人机交互技术大全11篇

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）01-0222-02

人机交互技术作为信息技术的一个重要组成部分，已成为21世纪信息领域亟需解决的重大课题，许多高校把人机交互课程作为软件工程类专业的必修课。本课程可以使学生掌握人机交互设计的基本理论与技能，提高学生的分析问题、动手实践能力，为以后的学习与研究打下坚实的基础。因此提高该课程的教学质量，对学生能力的培养和教育目标的实现有重要的意义。笔者根据多年的教学实践，分析了该课程的特点，从教学内容、教学方法、教学手段几个方面进行了总结。

一、教学目标和课程特点

“人机交互技术”课程的教学目标是使学生通过学习交互理论，建立正确的认识论和方法论，通过设计调查（包括用户需求调查）、用户操作实验等，建立用户模型，设计具体的技术方案并加以实施等实践环节，理解和掌握在人机交互与界面设计中各个方面的知识与技能，更好地培养实践能力。该课程的特点是内容比较宽泛而且多数理论抽象不易理解。需要先修的课程包括数据结构、操作系统、多媒体、计算机图形学、程序设计等专业课程，此阶段的学生已具有一定的交互设计基础，采用传统的讲授法，往往难以激发学生的学习兴趣，教学效果甚微。因此我们从教学内容、教学方法和教学手段三个方面进行了改革。

二、教学内容

根据“人机交互技术”课程的目标，教材的选用方面，我们目前主要采用了普通高等教育“十一五”国家级规划教材。该教材在第1版人机交互技术――原理与应用基础上进行了改进，注重了基础知识，包含了丰富实例，内容体系比较符合学生的认知规律，难度上也便于学生接受和掌握。与此同时，我们参考国外的一些经典教材如“交互设计：超越人机交互”，和一些好的人机交互方面的书籍，并取其中的部分章节内容以补充和扩展教材中的知识点，加深理解和拓宽知识面。

根据以上教材和参考书目，课程内容大体包括绪论、认知心理学基础、交互设备、常用交互技术、一般界面设计、界面表示模型和实现、信息结构设计、web/移动界面设计、可用性分析和测试。由于内容涉及知识面广、跨度大，而且很多理论比较抽象。为了更好地实现教学目标，我们在该课程的教学中，灵活采用多样的教学方法，收到了不错的效果。

首先，我们把这些内容重新组织为三个模块：交互技术（包括交互设备、常用交互技术、web/移动界面设计）、设计理论（认知心理学、一般界面设计、界面表示模型和实现、信息结构设计）、可用性（可用性分析和测试）。根据这些内容的不同特点，选择不同的教学方法。

三、多种教学方法的应用

（一）启发式教学

对于交互技术为主的内容，我们采用启发式教学。作为一项发展中的技术，“人机交互技术”课程内容中有一些新的技术在不断变化和发展中，有的还没有形成一个标准，或者由于技术的限制，有些应用还不能大众化。因此在具体的教学过程中，在进行这些前沿技术教学的时候，采用启发式教学方法，引导学生利用所学的基本理论和方法，自己去探索和理解这些技术，或者提出不同的见解。

例如，在讲授交互设备这部分内容时，对于比较前沿的设备，就可以引导学生从人的认知和人机工程学的角度去解释这些设备是如何符合人的认知规律和体现人机工程学原理的。这样，可以使学生在学习完认知基础和人机工程学之后更加深入地理解所学的原理，又提高了其利用基本原理分析问题、解决问题的能力，同时对新技术、新设备有了更深的印象，正所谓一举多得。

同时，作为一个发展中的学科，新技术的出现是日新月异的，有的尚未包括在教材中，教师可以经常关注该领域的发展动向，适当地向学生介绍当前一些新技术，启发学生进行讨论。例如，在SIGGRAPH2010展现的“香味传感器”作为一种典型的虚拟现实技术，学生普遍感到新奇，充满了探索的兴趣，经过启发，举一反三，学生自然理解了虚拟现实的思想。

（二）案例教学法

案例教学法在课程交互设计理论为主的内容中应用非常普遍。因为相比其他专业课程而言，人机交互的一些理论是比较抽象的，学生理解起来比较困难。教师仅仅依赖教材上的理论讲授，内容显得枯燥无味，不利于学生学习兴趣的培养。为了避免这种情况，在教学过程中，结合合适的案例来实施，能够使课堂生动，也便于学生接受。

比如，在界面设计理论中，为了使学生深入理解OVID的设计过程，教师可以围绕一个学生熟悉的案例来讲述。例如围绕“学生注册课程管理系统”，第一步，建立对象的模型和分析对象的关系，根据分析的结果画出对应的分析结果图。第二步，根据对象模型图设计抽象视图。需要先确定系统的视图可能有哪一些，然后分析视图显示的信息包括哪些，作为抽象视图设计的根据。第三步，视图的粗略设计，即是根据第二步的结果，结合具体的系统和平台，设计一个粗略视图。第四步，视图的关联性设计，进一步分析系统视图的关系，画出系统视图关联性的网状结构。最后，视图的全面设计，确定基本的设计风格等。因为学生在学期末都有过选课经历，因此对系统的运行比较了解，对这几个关键步骤的理解不仅仅停留于文字表面，而是掌握真正的设计过程。这样一个案例下来，学生对该设计方法的思路有了深入的了解，具体方法就容易掌握了。

这样的案例讲解时，教师要采用通俗、生活化的语言。学生在接受知识点的时候，不再是枯燥的文字，而是一个生动的解决方案和设计过程，效果会更好。这样的案例可以作为课前预习的题目留给学生，让学生根据自己的想法进行设计，之后抛出正确的设计理论。虽然有的案例可能需要较多的课时，但确实能起到很好的教学效果。

（三）讨论式教学

主要用于“可用性分析与评估”内容模块。这部分内容的理论知识点比较多，但又区别于一般的专业课，其中概念和方法的介绍比较多，而理论和算法的推导少。因此使用传统的教学方法，显得内容散而杂。不利于学生对课程整体思路的掌握。我们本着提高学生分析问题和实践能力为主要目标，进行讨论式教学。

举例来说，对于支持可用性的设计原则，有3个大原则，包括14个小原则。这些条目对于学生而言，死记硬背显然不是办法。在教学过程中，首先抛开书本，由学生们自行分析一些现有的系统的可用性，由教师事先指定一些常用软件如系统软件、办公软件，手机软件等，然后讨论这些系统在使用中的优缺点，再讨论这些好的方面实际是符合哪些原则的，而不好的可用性又是违背哪些设计原则的。最后总结和评价这些原则，这样学生对该知识点很容易就掌握了，而且可以活跃课堂气氛，提高教学效果。

这样的讨论教学，锻炼了学生运用知识分析问题的能力，巩固了相关的理论知识，而且提高了学生学习的兴趣和积极性，实践能力得到很好地锻炼。

以上教学方法都极大调动了学生的积极性，改变了传统教学过程中学生只能被动接受的局面。但需要说明的是，任何教学方法都不是孤立的，也不是一成不变的，由于内容之间千丝万缕的联系，教师在实际操作过程中可以灵活掌握。例如遵守交互理论设计的产品其可用性必然好，因此在进行“可用性”的讨论式教学时，对交互理论的内容起到很好的巩固作用。在利用多媒体教学过程中，穿插一起讨论设备或界面的可用性设计等环节，这些做法都极大地提高了学生的学习兴趣。

