移動(dòng)與可穿戴計(jì)算受限視場交互模型與關(guān)鍵問題.pdf

1、近十年來，移動(dòng)計(jì)算與可穿戴計(jì)算技術(shù)得到了迅速發(fā)展，特別是近年來隨著各類智能手機(jī)、超移動(dòng)計(jì)算機(jī)、平板電腦與頭戴顯示器的日益普及，移動(dòng)與可穿戴計(jì)算中的人機(jī)交互問題正在被人們所日益重視。目前，移動(dòng)與可穿戴計(jì)算在人機(jī)交互輸出方面主要基于受限視場的手持小屏幕顯示與頭戴顯示，在交互輸入方面主要基于指點(diǎn)操作的文本錄入與光標(biāo)定位。然而，交互所基于的受限顯示視場設(shè)備，使之存在著目標(biāo)尺寸泛化(微小交互目標(biāo)與常規(guī)交互目標(biāo)并存，即泛目標(biāo))，及顯示視場泛化(視場

2、受限且視場值易于變化，即泛視場)的突出問題。這些問題將對(duì)以指點(diǎn)交互為基礎(chǔ)的移動(dòng)與可穿戴計(jì)算中的人機(jī)交互績效造成顯著影響，并帶來理論研究方面的困難。此外，其受限顯示視場設(shè)備的績效評(píng)估問題及交互界面調(diào)整問題，亦將降低移動(dòng)與可穿戴計(jì)算交互的可用性。針對(duì)這些問題的，交互績效研究、新理論模型構(gòu)建、相關(guān)交互(評(píng)估)方法的改進(jìn)工作，將具有理論與應(yīng)用方面的雙重價(jià)值。
　　本文研究將圍繞移動(dòng)與可穿戴計(jì)算受限視場交互模型與關(guān)鍵問題展開。本文課題直接來

3、源于國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)“基于自由曲面棱鏡的超輕型大視場視透式頭戴顯示器研究”(項(xiàng)目編號(hào)：2009AA012310)與“專用可穿戴網(wǎng)絡(luò)終端體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究”(項(xiàng)目編號(hào)：2006AA012113)，主要?jiǎng)?chuàng)新成果及工作內(nèi)容如下：
　　1.提出了一種泛目標(biāo)交互模型，為相同受限視場條件下的不同目標(biāo)(泛目標(biāo))交互提供了理論支撐與研究工具：對(duì)傳統(tǒng)Fitts'模型在泛目標(biāo)條件下的可用性進(jìn)行分析，定量證明了其不可用；基于Sh

4、annon如定理和人體運(yùn)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)提出了一種泛目標(biāo)交互難度系數(shù)定義，并基于此構(gòu)建了一種新的物理交互模型一泛目標(biāo)交互模型；基于交互實(shí)驗(yàn)對(duì)泛目標(biāo)條件下的交互績效進(jìn)行了定量研究，提出了新模型的邊界適用條件；評(píng)估了本文所提出的新模型，結(jié)果表明泛目標(biāo)交互模型在目標(biāo)尺寸泛化的情況下，可以很好的作為交互績效的分析模型與預(yù)測模型。
　　2.提出了一種泛視場交互模型，為不同受限視場(泛視場)條件下的相同目標(biāo)交互提供了理論支撐與研究工具：定量證明了泛

5、視場條件對(duì)于交互績效影響的顯著性，及傳統(tǒng)模型在此條件下的不可用性；基于Shannon如定理和人因?qū)W機(jī)理提出了一種泛視場交互難度系數(shù)定義，并基于此構(gòu)建了另一種新的物理交互模型一一泛視場交互模型；在多種任務(wù)條件下對(duì)泛視場交互績效進(jìn)行了定量研究，提出了新模型的邊界適用條件；對(duì)本文所提出的新模型進(jìn)行了評(píng)估驗(yàn)證，結(jié)果表明泛視場交互模型在顯示視場泛化的情況下，可很好的作為交互績效的分析模型與預(yù)測模型。
　　3.提出了基于交互測試及泛目標(biāo)交互模

6、型的頭戴顯示器績效評(píng)估方法，解決了其傳統(tǒng)評(píng)估方法難度高(需要專業(yè)設(shè)備、軟件及背景知識(shí))，大眾可用性差的問題:基于人機(jī)系統(tǒng)操作者模型分析了顯示激勵(lì)與人機(jī)系統(tǒng)的關(guān)系；劃分了影響頭戴顯示器綜合交互績效和圖像績效的各個(gè)因素，并提出了對(duì)比交互測試的三步過程與七條準(zhǔn)則；通過對(duì)比交互測試，定量分析了三種待測頭戴顯示器對(duì)于交互績效的影響；提出了頭戴顯示器績效評(píng)估的兩種新方法，即：基于交互測試與COM模型的評(píng)估方法，基于交互測試與泛目標(biāo)模型的評(píng)估方法；同

7、時(shí)開展的傳統(tǒng)評(píng)估方法結(jié)果表明，本文所提出的兩種方法皆可用于頭戴顯示器綜合交互績效和圖像績效的評(píng)估。其中，基于交互測試與泛目標(biāo)模型的評(píng)估方法更優(yōu)，并相對(duì)于傳統(tǒng)方法具有較高的易用性。
　　4.分別針對(duì)頭戴顯示器與手持小顯示屏，提出了兩種基于泛視場交互模型的自適應(yīng)界面縮放方法。該方法既消除了受限視場交互設(shè)備屬性及用戶交互姿態(tài)的不同，對(duì)于交互績效的負(fù)面影響，又解決了傳統(tǒng)界面縮放方法均需用戶進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)的問題:基于泛視場交互模型邊界條件提出