人机交互、体感互动技术课件

在教育、医疗、游戏、旅游等领域， 人机交互与虚拟现实将有更广泛的应 用，提高用户体验和工作效率。
融合其他技术
人机交互与虚拟现实将与其他技术如 增强现实、混合现实等融合，为用户 提供更加丰富和多元化的交互体验。
对未来研究的建议与展望
用户体验研究
深入研究用户在人机交互与虚拟 现实中的心理和行为反应，以提 高交互体验的舒适度和满意度。
详细描述
人机交互是一种跨学科的研究领域，涉及计算机科学、心理学、人类学等多个 学科。它主要关注人与计算机之间的信息交换和操作，包括用户界面的设计、 交互方式、用户体验等方面。
人机交互发展历程
总结词
人机交互的发展历程可以分为几个阶段，包括命令行 界面、图形用户界面、多媒体交互和自然交互等。
详细描述
在早期，人机交互主要以命令行界面为主，用户需要输 入复杂的命令才能与计算机进行交互。随着技术的发展 ，图形用户界面逐渐普及，用户可以通过鼠标和点击操 作与计算机进行交互。随着多媒体技术的出现，人机交 互开始涉及到声音、视频等多种媒体。近年来，随着人 工智能技术的发展，自然交互成为新的研究热点，人们 可以使用自然语言、手势等与计算机进行更自然的交互 。
跨学科合作
加强人机交互与虚拟现实领域与 其他学科如心理学、社会学、艺 术等领域的合作，共同推动技术
进步和应用拓展。
伦理和社会影响
关注人机交互与虚拟现实技术的 伦理和社会影响，制定相应的规 范和标准，确保技术的可持续发
展。
THANKS
感谢观看
方法
采用虚拟现实技术构建模拟场景 ，通过人机交互设备进行操作， 利用数据分析与反馈机制对受训 者进行指导。
流程
确定培训目标与内容→设计模拟 场景与任务→选择人机交互设备 →实施培训→评估与反馈。

最大分辨率：经过软件插值运算的图象分 辨率。
插值运算
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11.1 输入设备 (扫描仪)
颜色深度/灰度
扫描仪有彩色和黑白两种，彩色扫描仪可扫描黑 白图象。
彩色深度(灰度)：指扫描彩色(黑白)图象时每个像 素所占用的位数。
普通彩色扫描仪有24位、30位、36位和48位几 种，普通光学分辨率
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11.1 输入设备 (扫描仪)
机械传动、光成像和转换电路三部分相互配合将反射图 像特征的光信号转换为计算机可接受的电信号。
感光元件是扫描仪的中心部件，它为一线状(单色或 三色)光电转换器件，横向整行光信号经过几次反射后到达 感光器件，决议着扫描仪的横向分辨率和颜色深度，目前运 用的扫描仪大多采用CCD(电耦合器件)，是一种成熟的技术。 另一种感光器件是CIS(接触式感光器件)，是一种开展中的 感光技术。
常用的有 104键、108键等。
从外表和功能分：人体工程学键盘、无线键盘、防水 键盘、多 媒体键盘等。
多媒体键盘
无线键盘
人体工程学键盘
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11.1 输入设备 (鼠标)
11.1.2 鼠标
鼠标是计算机的主要的指点式外设，在 Windows操作几乎不可短少。
机械式鼠标构造：
X 输出的光 “遮断〞轮
滚球
单色 多灰度 彩色
显示适配器：字符 →低分辨率图形→高分辨率图形 显示器：单色CRT→彩色CRT →LCD
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11.2 显示系统 (CRT)
11.2.1 CRT(Cathode-Ray Tube)显示器
1.CRT原理 电子束经过聚焦和加速后在偏转
控制下轰击到涂有荧光粉的屏面， 使被轰击点发光。