四、教学手段的多样化

在“人机交互技术”课程教学过程中，我们使用了多媒体课堂、实验室教学、调查学习等教学手段。现代教育技术和多媒体的使用，可以更好地使课堂内容的表现形式生动和多样化，图像、语音、视频等多媒体形式同时也是该课程涉及的交互内容，也有助于我们在实践中学习。对于需讨论或设计型的内容，我们强调在实验室的教学过程，使得每个学生能够亲手实践和体会相应的过程，从而强化理论的接受和能力的提高。对于一些前沿的技术使用、用户调查等环节，我们则实施调查学习，使得学生通过设计调查问卷、网上调查等手段，获取真实可靠的资料，从而分析或总结得出结论。

五、教学效果

通过近几年的教学改革实践发现，通过对内容的合理组织、教学方法的灵活应用、多样化教学手段的使用，在“人机交互技术”课程的教学中，学生的兴趣与积极性有很大提高，教学质量有明显提升。学生对各类设计和软件开发的兴趣有很大提高，在设计水平上也大大提高，表现在一些设计比赛中，如学校组织的科技学术节、齐鲁软件设计大赛、大学生电子设计大赛、嵌入式开发大赛等，参与和获奖的人次显著增多，获奖的等级也逐年提高。

六、总结

以人为本，深化教学改革，充分调动学生和教师的积极性，精心组织教学内容，灵活采用合理的教学方法，采用多样的教学手段，以更好地提高教学质量，实现教学目标。唯有如此，才能培养出适合社会发展需要的人才。

参考文献：

[1]孟祥旭.人机交互基础教程[M].北京：清华大学出版社，2010.

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中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)08-1893-02

The Research of Human-computer Interaction Based on Touch-screen Technology of Move & Touch

WANG Hui, YAO Xiao-hui, JI Bo, RUAN Han-qing

(Information and Control Institute, Xi'an University of Architecture & Technology, Xi'an 710055, China)

Abstract: In recent years, the touchscreen-phone is becoming increasing popularity.The interactive technology based on touch-screen has been penetrated into every aspect of people's lives because of it's natural and comfortable. Based on the research of primary interaction techniques for displays, the thesis present Move&Touch: a novel interaction technique for displays based on touchscreen-phone. Move & Touch use touchscreen-phone as an interaction device, users achieve the remote control and manipulation of large displays through operations such as sliding and tapping on mobile phone's touchscreen, the control and manipulation they can achieve including cursor position, object selection and scrolling. Move&Touch is a natural and intuitive interaction technique for displays, it has the features of well-use, universality and extensibility.

Key words: Touchscreen; Display; Interaction techniques; Move&Touch

随着科学技术的进步，在许多公共和非公共场所，随处可见显示屏的应用，显示屏的尺寸变得越来越大，而分辨率也越来越高，显示效果越来越好，社会的发展使得显示屏深入到了人们生活的方方面面。与此同时，针对显示屏的交互技术也被众多的国内外学者所关注，各种不同的交互技术相继出现，如何使显示屏和用户之间的交互更加稳定、方便、直观和自然是当前显示屏交互技术的重点研究方向。

对于当前存在的许多显示屏交互技术，或多或少都存着一些不足之处，有些交互方式不够自然，有些交互方式不够精确稳定，还有些严重缺少便携性等。虽然有着各式各样的缺点，但是在各自适合的场景，都可以发挥技术本身的优势来实现人机交互。新的人机交互技术的出现可以补充当前显示屏交互技术的不足，丰富显示屏交互技术的特性，在越来越多的场合提供更为便利的交互方式，以满足社会不断发展的需要。

国内在显示屏远程交互方面的研究比较少，与国外的差距也比较大。清华大学计算机系媒体所提出了一种基于激光笔的远程人机交互技术[4]。该系统只需要添加一个摄像机和视频采集卡就可以实现远程的人机交互。

国外的HCI学者在这方面的研究比较多，其中，Sweep and Point & Shoot[5]是一种基于手机相机的显示屏交互技术，该技术利用手机拍照功能完成显示屏上指针的控制以及对象的选择和操作。

C-blink[6]通过将手机的彩色液晶显示屏作为一种可见光源可以产生光信号，然后利用安装在显示屏上方的摄像头不断地检测和接收光信号，通过处理光信号产生相应的控制信息，从而实现对显示屏的操作和控制。SnapAndGrab[7]提出了一种新颖的大型公共数字显示屏交互技术。该系统允许用户通过带有蓝牙和照相功能的手机来访问和共享公共多媒体信息系统的丰富的多媒体信息，例如上传和下载图片。该系统的易用性在于不需要在手机上安装任何软件即可访问显示屏。

1 Move&Touch技术的功能设计

1.1 指针定位

在指针定位是指远距离控制显示屏光标的移动。用户通过在手机触摸屏上移动手指，来相应地控制显示屏光标的移动，显示屏光标的移动方向与用户手指的移动方向相同，同时光标的移动距离与手指的移动距离成比例。

1.2 对象选取

通过对象选取功能，我们可以对显示屏端的图标，菜单等进行直接操作，这是通过模拟鼠标左键单击和双击操作以及右键单击操作来实现的，用户使用触摸屏与显示屏交互时，必须能实现传统的鼠标所能实现的基本操作。

1.3 滑动滚屏

在与显示屏进行交互的过程中，有时需要对显示屏当前窗口内容进行滚屏操作，Move&Touch技术允许用户在特定区域滑动手指来实现类似鼠标滚轮的操作，从而达到翻页的效果。通过记录手指滑动时的轨迹坐标，来判断当前是否需要进行滚屏操作，以及滚动的行数或列数。滑动滚屏功能类似于笔记本触摸板的滚动翻页操作，通过统计实验结果，电容屏上实现的滑动滚屏功能在效果上优于笔记本触摸板。

2 Move&Touch技术原型的实现

2.1 坐标映射算法

通当手指在触摸屏上进行滑动时，显示屏上的指针移动速率需要适应不同的场景。例如在像素面积较小的区域进行最小化，关闭的操作，或者在播放器中调节音量时，指针的移动要做到精确、平稳，而当我们需要将光标从显示屏的一端移动到另一段时，受到触摸屏面积小的限制，要想以较少的滑动次数达到长距离移动的效果就必须设置相应的加速系数。因此，手指移动轨迹和显示屏光标移动轨迹的映射关系需要设计相应的坐标转换算法来实现。

图1为手机和显示屏的坐标系统。当手指在触摸屏上滑动时，将会产生连续的指针拖动事件，手指接触点的坐标值也在不断变化，相邻两次事件间的坐标变化值记为ΔX、ΔY。显示屏原坐标值为Xprev、Yprev，新坐标值为Xnew、Ynew，则新坐标值Xnew、Ynew由以下公式计算：

ST为转换系数， ST的大小主要与手机屏幕分辨率和显示屏的分辨率，以及需要的精确度和移动效率有关。

当手指滑动时，产生连续的MT_MOUSEMOVE事件，手指接触点的坐标值也在不断变化，相邻两次事件间的坐标变化值记为ΔX、ΔY。显示屏指针原坐标值为Xprev、Yprev，新坐标值为Xnew、Ynew，则新坐标值Xnew、Ynew由公式（1）和（2）计算：

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SV为加速系数，SV的大小决定了手指滑动速度对显示屏指针移动速度的影响。SV的大小是由相邻两次事件间的坐标变化值ΔX、ΔY决定的，ΔX、ΔY的绝对值越大，表示手指滑动速度越快。因此，SV的大小可由公式（3）和（4）计算：

