以降低用戶記憶負(fù)荷為主要目標(biāo)的車載自然交互界面研究.pdf

1、人機(jī)交互（Human-Computer Interaction，簡(jiǎn)寫HCI）是指人與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行信息交換過(guò)程。但是，由于受到距離以及設(shè)備的非便攜性等因素，這些設(shè)備會(huì)增加用戶的操作負(fù)荷，因此建立自然、和諧、方便的界面研究的目標(biāo)便是人與設(shè)備進(jìn)行交互時(shí)要減輕疲勞和負(fù)荷（包括用戶的記憶負(fù)荷以及用戶的操作負(fù)荷等）。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”發(fā)展到“以人為中心”，同時(shí)自然用戶界面采用“以用戶為中心”的觀點(diǎn)，研究人

2、在環(huán)境中的認(rèn)知關(guān)系，其目標(biāo)是利用人們的生活經(jīng)驗(yàn)以及自然運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)作為與計(jì)算設(shè)備交流的工具，以此營(yíng)造一個(gè)自然、友好、高效的交互環(huán)境。
　　基于視覺(jué)的手勢(shì)交互系統(tǒng)主要利用攝像頭對(duì)用戶的手勢(shì)動(dòng)作進(jìn)行捕捉，然后對(duì)手勢(shì)所表達(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)。然而在基于視覺(jué)的手勢(shì)交互系統(tǒng)中，目前大多研究是基于訓(xùn)練并建立交互場(chǎng)景的規(guī)則，操作者會(huì)做相應(yīng)的認(rèn)知行為，因此認(rèn)知行為繁雜無(wú)疑會(huì)增加用戶的記憶負(fù)荷，為了達(dá)到降低用戶記憶負(fù)荷的目的

3、，就要真正體現(xiàn)“以人為本”的設(shè)計(jì)理念。
　　本文主要的研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)提出了一種以降低用戶記憶負(fù)荷的新型交互界面算法
　　為了使人機(jī)交互過(guò)程中用戶的操作自然方便，本文提出了一種基于用戶行為心理模型的交互界面算法。本文通過(guò)探索用戶的行為認(rèn)知心理在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的規(guī)律性，結(jié)合用戶的認(rèn)知模型進(jìn)行預(yù)測(cè)用戶手勢(shì)運(yùn)動(dòng)，得到用戶的意圖。最后得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該交互界面能夠較準(zhǔn)確地表達(dá)用戶的意圖，同時(shí)用戶的認(rèn)知負(fù)荷也較低。因此該

4、交互界面提供了一種降低用戶記憶負(fù)荷的有效方法，讓用戶更自然，方便的進(jìn)行交互。
　　(2)提出了同一種手勢(shì)到多語(yǔ)義的柔性映射算法
　　為了使用戶進(jìn)行更加自然的交互，我們通過(guò)日常生活的觀察并研究用戶的認(rèn)知行為得出了手勢(shì)具有多語(yǔ)義性的現(xiàn)象，因此我們開始研究了用戶的操作習(xí)慣，并進(jìn)行了大規(guī)模的調(diào)查問(wèn)卷同時(shí)設(shè)計(jì)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)，得出同一種手勢(shì)具有不同的語(yǔ)義并且在每種語(yǔ)義下都具有不同的運(yùn)動(dòng)特征。然后，我們對(duì)手勢(shì)運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行量化，得到手勢(shì)的各語(yǔ)義模

5、型，根據(jù)得出的手勢(shì)語(yǔ)義模型提出手勢(shì)到多語(yǔ)義的柔性算法。
　　(3)提出了基于高斯統(tǒng)計(jì)模型的手勢(shì)語(yǔ)義分類算法
　　為了描述用戶手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的特征，提出使用正態(tài)分布（即高斯分布）來(lái)描述操作者運(yùn)動(dòng)手勢(shì)的每一幀的速度呈現(xiàn)規(guī)律，從數(shù)據(jù)中建立每個(gè)語(yǔ)義的高斯模型。每一次用戶手勢(shì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程可視為若干個(gè)分過(guò)程組成的集合，這些分過(guò)程具有獨(dú)立和隨機(jī)性，其形成的用戶信息便包含了運(yùn)動(dòng)類型的語(yǔ)義特征，本算法旨在建立運(yùn)動(dòng)信息與語(yǔ)義信息的映射機(jī)制，并通過(guò)迭代模