本文關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺手勢交互的交互映射研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于機(jī)器視覺的非接觸手勢交互技術(shù)由于附著感低、侵入性弱、能夠擺脫設(shè)備束縛等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是最自然的人機(jī)交互技術(shù),并逐步成為人機(jī)交互研究領(lǐng)域的重點(diǎn)方向之一。與傳統(tǒng)的交互方式相比,手勢交互具有更加自然的交互體驗(yàn),但由于其開放、多變的交互空映射特性,使得該類型的交互方式存在不穩(wěn)定、精度低等可用性問題,影響了手勢交互的廣泛應(yīng)用。人機(jī)交互中的交互映射是指操作空間(Motor space or Control space)與視覺空間(Visual space or Display space)之間的空間關(guān)系。與傳統(tǒng)接觸式交互方式的交互映射相比,在基于機(jī)器視覺的手勢交互過程中,用戶無需局限在輸入設(shè)備附近的空間,交互控制權(quán)不再是輸入設(shè)備持有者獨(dú)有,因此其交互映射不再是靜態(tài)情景中人、任務(wù)和設(shè)備的一對一的關(guān)系,而是動(dòng)態(tài)情景下多對多的關(guān)系。為了進(jìn)一步提升手勢交互的自然性,使人-機(jī)交互不斷接近人-人交互的狀態(tài),實(shí)現(xiàn)以人為中心的人機(jī)交互,需要充分探究手勢交互映射及其應(yīng)用空間的物理、社會(huì)特性,深刻理解手勢人機(jī)交互的復(fù)雜本質(zhì),探索用戶在手勢交互相關(guān)認(rèn)知環(huán)境下的行為特征。本文作者在參與機(jī)器視覺手勢交互技術(shù)的研究和開發(fā)基礎(chǔ)上,針對機(jī)器視覺手勢交互的應(yīng)用場景,通過定性分析與定量測量相結(jié)合的研究方法,從理論分析到情景實(shí)驗(yàn)等多個(gè)方面對手勢交互的交互映射特性及其與用戶行為特點(diǎn)的關(guān)系進(jìn)行了深入的研究,獲得了以下研究進(jìn)展:(1)用戶映射模式偏好與舒適操作空間研究。映射模式?jīng)Q定了用戶手勢動(dòng)作與交互命令之間的響應(yīng)關(guān)系,而舒適的手勢活動(dòng)范圍為以人為中心映射空間設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。手勢的多樣性使得研究人員可根據(jù)應(yīng)用需求開發(fā)多種映射模式。本文從手勢交互的技術(shù)特性、人體工程學(xué)以及認(rèn)知心理學(xué)等多個(gè)角度分析手勢交互空間映射模式的特征,結(jié)合手勢交互的應(yīng)用情景,根據(jù)用戶操作行為與交互界面上下文的關(guān)聯(lián)關(guān)系,提出用戶映射模式偏好的研究方法,研究機(jī)器視覺手勢交互中用戶映射模式的偏好。另一方面,以用戶操作表現(xiàn)為主要依據(jù),結(jié)合人體工學(xué)相關(guān)知識(shí),根據(jù)用戶操作表現(xiàn)與操作范圍的關(guān)聯(lián)關(guān)系研究并確定用戶舒適的手勢交互操作空間范圍。(2)手勢交互點(diǎn)擊精度的研究。點(diǎn)擊精度反映了用戶使用特定交互技術(shù)進(jìn)行精細(xì)操作的能力,本文從交互舒適度的角度提出一種以用戶為中心的手勢交互點(diǎn)擊精度,從運(yùn)動(dòng)神經(jīng)學(xué)和信息科學(xué)的角度分析其內(nèi)涵,并提出一種基于菲茲定律(Fitts’Law)的手勢交互點(diǎn)擊精度的研究方法,研究和評估用戶在水平、垂直以及深度3個(gè)維度上的點(diǎn)擊精度,構(gòu)建用戶手勢交互點(diǎn)擊精度與操作維度(水平、垂直、深度),任務(wù)幅度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。(3)交互空間多變性與用戶交互表現(xiàn)關(guān)系研究。本文根據(jù)手勢交互的技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程,結(jié)合手勢的主要應(yīng)用場景特點(diǎn),分析手勢交互的完整映射過程,以及導(dǎo)致交互空間多變性的原因。