（3）

（4）

SV'为常量，其大小依赖于特定设备上ΔX、ΔY的大小。最终，新坐标值Xnew、Ynew由公式（5）和（6）计算：

（5）

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2.2Move&Touch的标准输入事件流

Move&Touch标准输入事件流作为一种中间性的数据结构存在，使得Move&Touch在不同的操作系统之间具有好的可移植性，所有基于Move&Touch技术的系统平台只要能够处理标准的事件结构就能够很好的响应用户的操作。我们定义的Move&Touch标准输入事件流的数据结构包含五个数据项：事件类型EventType、横坐标x、竖坐标y、加速系数SV以及转换系数ST。下面是每个数据项对应的鼠标动作：

事件类型EventType的数据类型为整形，包括五种值：MT_LBUTTONDOWN（按下左按键事件）、MT_RBUTTONDOWN（按下右按键事件）、MT_MOUSEMOVE（鼠标移动事件）、MT_LBUTTONDBLCLK（鼠标左键双击）、MT_MOUSEWHEEL（滑动滚轮）。

3 功能性测试

指针定位和对象选取的性能对系统的可用性有重要影响,具体测试方法如下：

测试任务为分别使用Move&Touch技术、笔记本触摸板、蓝牙鼠标进行对象选取操作。实验对象要求完成一个基于ISO 9241-9标准的多方向点击测试，此标准用于测试操作可视显示终端的无键盘输入设备的性能。如图2所示，多方向点击测试程序在窗口中显示一系列小圆圈，这些小圆圈均匀排列成圆形，圆圈之间的距离相等。圆圈大小、数量、圆圈之间的距离、点击顺序都可以由程序控制，以改变任务的复杂度。若小圆圈被点击中，则变成灰色。

在本系统的测试中，圆圈数量为19个，圆圈直径为60像素，圆圈中心之间的距离为600像素，实验对象要求按图中所示顺序依次点击小圆圈，直到所有小圆圈都变成红色即完成任务，指针初始位置在圆形中心。

4 结论与展望

本文研究了Move&Touch这种新颖自然的触摸屏交互技术，为用户提供了一种新得人机交互设备，系统具有较好的可用性，但尚需就以下问题进行进一步的研究：

1) 安全性。当前显示屏交互技术存在的一个重要问题就是安全性。如果用户可以随意控制公共显示屏，那么某些用户可能会恶意修改显示屏的信息和数据，因此，应建立一个完善的安全机制来约束用户的使用权限。

2) 多点触摸功能。多点触摸功能的应用可以让用户直接对显示屏端的对象进行放大、缩小、旋转等操作，将极大地提高用户的操作体验。

3) 多用户同时交互。目前该技术只支持单用户交互，基于蓝牙支持多个设备同时通信的特点和共享显示屏的多用户交互技术，将来的系统可以扩展为多用户交互系统。

参考文献：

[1] Alan D,Janet F,Gregory D A,et al.人机交互[M].蔡立栋,方思行,周继鹏,译.3版.北京:电子工业出版社,2006.

[2] Mark W.The computer for the 21st century[J].Scientific American,1991,265(3):94-104.

[3] Brad M,Jim H,Isabel C,et al.Strategic directions in human-computer interaction[J].ACM Computing Surveys,1996,28(4):794-809.

[4] 刘芳,林学,史元春.基于激光笔的远程人机交互技术[J].中国图象图形学报,2003,8(11):1856-1360.

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中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）22-0185-031 概述

人机交互技术，又称为人机互动技术（Interaction Design），它为人类与计算机之间的信息交流开辟了一条新的沟通渠道，从计算机技术的出现到今天数字媒体技术普及盛行。人机交互技术已经发生了质的飞跃。尽管仍在广泛使用的图形图像用户界面，在操作直观性上有了显著提升，但用户仍是在外部观察和操作。以计算机为中心，让用户适应计算机的这种传统的交互模式并没有改变。多媒体技术被认为是在智能用户界面和自然交互技术取得突破之前的一种过渡技术。在人机交互过程中，多媒体的强大主要体现在它能提高用户对信息表现形式的选择和控制能力，同时，在表现形式与人的逻辑创造能力上高度结合。因此，多媒体人机交互技术是多媒体技术和人机交互技术的完美结合，传达信息的多样化和通过多种输出、输入设备与计算机进行交互是多媒体人机交互技术的所要解决的问题。早在多媒体人机交互设计这个概念被提出之前，产品设计在企业品牌争夺产品市场的竞争中已经发挥着不可替代的作用。随着计算机技术的应用和普及，市场上的产品也越来越智能化、复杂化，功能不断的累加和集成，消费者因此产生了很多认知上不必要的错误，当人们感觉到简单的界面不能满足人的消费需求的时候，多媒体人机交互技术作为一个独立的设计阶段出现。早期的多媒体人机界面主要是通过丰富的信息表现形式拓宽计算机到用户的通信带宽，在此之后，人机交互设计开始备受关注。人机交互技术既可以理解为人与计算机的交互，也可以理解为人与包含计算机的产品之间的交互。现在，视线跟踪、语音识别、手势输入、感觉反馈等新的交互技术直接影响着产品和用户的交互方式，有助于提高人机交互的效率和用户友好性，将产品设计和产品展示引向更高的境界。

2 产品设计领域中人机交互的主要方式

多媒体人机交互的过程是用户通过人机界面向计算机输入指令，计算机经过处理后再把结果反馈给用户的过程。为了使人机交互变得更方便，更快捷，更人性化，满足不同消费人群的需求，发展出了多种不同的输出、输入形式，这也大大地丰富了人机交互的方式。从早期的面板开关、显示灯和穿孔纸袋等交互装置，到今天的视线跟踪、语音识别、手势输入、感觉反馈等具有多种感知能力的交互装置，从发展史的角度上来说，多媒体人机交互技术的发展经历了五种交互方式，它们分别是：手工操作、命令语言、图形用户界面、网络虚拟的人机交互、多媒体（多通道）的智能人机交互，但从介入产品设计的领域来说，在其中起着辅助设计和产品展示作用的是网络虚拟的人机交互方式和多媒体（多通道）的智能人机交互方式。

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1 人体交互装置概述

人机交互（Human-computer Interaction， HCI）是一种人与计算机之间的信息交互技术，由ACM（美国计算机协会）人机交互专门兴趣小组SIGCHI提出[1]。早期人机交互装置如操作杆、键盘、鼠标、触摸板等存在交互不够便捷自然、移动性不强、体验度低等缺陷[2]。随着图像处理技术、传感器技术、人工智能技术的兴起与发展，大批科研人员开始关注基于肢体运动的人机交互方式。利用操作者的头部、眼部、腕部或肌电信号等控制操作对象已经成为人体交互装置的重要发展趋势。因此，对人体交互装置相关专利进行详细的分析和总结，将有助于了解本领域的研究现状，引导科研人员的研究方向。

2 专利的整体情况分析

文章的专利数据检索以SIPOABS数据库中截止到2015年12月31日已受理的公开专利数据。图1显示了SIPOABS数据库中人体交互装置领域的专利申请年度分布图。可以看出，2000至2005年间，人体交互装置专利申请量处于平稳阶段；这段时间内传感器、图像处理等技术的不断成熟为人体交互装置的发展奠定了一定的基础，2006年以后的专利申请量进入快速增长阶段，2013年专利申请量达到最大值。由于增强现实技术的研究热点不断升温，导致2014年以后人体交互装置的年申请数量出现一定程度的回落。