显示装置是人机系统中，将机器的信息传递给人的一种关键部 件，人们根据显示信息来了解和掌握机器的运行情况，从而 控制和操纵机器。
按人接受信息的感觉通道不同，信息显示装置分位视觉显示， 听觉显示和触觉显示，其特征参阅表5-1
5.2 视觉信息显示设计
5.2.1 仪表显示设计 1. 模拟式显示 用模拟量（刻度和指针）来显示机器的有关参数和状态。 特点：显示的信息形象化、直观，使人对模拟值在全量程范围 内所处的位置一目了然，并能给出偏差量，对于监控作业效果很 好。 应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压力表。 2. 数字式显示 直接用数码来显示有关的参数或工作状态。 特点：认读过程简单、直观，只要对单一数字或符号辨认识别 就可以了。认读速度快，精度高，且不易产生视觉疲劳。 应用：计算器、电子表及列车运行的时间显示屏幕。
而进行的分析、预测、定义、规划、描述和探索
V3版播放器
V4版播放器
哪个更好用？
V3版播放器
V4版播放器
大声告诉用户：
你“碰”到我了
项目确立
项目经理
需求分析
产品经理
用户调研
数据中心
原型设计产品人员设计师交互设计交互设计师
视觉设计
视觉设计师
研发跟踪 与设计维护
产品人员
设计师
研发与测试
停止设计“产品”
交互规范 情景模型
前言
ATM机子取款 沉浸在一个电脑游戏中
在电子表格中剪切、粘贴一个单元格
网上购物 用手机上QQ 在微博上更新自己的状态
前言
杂货店自助售货设备
汽车无法启动 等待公共汽车 手机和计算机同步 使用微波炉
1.1交互和交互设计是什么 “交互”源于英文“interaction”和“interactive”,泛指人与自然 界一切事物的信息交流过程，表示二者间的互相作用和影响，与汉 语中“交互”的原意 “互相”或“交替”有所不同。

2.1.4 商业领域
❖ 管理学和创造最佳用户体验的先决条件之一的有效性有着密切的关系。尤其是管理 学中的创新管理、服务科学、市场营销等领域和人机交互的联系很密切。举例来说， 在认识需求，并将需求转化为具体方案的过程中，市场营销提供了理论背景和原理。 而人机交互提供具体使用数字技术的人机交互步骤信息结构和界面表达方法，让人 感到有效、方便、舒适。因此，人机交互和市场营销可以很好地互相补充。另外， 在创新的重要性日益突显的情况下，研究创意性新产品的生产和创意性新服务的提 供过程以及环境和人才的创意经营，和以人为本进行革新的HCI 2.0是一脉相承的。 服务科学是一门新学科，它阐明日益重要的社会产业的本质。在此基础上，为了提 高生产力，试图将技术、管理、社会科学等许多领域的知识融合在一起。尤其是随 着网路和无线通信技术的发展，许多服务正在数字化。
刺激能
感觉系统
转能作用
感反应
图2-2 信息加工的阶段
2.2.1 认知心理学的概念
❖ 2. 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
获得的，因而视觉显示器也是人机系统中用得最多的人机界面之一。 ❖ （1）视敏度和色彩感知 ❖ 视敏度又称视锐度或视力，是指眼睛能辨别物体很小间距的能力，通常用被辨别物
2.2 认知心理学
❖ 认知心理学（Cognitive Psychology）是20世纪50年代中期在西方兴起的一种心 理学思潮，在20世纪70年代成为西方心理学的一个主要研究方向。认知心理学研究 人的高级心理过程，主要是认识过程，如注意、知觉、表象、记忆、思维和语言等， 从心理学的观点来研究人机交互的原理。该领域的研究包括如何通过视觉、听觉等 接受和理解来自周围环境的信息的感知过程，以及通过人脑进行记忆、思维、推理、 学习和解决问题等人的心理活动的认识过程。其中人脑的认知模型——神经元网络 及其模拟，已经成为新一代计算机、人工智能等领域中最热门的研究课题之一。对 人的认知行为的研究、测量、分析和建模也称为认知人机工程学。

