操作前的屏幕视图)、捕获阶段(在用户动作(点击、点击拖拽等)执行过程中屏幕的显示情况)、终止阶段(用户动作执行后屏幕的显示情况)优点:将任务概念可视化,用户可以非常方便地辨别他们;容易学习,适合新手用户;基于识别,对记忆的要求不高,可减少错误发生;支持空间线索,鼓励用户对界面进行探索;可实现对用户操作的快速反馈,具有较高的用户主观满意度。