从图2显示了本领域重要申请人，日本索尼公司专利申请量排名第一。美国的微软、谷歌、英特尔、苹果，中国的联想，韩国的三星和LG也有大量的申请。

3 本领域重要专利分析

基于头部跟踪的输入装置主要利用传感器进行面部识别，从而感测到头部的运动而生成相应的指令。微软在2003提交了申请号为US20030452783的专利，提出了一种根据估计的头部姿势跟踪用户的关注区域的方法。随后三星提交了申请号为CN201410539366的专利，针对手戴式穿戴设备在进行操作时需要同时用到两只手才能实现输入的缺陷，提出了一种通过采集佩戴者头部的运动或腕部的移动或旋转动即可实现对便携式设备进行输入控制的方法。联想在2015年提交了申请号为CN201510093083的专利，该申请利用用户头部发生运动时的运动参数和环境空间信息，从而获取用户头部发生运动之后的位置信息，有效解决了传感器误差导致头部追踪结果不准确的技术问题。

视觉跟踪是指对图像序列中的运动目标进行检测、提取、表达和识别，然后获得关于运动目标相应的运动参数，如位置、速度、加速度及其运动轨迹，在通过进一步的处理与分析，实现对运动目标行为理解从而完成更高一级的任务[3，4]。索尼在2004年提出了申请号为JP2004012577的专利申请，该申请基于用户视点控制图像的清晰度，在确保用户能使识别所显示内容的同时能使非使用者的第三人难以容易地看到所显示的内容。随后，联想公司和Intel公司分别进行了专利申请（申请号分别为：CN201210050728和CN201280073525），联想公司的申请是通过用户眼球的运动判断是否需要切换电子终端的操作模式，Intel公司的申请主要是通过采集的视觉数据来部分地调节3D显示屏到用户的投影距离。

手戴式交互技术发展较早，在2003年三星公司提交了申请号CN200380108059的专利，其通过检测佩戴在手指运动的手指装置来执行三维操作输入。LG公司的申请（申请号：KR20130124741）是基于所接收手掌触摸输入来改变智能手表的状态。努比亚公司的申请（申请号：CN201510613668）是用于识别手势动作的手部穿戴件通过无线模块关联设备，从而取代桌面上移动的鼠标。由此可知，手戴设备与手势有机的结合是该技术领域的发展趋势。

神经系统活动检测的输入装置领域中通常采用脑电波（EEG）检测、肌动电流（EMG）检测，皮肤活动反应检测等手段。中国科学技术大学提出了申请号为CN200910077155的专利，公开了用于对信号采集模块采集到的表面肌电信号进行调制，将调制后的表面肌电信号通过无线传输的方式进行发射并显示相关内容。

4 结束语

人机交互经过近30年的发展，其发展历史是从人适应计算机过渡到计算机适应人的过程[5]。随着移动终端功能变得更加多样化，终端可支持更加复杂的功能，基于头部跟踪、视觉跟踪、手戴式输入/输出装置、基于神经系统活动检测的输入装置等多样化的人机交互方式在不久将来将会渐渐替代传统的交互方式，其将在智能家居、教育、健康监测、虚拟现实、游戏等领域发挥重要作用。

参考文献

[1]王平，等.浅谈人机交互技术的发展进程与专利概貌[J].中国发明与专利，2013，5：39-43.

[2]董士海.人机交互的进展及面临的挑战[J].计算机辅助设计与图形学学报，2004，16（1）：1-12.

[3]YILMAZ A，JAVED O，SHAH M.Object tracking：a survey[J].ACM Computing Surveys，2006，38（4）：1-45.

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信息传递是指人们通过声音、文字、图像或者动作来达到相互沟通消息的目的，而人与计算机交互现在的还是属于通过忍受操作来实现的，还远远没有达到人类之间通过听觉与视觉以语言、表情、手势和体势进行以达到能像人与人交互那样自然 、准确和快捷的目的。人机交互方式的变革将引领计算机科学的发展，实现人机交互能达到人与人交互那样的效果。

一、简介

人机交互是指人与计算机之间使用某种对话语言，以一定的交互方式，为完成确定任务的人与计算机之间的信息交换过程，其主要功能是通过可输入、输出的设备和相应的软件来完成的。人机界面是指人和机器在信息交换和功能上接触或互相影响的领域或称界面所说人机结合面。人机交互和用户界面有紧密的联系，是实现人机交互的的“通道”，人机交互方式的发展需要计算机人机界面的发展。计算机的发展不仅是处理器速度、存储器容量飞速发展的历史，也是不断改善人机交互技术的历史，同样，人机交互方式的变革也对计算机的发展具有重要作用。

二、人机交互的发展情况

人机交互的发展伴随着计算机科学技术的发展，经历四个阶段，即早期的手工作业阶段；作业控制语言及交互命令语言阶段；图形用户界面阶段；网络用户界面的出现阶段。每个阶段都有各自鲜明的特点，并串联成计算机人机交互方式变革的发展史。从人机交互设备的进步来看人机交互的发展情况，人机交互方式经历了鼠标键盘人机交互方式—多点多点触摸的人机交互方式—自然、高效的多通道交互方式，进一步实现了人与计算机之间快速、准确的信息交换过程。

2.1键盘和鼠标人机交互方式

自从计算机诞生开始，最早的人机交互方式是通过“卡槽”来实现信息的定位的。随着键盘蛇鼠标的诞生，键盘和鼠标的人机交互组合一直从PC时代一直延续到互联网时代，在现在大多数计算机用户的主要的人机交互方式，相比“卡槽”和纯键盘时代，已经取得了长足的进步，在一定程度上使得人机交互变得更加方便快捷。

2.2多点触摸的人机交互方式

在硬件设备和软件极大发展的支持下，发展出了多点人机交互方式，即是允许用户同时通过多个手指来控制图形界面的一种技术。多点触摸技术改变了原来人和信息之间的交互方式，可以实现多点、多用户、同一时间直接与虚拟环境进行交互。相比键盘和鼠标相结合的人机交互模式更加智能化，进一步贴近人的交流方式和行为特点，既可以实现信息的交换过程，又能增加用户体验，满足需求。

2.3自然、高效的多通道交互方式

多通道交互是近几年迅速发展起来的的人机交互技术，它允许用户利用自身的内在感觉和认知技能，使用多个交互通道（语言、表情、手势等），以并行、非精确方式与计算机系统进行交互来提高人机交互的自然性和高效性。现在多通道交互方式技术不少已经得到实用，但是应用程度和范围并不广泛，还具有很的前景。

三、人机交互发展趋势

尽管随着科技的进步计算机的计算能力、存储能力和多媒体处理能力已经有了很大的发展，但是并没有改变“以计算机为中心”的人机交互方式，并不是很符合人们主要依靠语音和视觉的交互习惯。这样的人机交互方式与计算机软件功能的灵活性形成了巨大反差，这是促使人们不断探索更为自然的人机交互方式和技术手段的先决条件。

人机交互方式变革必将沿着“以计算机为中心”的人机交互方式向“以人为中心”的人机交互方式转变，使人与计算机的信息交互达到人与人之间交流那样自然和谐。自然用户界面是人机交互方式变革的的理想界面，它的实现是计算机科学发展的标识。一方面，人机交互方式变革引领用户界面革命，另一方面，计算机科学发展又为人机交互提供条件。