the problem? What information, if any, is missing
or not needed?
3
What information do you obtain from the problem?
population stereotypes（人群样本）
奥柏-伦柏人（Oompa-Loompas）：不识字，没 记性
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问题三（信号灯）方案
但是在奥柏-伦柏管辖的地域，黄色代表停止，红色 代表开始，灯光变绿就是警告人们即将有个停止信号。
这里的关键概念是信号的移植效果（transfer
effects）和人口样板（ population stereotypes ）。
在我们的现实世界中有很多的例子： 在美国，电灯开关处于上位时，电灯开启，下位则 关闭；而这在英国却恰恰相反； 计算机键盘与按键式电话的设定方式也不尽相同； 在世界各地，号码格式（小数点或逗号）及日期格 式（日/月/年或月/日/年）都是不一样的
工作内容（运送和加工巧克力）
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问题一（车间门）
他们的第一个问题带着滚 开的液态巧克力桶穿过门
他们已经不记得是推还是 拉，或是滑动门使其向一 边倾斜来打开门
Consequently they end up banging into each other
spilling sticky chocolate all over the place.
在旧工厂有一个语音系统，但是由于工厂太吵， 所以其他人很难听见；需要利用视觉信号制定一 新方案
其中的一种可能性就是把灯光作为信号停止，减 速或开始
这应该遵循交通灯规则
2020/9/18
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问题四（物品归位）

是手写系统中一个很重要的部分。 有线笔:手写笔尾部均有一根电缆与手写板相 连，从手写板上输入电源 。 无线笔:借助于一些特殊技术而不需要任何电 源。无线笔的优点是携带和使用起来非常方便， 同时也较少出现故障。 手写笔一般还带有两个或三个按键，其功能相 当于鼠标按键，这样在操作时不需要在手写笔 和鼠标之间来回切换。
人性化设计的键盘
（2）多功能集成键盘
这类键盘集成了鼠标、无线等功能，在键盘布 局以及外观设计方面，针对游戏、上网浏览等 常用娱乐功能做了改进。 键盘正上方设计的快捷键，包括 “IE主页”、 “打开文件夹”、“查找文件”和“进入信箱” 等12个，许多操作可以一键完成。键盘的无线 接收器采用USB接口，安装使用也非常方便。
– 非接触式的三维扫描仪，主要有三维激光扫描 仪，照相式三维扫描仪等，分别是基于激光扫 描测量和结构光扫描测量等技术设计的。
• 这类设备的优点是扫描速度快，易于操作，且由于 不需接触被测量的物体，所以对物体表面损伤少等。
2 运动捕捉设备
机械式动作捕捉设备 利用可伸缩的机械结构安 装于捕捉物体上，以取得各部 分的运动量。 优点是成本低廉，但这种 方式限制了运动物体的自由运 动，且由于机械设备的尺寸、 重量等问题，因而限制了其应 用范围。
1. 三维扫描仪
• 根据传感方式的不同，三维扫描 仪主要分为接触式和非接触式两 种。
– 接触式的三维扫描仪采用探测头直 接接触物体表面，通过探测头反馈 回来的光电信号转换为物体表面形 状的数字信息。该类设备主要以三 维坐标测量机为代表。
• 其优点是具有较高的准确性和可靠性， 但也存在测量速度慢、费用较高、探头 易磨损以及误差修正等缺点。
3.1.2 图像输入设备
图像输入是人与计算机交互的另外一个重 要组成部分。 扫描仪可以快速地实现图像输入，且经过 对图像的分析与识别，可以得到文字、图 形等内容； 而摄像头则是捕捉动态场景最常用的工具。

