虛擬界面及其在智能電視界面中的應(yīng)用研究.pdf

1、人機(jī)交互是人和計(jì)算機(jī)為完成確定任務(wù)，以某種交流語(yǔ)言和某種交互方式進(jìn)行信息交換的過(guò)程。實(shí)現(xiàn)自然、和諧、方便的交互是人機(jī)交互技術(shù)的目標(biāo)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)交互技術(shù)正逐漸從以計(jì)算機(jī)為中心轉(zhuǎn)移到以人為中心。手勢(shì)作為人類(lèi)表達(dá)情感和與外界進(jìn)行溝通交流的重要方式，成為人機(jī)交互領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。
　　基于視覺(jué)的手勢(shì)交互系統(tǒng)主要是利用攝像頭對(duì)人手動(dòng)作進(jìn)行捕捉，然后對(duì)手勢(shì)所要表達(dá)的動(dòng)作信息進(jìn)行處理，從而完成與系統(tǒng)的交互任務(wù)。在基于視覺(jué)的手勢(shì)交

2、互系統(tǒng)中，由于手勢(shì)是隔空操作，所以其具有非接觸性和模糊性的特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)會(huì)不加選擇地對(duì)進(jìn)入視頻范圍內(nèi)的所有手勢(shì)命令進(jìn)行處理，以致于用戶的一些無(wú)意識(shí)的手勢(shì)也往往會(huì)被解釋成有效命令，造成系統(tǒng)紊亂。這種現(xiàn)象也被稱(chēng)為“Midas Touch Problem”，即點(diǎn)石成金問(wèn)題，它是基于視覺(jué)的手勢(shì)交互界面中普遍存在的一個(gè)問(wèn)題。
　　本論文依托國(guó)家自然科學(xué)基金（ No.61472163）和山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2015GGX101025

3、）等項(xiàng)目基金的支持，對(duì)“Midas Touch Problem”進(jìn)行了研究。主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)提出了虛擬界面的概念，并用統(tǒng)計(jì)分析的方法構(gòu)建虛擬界面的認(rèn)知基礎(chǔ)。
　　為了探討交互過(guò)程中，人手運(yùn)動(dòng)的規(guī)律性，設(shè)計(jì)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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(duì)于操作者來(lái)說(shuō)是舒適和方便的，該范操作區(qū)域即為虛擬界面。在交互過(guò)程中，虛擬界面的存在使得處于其之內(nèi)的手勢(shì)是有

4、效的，而處于其之外的手勢(shì)是無(wú)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(duì)構(gòu)建算法進(jìn)行討論。
　　本文提出了兩種基于用戶認(rèn)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(dòng)態(tài)構(gòu)建。動(dòng)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(huà)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(shì)，在空中靜止幾秒后，在人手的周?chē)匀耸譃橹行臅?huì)自動(dòng)建立一個(gè)虛擬界面。該虛擬界面的大小，可由認(rèn)知實(shí)驗(yàn)的結(jié)果確定。
　　(3)實(shí)現(xiàn)了虛擬界面的分區(qū)操作和動(dòng)態(tài)刷新功能。
　　為了通過(guò)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(guò)調(diào)查問(wèn)卷的方式確定功能分布模型。實(shí)現(xiàn)虛擬界面的動(dòng)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，