根據(jù)分析結(jié)果,本文結(jié)合真實(shí)的交互情景,提出交互多變性與用戶交互表現(xiàn)關(guān)系的研究方法,研究交互空間的多變性對用戶對視覺空間認(rèn)知的影響,以及用戶與屏幕相對位置關(guān)系對用戶客觀交互行為的作用,并構(gòu)建用戶實(shí)際操作空間與有效空間的偏差與其客觀操作表現(xiàn)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。(4)以用戶為中心的映射方式研究與設(shè)計(jì)。本文結(jié)合上述的研究結(jié)果,提出一種以用戶為中心的映射方式。該映射方式能夠根據(jù)用戶的交互習(xí)慣,調(diào)整映射比例,使人機(jī)交互所需的手部活動(dòng)范圍保持在舒適的操作范圍,降低手勢交互造成的疲勞度,同時(shí)保證交互的穩(wěn)定性。本文通過定性分析與定量研究相結(jié)合的研究方法,利用理論分析和情景實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的手段研究手勢交互的映射特性及其與用戶交互行為的內(nèi)在聯(lián)系,不但有助于深刻理解人機(jī)交互的復(fù)雜性,為實(shí)現(xiàn)以人為中心的手勢交互技術(shù)供有效的理論指導(dǎo),而且對于促進(jìn)我國人機(jī)交互研究的開展,在理論探討、研究方法以及實(shí)驗(yàn)手段等方面有重要的積極意義。此外,手勢交互是一種面向開放交互空間的交互技術(shù),研究該交互技術(shù)的交互映射有助于深刻理解用戶在開放空間中進(jìn)行人機(jī)交互時(shí)的行為特征,對于智能家居、數(shù)字家庭、可穿戴設(shè)備等空間智能中的人機(jī)交互技術(shù)研究有重要的借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)器視覺 手勢交互 交互映射 操作空間 視覺空間 映射偏好 以人為中心 點(diǎn)擊精度
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-28
• 1.1 課題背景、目的與意義13-16
• 1.1.1 課題背景13-14
• 1.1.2 目的和意義14-16
• 1.2 手勢交互映射研究綜述16-23
• 1.2.1 操作/顯示增益調(diào)整技術(shù)研究17-20
• 1.2.2 手勢交互映射模式研究20-22
• 1.2.3 手勢點(diǎn)擊精度研究22-23
• 1.3 研究內(nèi)容23-26
• 1.3.1 關(guān)鍵問題23-24
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容24-25
• 1.3.3 本課題的創(chuàng)新點(diǎn)25-26
• 1.4 文章的組織結(jié)構(gòu)26-28
• 第二章 人機(jī)交互研究理論基礎(chǔ)28-55
• 2.0 引言28
• 2.1 人機(jī)交互研究的對象、方法和模型28-44
• 2.1.1 用戶的含義及其信息處理特性29-32
• 2.1.2 人機(jī)交互研究方法32-34
• 2.1.3 交互模型34-38
• 2.1.4 交互研究中的數(shù)據(jù)分析38-44
• 2.2 菲茲定理（Fitts’ Law）44-54
• 2.2.1 菲茲定理的物理內(nèi)涵44-46
• 2.2.2 性能指數(shù)（Index of Performance）與有效寬度46-48
• 2.2.3 菲茲定理的推廣48-51
• 2.2.4 菲茲定理與 3D交互51-54
• 2.3 本章小結(jié)54-55
• 第三章 機(jī)器視覺手勢交互的用戶映射偏好試驗(yàn)研究55-77
• 3.0 引言55-56
• 3.1 手勢交互的交互空間及其映射模式56-58
• 3.2 試驗(yàn)研究 1：用戶映射偏好58-67
• 3.2.1 對象與環(huán)境58-59
• 3.2.2 思路和假設(shè)59-60
• 3.2.3 試驗(yàn)方法60-61
• 3.2.4 試驗(yàn)過程與方法設(shè)計(jì)61
• 3.2.5 數(shù)據(jù)分析方法61-62
• 3.2.6 測試結(jié)果62-67
• 3.3 試驗(yàn)研究 2：手勢交互中用戶合適操作空間研究67-71
• 3.3.0 試驗(yàn)假設(shè)67-68
• 3.3.1 試驗(yàn)方法68
• 3.3.2 試驗(yàn)過程與方法設(shè)計(jì)68-69
• 3.3.3 分析方法69
• 3.3.4 試驗(yàn)結(jié)果69-71
• 3.4 結(jié)果討論71-75
• 3.5 不足之處75-76
• 3.6 本章總結(jié)76-77