要实现“计算机为中心”到“以人为中心”的人机交互方式转变，就要达到人以语言、文字、图像、手势、表情等自然方式与计算机打交道的要求。将来用户无论是在办公室、家中还是在旅行的路上都可以通过移动或者固定电话与语音门户网站进行自动对话，实现信息的人机交互，从而使“浏览”互联网的过程不再局限于计算机。未来交互环境将由桌面转向无处不在的物理空间；交互方式从命令方式转变为感知方式；交互处理 命令+参数变为上下文理解和经验捕捉；这就需要新的交互设备、界面范式、界面开发方法和工具来实现视觉交互技术、语音交互技术、虚拟现实交互技术、增强现实交互技术、多通道交互技术。

四、结语

人机交互方式的变革是对未来新兴产业的形成和发展具有引领作用，是未来高技术更新换代的重要基础。一场由人机交互变革带来的革命，不仅改变我们和计算机交互的方式，达到人机交互的和谐，也更将彻底变革计算机的未来。

参考文献：

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数码产品伴随着科学技术的发展,悄然走进我们的生活,改变着人们的生活方式。数码产品就是通过软硬件的组建,利用二进制语言或者某些特殊数字语言进行对某一类文件进行传输,存储,编制,解码,由此带来一定应用感受的消费产品。传统的“人机工程学”仅集中于用户与产品之间的物理性界面,然而现代的数码产品更需要研究的是用户和产品之间的认识的和情感的关系。

1、 人机交互界面对数码产品的重要性

在信息化时代,信息的交互是数码产品设计的核心,是人机之间互动的平台,已经成为决定产品功能能否成功实现的关键因素之一。界面如同人的面孔,具有吸引用户的直接优势。设计合理的界面能给用户带来轻松愉悦的感受和成功的感觉,相反由于界面设计的失败,让用户有挫败感,再实用强大的功能都可能在用户的畏惧与放弃中付诸东流。目前我国许多数码产品设计公司逐渐开始重视人机界面设计环节,力求在人机界面设计方面给使用者带来生活的便利。

2、 认知心理对界面设计的影响

人机界面,是人与机器进行交互的操作方式,即用户与机器互相传递信息的媒介,其中包括信息的输入和输出。当前,由于交互的频繁与产品环境的复杂,人机交互越来越多地考虑人的因素,注重交互方式与交互界面的研究。其中界面设计是一个多学科参与的工程,结合计算机科学、美学、心理学、人机工程学等工业和商业领域的行为,了解各类用户的习性、技能、知识和经验,执行和优化信息与通信系统以满足用户的需要。产品界面的信息交流主要通过显示和控制来实现。显示的信息要符合使用者接受的感觉通道,并且选择最适合的显示方式,控制设计要符合使用者的操作习惯,使用户能够很容易地进行控制产品。在这个过程中,人们的认知心理对人机交互界面所发出的信息处理,起到一个至关重要的影响。 “认知”既是内容也是过程,它包含了人们获得外界知识并利用它形成和理解自己的生活经验的全部内容。

界面设计中的认知性设计,特别是产品的操作界面,按钮、图标以及其他功能键的设计要符合用户的认知习惯。交互界面设计中的按钮、图标以及功能键的设计,要从要从用户的许多生理特点出发进行思考、调查、设计。一般包括以下一些过程:首先,考虑用什么样的图标表示什么对象。按一般情况来说,图标更适合表示具体事物,但对同一图标所表达的内容不同的人可能有不同的理解;其次,设计图标时还要考虑到人便于对其进行操作。这就要求设计者要考虑图标的大小,在屏幕上的布局等;再次,设计的图标所表示的含义还需要与图标的名称能很好的结合起来,避免出现歧义;最后,所设计出的图标还需要与周围的背景相适应,这就要求设计者要考虑图标的形状、颜色等。这有助于人们对图标的正确、快速识别。

3、以人为本的人机交互界面设计

(1)人机分析

A、使用环境的分析:环境条件是影响人机关系的外界因素,如数码产品的使用场所、气候,季节、时间等。因为使用环境不同,使用的条件就不同。例如,公共的数码显示器与家用电脑的显示器,由于使用环境的不同,在人机交互界面设计上将会有很大的区别。

B、使用者的分析:使用者的分析主要包括:使用对象、使用者生理状态和条件以及使用者行为方式等的分析。因为使用对象不同,操作的尺寸、用力大小、对色彩的喜好等就不一样。在人机分析时,要根据使用者的生理状态和工作时的状态确定任务分析。使用行为是由于年龄、性别、地区、种族、职业、生活习性、受教育程度等原因形成的动作习惯。例如为老年人设计一款触屏手机,就要充分考虑老年人的生理和心理状况。界面的图标要尽量简洁明了,尺寸要略大,以方便老年用户的操作。图标的设计以及图标顺利的摆放,应尽量符合老年人的日常生活习惯,从而减轻老年用户对数码产品适应的负担。

C、使用过程的分析:使用过程分析是一项深入细致的工作。一些数码产品中人机问题不是靠常识可以发现的,甚至短时间使用也体会不到。因此必须对使用者对某种类数码产品的使用习惯进行细致的总结,在总结中发现使用过程中存在的人机交互问题,并在今后的人机交互设计中改善。

(2)人机交互模型的建立

人机分析结果表明,人机交互界面包括情感界面、功能界面、环境界面。在这三个界面的设计过程中,功能界面作为最基础的界面设计。人机交互界面设计首先要实现界面所提供的最基本的使用功能。功能性设计主要是界面的显示设计和控制设计。产品界面的信息交流主要通过显示和控制来实现。显示的信息要符合使用者接受的感觉通道,并且选择最适合、最清晰的显示方式,控制设计要符合使用者的日常工作操作习惯,使用户能够很容易地进行控制产品。只有功能界面完善了,情感界面和环境界面才能更好地辅助使用者对产品有进一步的了解和掌握。

(3)整体性和审美性设计

人机交互界面既是作为产品与人接触的主要部分,也是数码产品整体造型的一个部分,同时也是使用环境的一部分。不能因为人机交互界面设计是数码产品的设计重点部分,而忽略产品的整体设计风格。同时,人机交互界面的美,不仅要作为艺术审美形式的美,满足人们感觉上的愉悦性,更多的是操作数码产品的一种形式,来满足人们实现某种目的时带来的愉悦性。它不仅仅是一种表象,也是一种实质性的体现,带来更多的实用性。一般来说,数码产品的设计美主要考虑功能美、技术美、形态美和材质美。

结论

科技发达的信息化时代里,伴随着数码产品的内涵和外延的不断延伸,人机交互界面设计对数码产品有着不可估量的重要意义。在现代数码产品的设计上,设计师除了注重产品造型上的人性化,更加注重交互界面给人们带来非物质性的精神愉悦感。通过人机交互,给人们生活带来更贴心的关怀。

参考文献

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骨传导交互技术主要是一种针对于声音的交互技术，将声音信号通过振动颅骨，不通过外耳和中耳而直接传输到内耳的一种技术。骨传导振动并不直接刺激听觉神经，但它激起的耳蜗内基底膜的振动却和空气传导声音的作用完全相同，只是灵敏度较低而已。

