虛擬界面及其在智能電視界面中的應(yīng)用研究.pdf

1、人機交互是人和計算機為完成確定任務(wù)，以某種交流語言和某種交互方式進行信息交換的過程。實現(xiàn)自然、和諧、方便的交互是人機交互技術(shù)的目標(biāo)。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，人機交互技術(shù)正逐漸從以計算機為中心轉(zhuǎn)移到以人為中心。手勢作為人類表達情感和與外界進行溝通交流的重要方式，成為人機交互領(lǐng)域中的研究熱點。
　　基于視覺的手勢交互系統(tǒng)主要是利用攝像頭對人手動作進行捕捉，然后對手勢所要表達的動作信息進行處理，從而完成與系統(tǒng)的交互任務(wù)。在基于視覺的手勢交

2、互系統(tǒng)中，由于手勢是隔空操作，所以其具有非接觸性和模糊性的特點。計算機處理系統(tǒng)會不加選擇地對進入視頻范圍內(nèi)的所有手勢命令進行處理，以致于用戶的一些無意識的手勢也往往會被解釋成有效命令，造成系統(tǒng)紊亂。這種現(xiàn)象也被稱為“Midas Touch Problem”，即點石成金問題，它是基于視覺的手勢交互界面中普遍存在的一個問題。
　　本論文依托國家自然科學(xué)基金（ No.61472163）和山東省重點研發(fā)計劃項目（2015GGX101025

3、）等項目基金的支持，對“Midas Touch Problem”進行了研究。主要的研究內(nèi)容如下：
　　(1)提出了虛擬界面的概念，并用統(tǒng)計分析的方法構(gòu)建虛擬界面的認知基礎(chǔ)。
　　為了探討交互過程中，人手運動的規(guī)律性，設(shè)計認知實驗。實驗結(jié)果表明雖然不同的操作者有不同的操作方式和交互方式，但操作區(qū)域大都在一定范圍內(nèi)，此范圍對于操作者來說是舒適和方便的，該范操作區(qū)域即為虛擬界面。在交互過程中，虛擬界面的存在使得處于其之內(nèi)的手勢是有

4、效的，而處于其之外的手勢是無效的。因此，虛擬界面提供了一種解決“Midas Touch Problem”的有效方法。
　　(2)提出了虛擬界面的構(gòu)建算法，并對構(gòu)建算法進行討論。
　　本文提出了兩種基于用戶認知行為模型的虛擬界面構(gòu)建算法。在第一種構(gòu)建算法的基礎(chǔ)上，考慮用戶舒適度等方面的需求提出了第二種構(gòu)建算法。第二種構(gòu)建算法又分為靜態(tài)構(gòu)建和動態(tài)構(gòu)建。動態(tài)構(gòu)建的方式為：操作者按照自己的行為習(xí)慣在空中隨意畫一閉合軌跡，此閉合軌跡的

5、外接包圍盒即為虛擬界面。靜態(tài)構(gòu)建的方式為：操作者將手自然抬起，并做拳頭手勢，在空中靜止幾秒后，在人手的周圍以人手為中心會自動建立一個虛擬界面。該虛擬界面的大小，可由認知實驗的結(jié)果確定。
　　(3)實現(xiàn)了虛擬界面的分區(qū)操作和動態(tài)刷新功能。
　　為了通過虛擬界面完成不同的交互功能，提出虛擬界面的分區(qū)操作，并通過調(diào)查問卷的方式確定功能分布模型。實現(xiàn)虛擬界面的動態(tài)刷新功能，使得不論是在用戶位置發(fā)生變化還是在用戶記憶發(fā)生遺忘的情況下，