• 第四章 機(jī)器視覺手勢交互的點(diǎn)擊精度試驗(yàn)研究77-93
• 4.0 引言77
• 4.1 人機(jī)交互中的點(diǎn)擊精度77-80
• 4.1.1 點(diǎn)擊精度定義77-79
• 4.1.2 點(diǎn)擊精度測量方法79
• 4.1.3 關(guān)鍵問題討論79-80
• 4.2 手臂活動(dòng)的測量方法80-81
• 4.3 試驗(yàn)研究81-90
• 4.3.1 試驗(yàn)對象與試驗(yàn)環(huán)境81-82
• 4.3.2 試驗(yàn)方法82-83
• 4.3.3 試驗(yàn)流程與方法設(shè)計(jì)83
• 4.3.4 分析方法83
• 4.3.5 研究結(jié)果83-90
• 4.4 研究討論90-92
• 4.5 本章總結(jié)92-93
• 第五章 交互空間多變性與用戶行為關(guān)系試驗(yàn)研究93-107
• 5.0 引言93-94
• 5.1 手勢交互映射空間的多變性94-96
• 5.1.1 算法與技術(shù)導(dǎo)致多變性94-95
• 5.1.2 應(yīng)用場景導(dǎo)致多變性95-96
• 5.2 有效操作空間與實(shí)際操作空間96-98
• 5.3 試驗(yàn) 1：交互空間多變性對用戶主觀映射偏好的影響98-101
• 5.3.1 試驗(yàn)對象與環(huán)境98
• 5.3.2 試驗(yàn)任務(wù)和過程98-99
• 5.3.3 結(jié)果討論99-101
• 5.4 試驗(yàn) 2：交互空間多變性對用戶客觀操作的影響101-105
• 5.4.1 試驗(yàn)方法與過程102
• 5.4.2 方法設(shè)計(jì)102-103
• 5.4.3 結(jié)果討論103-105
• 5.5 分析與討論105-106
• 5.6 本章小結(jié)106-107
• 第六章 以用戶為中心的手勢交互映射方式設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)107-125
• 6.0 引言107
• 6.1 手勢交互映射設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題107-110
• 6.1.1 合適的操作空間107-108
• 6.1.2 用戶習(xí)慣的手部移動(dòng)速度108-109
• 6.1.3 點(diǎn)擊精度109-110
• 6.1.4 交互空間映射多變性110
• 6.2 以用戶為中心的機(jī)器視覺手勢交互映射方式設(shè)計(jì)110-118
• 6.2.1 操作空間的范圍設(shè)定與交互空間的配準(zhǔn)110-112
• 6.2.2 映射關(guān)系的穩(wěn)定性調(diào)整方法設(shè)計(jì)112-113
• 6.2.3 用戶手部移動(dòng)速度習(xí)慣研究113-115
• 6.2.4 映射方程的設(shè)計(jì)115-117
• 6.2.5 映射關(guān)系的自適應(yīng)調(diào)整117-118
• 6.3 映射技術(shù)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與評估實(shí)驗(yàn)118-122
• 6.3.1 映射設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)118-119
• 6.3.2 參數(shù)設(shè)置119
• 6.3.3 評估設(shè)計(jì)119-122
• 6.4 討論122-123
• 6.4.1 映射方式設(shè)計(jì)的作用122
• 6.4.2 交互空間不穩(wěn)定性與映射方式設(shè)計(jì)122-123
• 6.4.3 不足123
• 6.5 本章小結(jié)123-125
• 結(jié)論與展望125-128
• 一、論文工作總結(jié)125
• 二、未來工作展望125-126
• 三、研究工作感悟126-128
• 參考文獻(xiàn)128-141
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果141-142
• 致謝142-143
• 附件143

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 金昕沁;葛列眾;王琦君;;點(diǎn)擊增強(qiáng)技術(shù)研究綜述[J];人類工效學(xué);2015年01期

  本文關(guān)鍵詞：機(jī)器視覺手勢交互的交互映射研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：266677