在正常情况下，声波通过空气传导、骨传导两条路径传入内耳，然后由内耳的内、外淋巴液产生振动，螺旋器完成感音过程，随后听神经产生神经冲动，呈递给听觉中枢，大脑皮层综合分析后，最终“听到”声音。简单一点说，就是我们用双手捂住耳朵，自言自语，无论多么小的声音，我们都能听见自己说什么，这就是骨传导作用的结果。

骨传导技术通常由两部分构成，一般分为骨传导输入设备和骨传导输出设备。骨传导输入设备，是指采用骨传导技术接收说话人说话时产生的骨振信号，并传递到远端或者录音设备。骨传导输出设备，是指将传递来的音频电信号转换为骨振信号，并通过颅骨将振动传递到人内耳的设备。

目前在智能眼镜、智能耳机等方面，骨传导技术是比较普遍的交互技术，包括谷歌眼镜也是采用声音骨传导技术来构建设备与使用者之间的声音交互。

2.眼动跟踪交互技术

眼动跟踪，又称为视线跟踪、眼动测量。眼动追踪技术是一项科学应用技术，通常由三种追踪方式：一是根据眼球和眼球周边的特征变化进行跟踪，二是根据虹膜角度变化进行跟踪，三是主动投射红外线等光束到虹膜来提取特征。眼动追踪技术是当代心理学研究的重要技术，已经存在着相当长的一段时间，在实验心理学、应用心理学、工程心理学、认知神经科学等领域有比较广泛的应用。随着可穿戴设备，尤其是智能眼镜的出现，这项技术开始被应用与可穿戴设备的人机交互中。

眼动跟踪交互技术的主要原理是，当人的眼睛看向不同方向时，眼部会有细微的变化，这些变化会产生可以提取的特征，计算机可以通过图像捕捉或扫描提取这些特征，从而实时追踪眼睛的变化，预测用户的状态和需求，并进行响应，达到用眼睛控制设备的目的。

通常眼动跟踪可分为硬件检测、数据提取、数据综合3个步骤。硬件检测得到以图像或电磁形式表示的眼球运动原始数据，该数据被数字图像处理等方法提取为坐标形式表示的眼动数据值，该值在数据综合阶段同眼球运动先验模型、用户界面属性、头动跟踪数据、用户指点操作信息等一起被综合实现视线眼动跟踪功能。

3.AR／MR交互技术

增强现实(AR)，是指在真实环境之上提供信息性和娱乐性的覆盖，如将图形、文字、声音及超文本等叠加于真实环境之上，提供附加信息，从而实现提醒、提示、标记、注释及解释等辅助功能，是虚拟环境和真实环境的结合。介入现实(MR)，则是计算机对现实世界的景象处理后的产物。

AR/MR技术可以为可穿戴设备设备提供新的应用方式，主要是在人机之间构建了一种新的虚拟屏幕，并借助于虚拟屏幕实现场景的交互。这是目前智能眼镜、沉浸式设备、体感游戏等方面应用比较广泛的交互技术之一。

4.语音交互技术

语音交互可以说是可穿戴设备时代人机交互之间最直接，也是当前应用最广泛的交互技术之一。尤其是可穿戴设备的出现，以及相关语音识别与大数据技术的逐渐成熟，给语音交互带来全新的契机。新一代语音交互的崛起，并不是识别技术上取得了多大的突破，而关键是将语音与智能终端以及云端后台进行了恰到好处的整合，让人类的语音借助于数据化的方式与程序世界实现交流，并达到控制、理解用户意图的目的。前端使用语音技术，重点在后台集成了网页搜索、知识计算、资料库、问答推荐等各种技术，弥补了过去语音技术单纯依赖前端命令的局限性。

语音交互技术的应用分为两个发展方向：一个方向是大词汇量连续语音识别系统，主要应用于计算机的听写机；另一个重要的发展方向是小型化、便携式语音产品的应用，如无线手机上的拨号、智能玩具等。当然，目前还没有充分普及的关键因素是语音识别的排干扰能力还有待加强，多语境下的识别还有待完善。

5.体感交互技术

体感交互技术是指利用计算机图形学等技术识别人的肢体语言，并转化为计算机可理解的操作命令来操作设备。体感交互是继鼠标、键盘和触屏之后新的人机交互方式，也可以说是可穿戴设备趋势下带动起来的一种人机交互技术。

肢体，包括手势交流是人的本能，在学会语言和文字之前，已经能用肢体语言与人交流。其实手势交互技术的存在已经有相当长的一段时间，在过去30年，研究人员一直在研究基于肢体语言的交互系统。因为肢体语言在日常生活中最为频繁，便于识别。只是之前所有基于肢体语言的研究主要以手势识别为主，而对身体姿势和头部姿势语言较少。随着可穿戴设备，尤其是智能服饰产业以及体感交互优势产业的发展，可以说体感交互将成为可穿戴设备不可或缺的人机交互技术。

其中尤其以手势交互最具代表性，手势识别是利用各类传感器对手部/手持工具的形态、位移等进行持续采集，每隔一段时间完成一次建模，形成一个模型信息的序列帧，再将这些信息序列转换为对应的指令，用来控制实现某些操作。随着各项技术的成熟和传感器的发展，手势识别已经进入可用性阶段，各类产品和解决方案也开始涌现。

6.触觉交互技术

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当今的科技社会中，娱乐方式层出不穷，电子游戏占据了我们年轻人群选择娱乐休闲方式中的很大一部分。在游戏的虚拟世界中玩家能够得到一切想得到的，在科学技术的引领下前所未有的娱乐体验让他们为之迷惑与颠倒。电子游戏作为一种具有交互性的产品，它的游戏体验方式让玩家有着各种拥有它的欲望，这也是交互设计的一个必要条件。如果游戏没有游戏性就不能体现出游戏的交互性，有好的交互性的电子游戏必须注重游戏的交互方式。

1 交互技术的现状

随着科技进步发展，交互技术在近十几年有着突飞猛进发展。新的交互技术产生的同时伴随着许多新的交互方式出现，这些新的交互方式在不经意中改变着我们的生活。新的交互技术被泛称为自然人机交互技术，交互技术在科学家探索与研发中已经取得了不少研究成果，现在正处于多通道、多媒体的智能人机交互阶段，有不少产品已经问世。其中包括人机界面、地理空间跟踪、体感技术、语音识别、触摸技术、红外感应、增强现实、虚拟现实、眼球跟踪、意念控制等。在生活中我们不难发现，从ipod摇一摇来切换下一首歌，到iphone的siri语音操控，再到ipad的多点触摸屏，再到mac的人脸识别开机系统，再到任天堂wii的手持式红外体感设备，最后到kinect的体感操控，这些都是自然人机交互技术与交互方式在现在人们生活产品中最基本的应用。目前，交互技术继续步入更多领域应用时代，特别在游戏方面交互技术的使用效果显得尤为突出。

2 电子游戏的类型

电子游戏类型形式多样，从载体平台上分类的游戏类型一般为“掌上游戏机”、“家用游戏主机”、“街机”和“电脑游戏”（也包括新兴的手机游戏和vr游戏）。本文目前主要针对以家用式游戏机来进行探讨。

2.1 掌上游戏机

游戏机的始祖可以说是日本出产的game boy，这种掌上游戏机风靡了80年代的孩子们。这种载入游戏卡带的游戏机，后来演变成了直接在电脑上下载游戏的psp机，现在智能手机上的各种app游戏软件逐渐在取代旧式的掌上游戏机的地位。

