人機交互技術
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人機交互技術范文第1篇
關鍵詞：人機交互；人機界面；虛擬現實；趨勢
一、對人機交互的理解
人機交互是指人與計算機的信息交換，包括計算機通過輸出或顯示設備給人提供信息，以及人通過輸入設備向計算機輸入有關信息。人機交互的目的就是討論如何使設計的計算機能夠幫助人們更加安全可靠，更加有效率地完成所要完成的任務。從以上概念可以看出，人機交互是指用戶和機器之間相互交換信息。但盡管計算機的功能現在變的十分強大，用途也越來越廣，但歸根到底它仍是人類的工具，不能在沒有人控制的情況下獨立完成任務，因此它同樣受到人的支配、控制。
二、人機交互技術的發展
2.1語言形式用戶界面的低效性
人機交互開始于世界上第一臺計算機ENIAC的出現，操作系統是以下命令的方式來完成是，當時帶給人們更多的是對計算機的神秘感，語言上的障礙給人很強的專業感。但由于語言的特殊性，人們必須主動去適應這樣的情況才能正確的操作計算機。因而在這樣的過程中，復雜的計算機以及難以讓人理解的語言使得人與機器在交互的過程中顯得極為困難，加上在操作過程中的低效和枯燥性使得當時人們開始尋找更好的方式來實現人機交互。
2.2圖像形式用戶界面的操作性
隨著人們的探索發現，人的行為方式需要進行必要的研究，于是認知心理學開始逐步運用到計算機的設計中，人機交互的重要性開始受到人們的關注。圖像形式的用戶界面是當前用戶界面的主流，以美國微軟作為代表，它從根本上改變了以前要記大量的語言形式的情形。當前的圖形用戶界面都有一個的共同特征就是通過窗口來傳達和顯示信息，另外都是用鍵盤和鼠標來操作，由于圖像形式用戶界面在人機交互的過程中很大程度上依賴視覺上的識別以及用手動來控制，因此這種界面的操作性強。
2.3多媒體形式用戶界面的立體性
多媒體技術是在自然化交互設計技術出現之前的一種過渡技術。在多媒體用戶界面出現之前，用戶界面設計已經完成了從語言到圖形的轉變。但隨著多媒體技術的發展，動畫、音頻、視頻等媒體被引入到這種技術中來，特別是音頻媒體的引入，從很大程度上豐富了計算機傳達信息的表現形式，為人們更好的控制和傳達信息創造了很好的條件，極大的提高了人機交互的效率。在人機交互中多媒體用戶界面的優勢主是它能提高人對信息的識別及其選擇，同時還有對信息的控制能力，另外計算機在信息傳達方面的表現形式與人識別的交互程度也會有很大的提高，同時多媒體技術也能鍛煉人們綜合處理信息的能力。
三、人機交互技術未來發展趨勢展望
3.1自然化的人機交互技術
當今時展的條件下，人的感受已經成了設計需要考慮的重要問題，同樣人機交互也不例外。由于人適應了這樣一種通過多種方式來共同控制客觀對象，并同時希望快速看到控制結果的狀況。使得自然化的用戶界面成了一個快速發展的趨勢，比較明顯的就是虛擬現實技術的發展。用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用、相互影響，從而產生親臨真實環境的感覺和體驗。虛擬現實是多媒體發展的高級階段，是人與機器無障礙交互的自然境界。
3.2智能化的人機交互技術
智能化使設計主要是使人在任何情況下都能感覺自己處于一個最佳的狀態。其中改變的主要是機器，而不是人本身。一方面智能化交互設計將提高人的生活質量和改善人的生活環境。在這樣一個交互設計的環境下人與人之間的距離將會變得很近，人在使用過程中將體會到極大的愉悅性，提高了他們對生活的熱情度；另一方面智能化人機交互設計將實現尼葛洛龐蒂“界面應該設計得像人一樣，而不是像儀表板一樣”的愿望，因為“這種設計不僅了解人的需求和感覺，而且表現出超凡的聰明才智，以至于物理界面本身消失不見了。”當然這里的物理界面并沒有真正的消失，相反是在隨時隨地都能出現，這種狀況更加體現了人在其中的作用，即讓所有的機器都調整好最佳的狀態來適應人的需要，那時的界面可以是任何一個平面，這樣的面不僅傳達一個視覺效果，而且還會有聽覺、嗅覺等多通道的方式。
人機交互技術范文第2篇
[關鍵詞] 人機交互界面； 視覺優化； 實驗； 技術設計