uiGarden是一份中英文双语网络杂志，主要供GUI工作者和研究人员的 交流
❖ 优艾网: /
人机界面设计的门户网站，集合了众多信息，可供学习和交流
2021
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引言
1 人机交互的简介 2 人机交互的发展历史 3 人机交互的三元素
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人机交互简介
❖ 人机交互（Human-Computer Interaction, HCI) 在美国通常 称为机人交互 CHI(Computer-Human Interaction) MMS( Man - Machine Studies) 是研究人、计算机以及它们间相互影响的技术
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人机交互的重要性
1。它影响最终用户的使用、 计算机的推广、以至人们的工作 和生活。
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人机交互的重要性
2。人机界面是计算机系统的重要组成部 分，它的开发工作量极大（占系统的4060%），加上不同人群对界面的要求不 全相同，因而人机界面是计算机研制中 的一个最困难的部分。
2021
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作业控制语言及交互命令语言阶段
❖ 50年代中期，通用程序设计语言的出现为计算机的广泛应用 提供了极为重要的工具，也改善了人与计算机的交互。在人
机界面上则出现了用于多任务批处理的作业控制语言 （JCL）。1963年由美国麻省理工学院成功地开发了第一个 分时系统CTSS，并采用多个终端和正文编辑程序，它比以 往的卡片或纸带输入更加方便和易于修改。尤其是在出现交
❖ 人机交互的发展经历了几个阶段：
1. 早期的手工作业阶段
2. 作业控制语言及交互命令语言阶段
3. 图形用户界面（GUI）阶段
4. 网络用户界面的出现

智能客服
利用AI智能交互技术，为企业提供高效、便捷的客户服务，提升 客户满意度。
虚拟助手
AI智能交互技术可以应用于虚拟助手领域，帮助用户管理日程、 提醒事项等，提高工作效率。
THANKS。
AI智能交互的历史与发展
早期阶段
发展阶段
20世纪50年代，人工智能的概念开始出现 ，人机交互技术也初露端倪。
20世纪80年代以后，随着计算机技术和互 联网的发展，人机交互技术逐渐成熟。
当前阶段
未来展望
随着深度学习、大数据等技术的发展，AI 智能交互在各个领域得到广泛应用，成为 人工智能发展的重要方向。
视频监控
利用AI技术实现视频监控智能化，提高安全防范 能力。
智能门禁
通过生物识别技术，实现门禁系统安全控制。
智能报警
通过AI技术对异常行为进行识别和报警，及时发 现安全隐患。
04
AI智能交互的未来展望
AI智能交互的发展趋势
自然语言处理
随着自然语言处理技术的不断进步，AI智能交互将更加自然、流 畅，能够更好地理解人类语言和语义。
加强数据保护和加密技术。
跨文化沟通
02
AI智能交互需要适应不同文化背景和语言习惯，以提高全球范
围内的用户体验。
技术伦理问题
03
在AI智能交互的应用过程中，需要关注技术伦理问题，避免产
生歧视和不公平现象。
AI智能交互的未来应用场景
智能家居
AI智能交互将广泛应用于智能家居领域，实现家庭设备的互联互 通和智能化控制。
特点
高效、便捷、自然、个性化，能 够实现人机之间的智能交流和信 息共享。
AI智能交互的重要性
01
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• 好处是支持快速、有效的交互。因此，特别适合 于重复性的活动，用于操作多个对象。例如，重 复性的存储、删除、组织文件或邮件。
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
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• 对话类型的概念模型是基于“人与系统对话”这 一模式设计的
• 它与“指示”类型的模型不同。“对话”是一个 双向的通信过程，其系统更像是一个交互伙伴， 而不仅仅是执行命令的机器。
目 标 (G oal)
期望 (E x p e c ta tio n )
评 估 (E valuation)
解 释 (Interpretation)
理 解 (Perception)
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
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2.1 人机交互框架模型
• Abowd和Beale在1991年修正了Norman模型 • 这个模型为了同时反映交互系统中用户和系
• 控制：负责对话控制并维护表示和提取的一致 性。
不同PAC Agent的“陈述、提取和控制器”不同， 最底层的PAC实现与终端用户的交互，顶层的 PAC用于实现交互系统中与应用有关的功能。
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
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PAC模型与MVC模型之间有四个重要的区别：
1. PAC模型Agent将应用功能与陈述、输入 和输出行为都封装在一个对象中。
• 人机交互模型是开发一个实用人机交互系 统的基础
2020/11/23
Ch02-人机交互模型
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Norman的执行-评估循环模型
• 一个较早提出一个有一定影响的模型
• 在这个模型中，Norman将人机交互过程分 为执行和评估两个阶段，通常由以下七个 步骤构成
– 建立目标 ,形成意图 ,动作描述 ,执行动作 ,理解 系统状态 ,解释系统状态 ,根据目标和意图评估 系统状态