2.2 家用游戏主机

现在的电子游戏已经不再是平面式的，由于技术越来越高，游戏已经搬到了电视屏幕上，只需要拿着操控手柄就可以随心所欲进入游戏状态。甚至更先进的游戏方式是抛开任何的游戏控件，身体也能成为操控器。

2.3 街机游戏

街机也称大型电玩，置于公共娱乐场所的游戏机。主要是以盈利为目的大型游戏机，开发者也开发出了一些为企业做宣传活动的vr游戏，在大型商场和大型主题公园使用。这些游戏大都不需要玩家使用操作按键，只要在屏幕面前摆动自己的身体即可进行游戏。

3 电子游戏中的新交互方式

电子游戏中的交互方式就是在游戏过程中，玩家是通过何种方式进行游戏互动。近几年电子游戏发展速度迅猛，开发者运用高科技技术开发出具有互动性、动感性强的游戏产品，这些有别于传统以物理按键为操作界面的家庭式电子游戏产生，且被称作体感游戏。体感游戏顾名思义就是用身体去感受，它突破了以往单纯以手柄、鼠标、键盘输入的操作方式，只需要通过肢体动作变化来进行操作的新型电子游戏。通过自身的真实运动参与到游戏中，才能实现交互游戏的真正价值。索尼、任天堂、微软是游戏厂商的三大巨头，掌握着电子玩具产业的命运，各厂家是如何改变游戏交互方式来吸引玩家的？

3.1 索尼的二维交互电子游戏的交互方式

早在2004年索尼公司第一次推出ps2游戏主机的配件eyetoy动作感应控制器，其配备的摄像头能把人投放到游戏中，用肢体动作完成游戏操作。曾经风靡一时的eyetoy最热门的是棒球游戏，只需要玩家做出挥动的动作就可以看到屏幕中的球被击打出去。但是这个游戏主要是二维制作模式，很多因素都很不成熟，最重要的是远远满足不了玩家的好奇心而最终夭折。

3.2 任天堂的体感游戏机的交互方式

任天堂wii游戏机最早将体感技术普及到玩家，它是通过手持式感应手柄wii remote来实现玩家与游戏界面的联系。感应手柄的外形如同电视遥控器，除了能用按键控

外还有定做感应及指向定位两个功能，它们能同时侦测到玩家在三维空间的旋转移动屏幕上还有光标指示。感应器上还有陀螺感应器，在运动的时候可以精确感应到倾斜和摆动，甚至还增加了手柄的震动感，给予玩家真切的游戏反馈，这种新的信息输入与信息反馈方式，形成了新的交互方式。但是这种交互方式唯一缺点是还不能完全摆脱手中的束缚——不能让双手释放进入游戏。

3.3 微软的体感外设设备的交互方式

电影《阿凡达》掀起了3d电影的一番热潮，也让我们在电影中看到了许多未来的科技影像。电影中美丽的潘多拉大树在实验室显现，科学家只需要用手在空气中轻轻划动，各种数据在空气活灵活现地闪现在眼前。微软厂家把这种技术开拓到游戏中去，xbox的体感外设器kinect是个3d体感摄像机，同时它导入即时动态捕捉、影响识别、麦克风输入、语音识别和社区互动功能。身体就是控制器，是kinect体感游戏的口号，玩家身上不需要携带任何的游戏配件直接进入kinect摄像头的可视范围即可进入游戏，只要做出平常生活中自然的动作如跳跃、抓碰、摇摆等即可完成游戏需要的动作，让全身心进入游戏中去。但是这种交互方式唯一缺点是身体得不到游戏中的信息反馈的触感。

4 交互式电子游戏的未来发展

游戏厂商意识到电子游戏的交互方式需要巨大的变革，人机交互方式将会有突破性的进展。现在的电子游戏已经从游戏手柄中脱离出来，进展到肢体操控的层面，甚至有人提出大脑感应、意识控制等超前想法。这些只能在科幻小说和电影里面找到的超前想法是语言未来科技最直观、最有冲击力的科普方式。 游戏之路将会有更多的互动并向着具有更多的游戏体验这一观念去实现，相信在不久的将来，我们就可以身临其境般的体验游戏带来的乐趣，游戏开发者将在不停的探索中成长。

5 结束语

人机交互技术的发展催促了交互时代的到来，人与机器的交互模式将越来越自然，现实世界与虚拟世界正面临着融合的拐点。本文对交互时代游戏厂商的三大巨头开发的交互式电子游戏进行了简单的阐述，引出交互技术对未来电子游戏市场的影响和发展，它们将会在人机交互和交互方式的影响下取得长足的进步。

参考文献

[1]刘卓.电子游戏的娱乐体验与交互设计[j].江南大学，2008.

[2]余涛.kinect应用开发实战：用最自然的方式与机器对话[m].机械工业出版社，2013.

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C：可穿戴设备、物联网、车联网等概念的逐渐落地对于触控技术意味着什么？触控技术的发展又面临了哪些挑战？

S：触控技术是目前最为成功的人机交互技术，可穿戴设备、物联网和车联网等概念的落地，可以让触控技术拥有更广泛的应用领域。这些设备都涉及到人对设备的控制以及人和设备之间的交互，这就给触控技术提供了很大的发挥空间。但是巨大且增长迅猛的市场只是一个方面，触控技术还面临着不小的挑战，这个市场的竞争非常激烈。另外，移动设备主要的增长潜力目前集中在中低端市场，这部分市场显然对成本更加敏感，因此触控技术公司也面临着较大的成本压力，我们的客户、合作伙伴会不断要求用更具性价比的方式来实施触控技术。从这个方面来讲，触控技术虽然取得巨大成功，但是人机交互新技术的研发也势在必行。

C：在触控技术被人们广泛接受之后，还有哪些人机交互技术值得期待？

S：在人机交互技术方面，目前业界仍在进行多方面的探索和尝试，但生物识别技术和手势控制技术是目前最值得期待的技术。生物识别是以人的生命体征作为识别依据，包括指纹、虹膜、面部，乃至眼睛当中的血管，它们都有可能帮助智能终端设备验证用户本人的身份。当云服务被人们更加广泛地采用时，生物识别技术将帮助我们更方便和安全地登录到云端账号。在不久的将来，生物识别技术将使我们不需要再随身携带信用卡、钱包或者现金这些东西，所有的信息都将与我们自身的生命体征绑定。除此之外，结合高保真影像技术的使用，手势控制技术同样具有非常好的应用前景。

C：为什么手势控制技术拥有很好的应用前景？

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1.1矿段的确定采用计算机进行储量计算之前，首先要进行矿段的确定，其确定方法为围绕先前勘探中采样的范围确定煤的位置，这里需要注意的是，在利用计算机进行矿段确定时，首先要对煤样进行详细的分析，依据分析得出的煤样结果来进行相关的逻辑判断及计算，对符合生产需求的煤体进行圈定。

1.2建立矿岩层对比连接专家系统在利用计算机绘图过程中，煤层等岩层的对比联系是其中的关键步骤之一，其对比连接的精确度越高，质量越高，则进行储量计算的精确度越高。而以前的连线方式则是根据专家个人所收集的相关资料及其个人经验进行辨别，进而确定煤岩接线，往往导致得出的结果精确度低。

