本文關(guān)鍵詞：虛擬界面及其在智能電視界面中的應(yīng)用研究

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【摘要】：人機(jī)交互是人和計算機(jī)為完成確定任務(wù),以某種交流語言和某種交互方式進(jìn)行信息交換的過程。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)。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,人機(jī)交互技術(shù)正逐漸從以計算機(jī)為中心轉(zhuǎn)移到以人為中心。手勢作為人類表達(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)�；谝曈X的手勢交互系統(tǒng)主要是利用攝像頭對人手動作進(jìn)行捕捉,然后對手勢所要表達(dá)的動作信息進(jìn)行處理,從而完成與系統(tǒng)的交互任務(wù)。在基于視覺的手勢交互系統(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(diǎn)。計算機(jī)處理系統(tǒng)會不加選擇地對進(jìn)入視頻范圍內(nèi)的所有手勢命令進(jìn)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(diǎn)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(diǎn)研發(fā)計劃項目(2015GGX101025)等項目基金的支持,對“Midas Touch Problem”進(jìn)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(rèn)知基礎(chǔ)。為了探討交互過程中,人手運(yùn)動的規(guī)律性,設(shè)計認(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(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(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(shí)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,虛擬界面都能始終存在于空間中,從而使用戶通過虛擬界面與系統(tǒng)進(jìn)行交互。(4)針對較遠(yuǎn)距離的手勢識別,提出了一種基于手勢多區(qū)域分布特征的手勢識別方法。首先對二值化后的手勢圖像建立二維手勢直角坐標(biāo)系進(jìn)行特征提取,然后利用歐氏距離和K近鄰算法求得最終的識別結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能夠取得令人滿意的識別效果。
【關(guān)鍵詞】：人機(jī)交互 Midas Touch Problem 虛擬界面 手勢識別
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;TP11
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 研究背景和意義12-13
• 1.2 研究概況13-18
• 1.2.1 Midas Touch Problem研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 智能電視交互方式14-16
• 1.2.3 手勢識別研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 研究內(nèi)容18
• 1.4 論文的結(jié)構(gòu)安排18-20
• 第二章 基于視覺的手勢交互關(guān)鍵技術(shù)20-29
• 2.1 手勢分割概述20-22
• 2.2 基于Kinect的手勢分割22-25
• 2.2.1 Kinect簡介22-23
• 2.2.2 OpenNI開源框架介紹23-24
• 2.2.3 基于Kinect的手勢分割24-25
• 2.3 密度分布特征25-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 虛擬界面的理論研究及其構(gòu)建方式29-43
• 3.1 虛擬界面介紹29
• 3.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境29-30
• 3.3 虛擬界面理論研究30-34
• 3.3.1 認(rèn)知基礎(chǔ)30
• 3.3.2 認(rèn)知實(shí)驗(yàn)設(shè)計30-32
• 3.3.3 認(rèn)知實(shí)驗(yàn)分析32-34
• 3.4 虛擬界面的表示34-35
• 3.4.1 符號表示34-35
• 3.4.2 投影表示35
• 3.5 虛擬界面的構(gòu)建算法35-42
• 3.5.1 初始構(gòu)建算法35-36
• 3.5.2 初始構(gòu)建算法步驟36-37
• 3.5.3 算法討論37-38
• 3.5.4 算法的優(yōu)化38-40
• 3.5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析40-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 第四章 虛擬界面的分區(qū)及動態(tài)刷新算法43-52
• 4.1 智能電視系統(tǒng)介紹43
• 4.2 虛擬界面的分區(qū)算法43-47
• 4.2.1 界面設(shè)計原則43
• 4.2.2 確定功能分布模型43-46
• 4.2.3 具體的分區(qū)算法46-47
• 4.3 虛擬界面的動態(tài)刷新算法47-51
• 4.3.1 遺忘刷新47-49
• 4.3.2 遺忘刷新的具體步驟49
• 4.3.3 移動刷新49
• 4.3.4 移動刷新的具體步驟49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 基于手勢多區(qū)域分布特征的手勢識別算法52-58
• 5.1 手勢多區(qū)域分布特征52-54
• 5.2 建立手勢模板庫54
• 5.3 識別算法步驟54-55
• 5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析55-57
• 5.4.1 算法識別率分析56-57
• 5.4.2 算法時間分析57
• 5.5 本章小結(jié)57-58
• 第六章 虛擬界面在智能電視界面中的應(yīng)用58-71
• 6.1 手勢交互框架58-60
• 6.1.1 視覺注意機(jī)制58
• 6.1.2 手勢交互狀態(tài)轉(zhuǎn)移模型58-60
• 6.1.3 手勢交互框架60
• 6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析60-70
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)操作場景60-61
• 6.2.2 交互過程61-66
• 6.2.3 算法評價66-70
• 6.3 虛擬界面的普適性70
• 6.4 本章小結(jié)70-71
• 第七章 總結(jié)與展望71-73
• 7.1 全文總結(jié)71
• 7.2 工作展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 致謝76-77
• 附錄77-78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：888727