1.3地质勘探残剖面圈与采矿现状图的链接在进行矿井储量估算的过程当中，必须进行采矿现状图与地质探勘残剖面图之间的链接，其链接为绘制地质勘探线剖面图的必要条件，两者之间的链接既可以方便矿井储量的计算，又可以方便其它相关工作，两者链接的方法为利用剖切的方法将采矿现状图与地质勘探线两者的结果进行坐标转化，而后导入矿井地质勘探线剖面上，而后，利用人际交互方法添加图饰，对不理想的局部进行更正，从而形成完整的地质勘探线的剖面图。

2储量的计算

2.1人机交互技术的构成CAD软件是建立人机交互技术计算储量程序的基础，人机交互技术计算储量程序包是在CAD的基础上进行研发的软件，在其研发过程中，主要利用下面几种技术。

2.1.1菜单技术在运用高级语言编制程序过程中，会使用大量的静态菜单模式来实现视觉上的连续及较好的互动回话模式。其主要的特点为菜单一直在屏幕上的一个固定位置显示。当CAD图形处于编辑的状态时，使用下拉菜单模式中有两种办法来控制对应的光标：利用光标控制键、利用鼠标直接控制。

2.1.2橡皮筋技术当CAD图形处于编辑状态时，在使用编辑器绘制直线时，可以使用橡皮筋功能，但是，如果使用auiolisp语言直接绘制时，就不能使用橡皮筋功能。而人机交互技术计算储量程序软件在研发时，编写了rubberband函数，所以，在使用人机交互技术计算储量时，无论在什么情况下，都可以运用橡皮筋技术。

2.1.3拾取技术选择合理的处理对象是图形绘制时的一个关键步骤。显示对象的选择通常利用鼠标来控制光标实现，此种方法只需利用鼠标将光标拖动到对象所处的位置就可以实现，此种方法既可以计算坐标位置，又可以对选择的对象进行对比，调用选择的显示对象与光标附近最近位置的对象相应属性数据，完成相应的功能。将矿井的井田范围按照储量的级别划分为多个需要计算的小块段，然后使用拾取方法找出每个块段区域内的钻孔，这样可以从对应的数据库中得到这样钻孔的具体参数，利用钻孔参数计算出该块段中煤层的厚度及加权平均煤质，从而计算出该块段区域内煤层的面积、煤质及厚度。

2.2储量计算图表的输出输出计算出的储量图表是地质部分编制勘探报告的重要内容之一，矿井储量计算的平、剖面既可以利用CAD命令输出，也可以利用绘图仪直接输出，其次，根据有关规定，地质储量的计算结果还必须以表格的形式输出，在人机交互技术中，可以利用高级别的语言编制表格，以达到满足规定及工程需要的目的。

3人机交互技术计算储量的优点分析

a)使用该技术来计算矿井储量，计算结果的精度比较高，且计算速度快，达到矿井地质储量实现动态管理的目的；b)利用计算机技术管理煤矿储量，为修改矿井储量的计算结果及矿井储量计算平、剖面图提供了便利，可以真实地反应矿井储量的赋存及变化情况；c)利用该技术计算矿井储量，可以有效地实现各类相关图形的互相联系；d)利用该技术计算储量，有利于矿井及时了解储量的动态变化情况，以便矿井及时调整生产计划，保证矿井的可持续发展。

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在全球科技界，人机交互仍然是创新的热点领域，其创新应用出现在不少热门科技产品之中。例如Siri就让苹果iPhone“有问必答、能听会说”，微软Kinect使体感操控成为现实，很多智能电视产品也加入了语音识别和体感操控的功能。

人机交互的方式上也日益多元化。英国的一家科技团队正在尝试创建一个工具，使其能将一套标准手势实时翻译成文字。这个工具被称作“便携式手语翻译（Portable Sign language Transhto）”。手语使用者只需对着手机或电脑摄像头做出手势，该工具就可以立即基于数据库将其翻译成文本。他们现在准备支持英国手语，但这套系统完全可以用于处理美国手语（ASL）、默启通手语（Makaton）、国际语言以及字母等。对于残障人士是很大的帮助。

如今智能人机交互的应用越来越广泛，“花样”也越来越多。

Mirage Table：真人与虚拟影像的互动

由微软推出的Mirage Table（幻影桌面）是一项颇为神奇的技术，它将两台3D投影仪、Kinect体感监测仪、3D眼镜以及人的动作结合在一起，打造出一个真人和影像互动的效果。通过Mirage Table，人们的所有动作都会被Kinecc捕捉并转化称3D影像，然后和已有的3D物品进行交互，比如用手移动影像中的多米诺骨牌、皮球等。同时一个实体物品可以通过虚拟影像复制出多个，也可以将移动虚拟物品到任何位置。

用户只需要佩戴3D眼镜就可以看到Mirage Table上3D投影的图像。曲面设计可以让操作者通过投影仪来与虚拟画面实现互动交流，就像打保龄球一样。“Mirage Table”还可以实现人与人之间的双向写作，通过Miragetable，两个操作者不仅可以看到对方并谈话，而且一个人可以与视频中另一个人的虚拟对象进行互动交流，甚至可以“触摸”虚拟对象。还可以一起下象棋、搭积木，甚至研究一些比较复杂的项目方案等。

如果说AR（增强现实）技术可以在现实的基础上模拟出虚拟场景，让人进入虚拟版的现实世界，那么Mirage Table则可以将用户带入一个虚拟的世界，想象一下，如果未来所有的网络游戏都可以将用户融入其中，在虚拟环境下直接操作，使用新奇的装备，实现惊艳的特效，世界将会变得多么神奇！

基于Kinect的操控创新

微软推出的Xbox 360体感外设Kinect很受用户欢迎，但是它的意义并不仅仅是游戏外设，而在于对^机交互方式的探索和创新。正因为如此，Kinect技术才能被广泛应用到其他创新产品之中，成为智能人机交互的经典产品。

国外一家专注于人机交互技术的创业公司3GearSystems利用微软Kinect技术，推出了SDK包，能够帮助开发者将手势动作反馈到应用软件之中。这套系统可以帮助3D建模人员更方便快捷地对模型进行拼装操作，操作过程可以在普通显示器之上呈现。开发者只需要购买Kinect传感器和固定装置就可以在这款SDK包的基础上，设计新的APP产品。

Kinect的作用还不止于此。Oblong实验室近期公布了一项科研成果，它将Kinect与Xbox上的IE浏览器结合起来，脱离鼠标来操作电脑屏幕，能够实现一系列复杂的操作，例如拖动、摆放屏幕上的个体，对三维模型进行旋转、缩放，进行复杂的命令操作，或者用手机、平板或遥控器来控制大屏幕，甚至可以多人玩游戏、通过手势控制飞行器，在多个屏幕之间进行无缝切换等。

微软研究院联合华盛顿大学也研发出了一种名为Sound Wave的系统，该系统可利用计算机内置的麦克风和扬声器，提供与Kinect类似的对象识别及手势识别功能。sound Wave将计算机的内置扬声器用做超声波（18-22KHz）发射源，其频率会随着你的手或身体的位置的变化而变化。然后，计算机的内置麦克风会测量这一频率变化，并把参数告诉一套相当复杂的软件，由该软件计算出手势和动作。

语音交互的行业应用

苹果于2010年花2亿美金亲自将Siri收购，并将其深度融入到iPhone 4S中。Siri和手机紧密结合，可以极大提升设备的操作简易性、环境适应性和真正意义上的智能性。实际上，不仅仅是Apple自己的iPad、iTV和车载设备，所有未来所谓的智能设备都将会使用Sift的模式。