人機交互界面涉及到人工智能、語言學、人機工程學等多種學科的研究成果，隨著科技的進步，其涵蓋的內容也越來越廣泛。為了滿足人們日益增長的需求，軟件人機交互界面的實際優化也成為了一項不可忽視的設計環節，如何運用合理的技術進一步對其優化，如何滿足不同用戶復雜的需求，已然成為一項重要的研究課題。
1 人機交互及人機交互界面概述
1.1 人機交互
人機交互主要是研究人和計算機之間的交互作用，其涉及的學科領域廣泛，主要有人機工程學、認知心理學、設計藝術學、社會學和計算機學等等。人機交互技術使得人與計算機之間的信息交流成為可能，進行人機交互的設計就是希望進一步從實際用戶出發，開發出更符合用戶需求，信息交流更加有效的人機交互產品。
1.2 人機交互界面
人機交互界面的研究是人機交互研究的核心內容。由于人與計算機直接的交互作用還是主要通過人機交互界面來完成的，因此，在一般研究開發中，常將人機交互和人機交互界面兩詞通用。人機交互界面可以分為狹義和廣義兩種概念。廣義上的人機交互界面是指，人與廣泛意義上的“機”之間有一個交互作用的“面”，通過這個“面”可以實現人與機之間信息的交流和各種控制操作，我們把這個“面”稱之為人機交互界面。狹義上的人機交互界面是指計算機與人之間進行信息交流和操作控制的界面，這里的人機交互界面成為人和計算機之間信息傳遞的橋梁，可以較好的實現用戶將本身希望表達的信息通過人機交互界面傳達給計算機系統，計算機系統也可以通過人機交互界面提供給用戶可操作的環境，并將信息處理結果通過用戶便于理解的方式再反饋給用戶。這樣便實現了計算機系統和人之間信息的傳遞和反饋，實現人機交互。
人機交互界面成為人與機之間信息互換的媒介，但是在人與機兩者之間信息的互換并不是直接可以相互理解的，在兩者表達之間必定存在著語義上的區別。因此，這就要求在進行人機交互界面設計時，要充分考慮人機之間表達上的差異，綜合運用審美心理學、認知心理學以及人的動作行為表達等，在計算機信息表達環節上合理運用色彩、圖形等對人的視覺具有有效刺激的方式，提高人對計算機反饋信息的感知能力，提高人機交互界面高效、便捷的信息互換能力。
2 人機交互界面的視覺表現形式
在人機交互界面中，視覺的信息占據了人們所能接受的信息的絕大部分。而且，由于視覺信息的表達豐富多樣，因此，本文將對軟件人機交互界面的視覺優化技術做詳細的分析和探討，希望可以為人機交互界面的研究提供一定的參考意義。在我們常見的人機交互界面中，視覺表現形式主要有文本類信息、圖形類信息、圖文混合信息以及動態類信息等，接下來本文將對這幾種表現形式一一進行分析。
2.1 文本類信息表達
通過文本的形式來表達信息的方式叫做文本類信息的表達，用戶便是借助自己本身的語言知識和理解能力，來傳遞和接收文本信息，實現人機交互作用的。因為人們在生活中可以無時不刻地接觸到文本信息，因此，人們對于文本類信息的接收能力是比較強的，通過文本類信息的表達方式，人們是易于接受的。并且，用文字來描述事物和現象，不容易產生二義造成理解上的錯誤，可以更加準確地表達信息。
2.2 圖形類信息表達
圖形類信息的表達是通過圖形和色彩的組合表達，人們根據認知學習和生活經驗對其進行理解和運用。一般在軟件界面中，圖形類信息的表達界面有文件夾、軟件圖標和功能圖標等。
圖形類信息有著文本信息無法比擬的優勢。比如，同一種圖形可以被具有不同年齡、文化和地域特征的人們所識別，這樣跨度大，為軟件人機交互界面的視覺識別提供了便利；圖形類信息更加形象更加具體，具有其他信息表達方式不能達到的良好的導讀性；一個簡單的圖形類信息可以含有很多的文本類信息，簡介的畫面可以表達出豐富的內涵，這對于優化界面起到重要支持作用。
2.3 圖文混合信息表達
圖文混合信息的表達顧名思義，其涵蓋了文本信息和圖形信息的綜合優勢，既具有文本信息表達的準確性，又具有圖形信息表達的形象性。這樣將兩者的優勢整合起來，對于人們在進行軟件使用時，可以起到方便人們識別和理解的效果。
2.4 動態類信息表達
動態類信息表達常見的有動畫和影像的表達方式。這是基于圖形表達上的另一種更加形象和具體的視覺表達。動態類信息可以運用在遠程使用、在線任務或者使用率特別低的功能上等。通過這樣一個動態類信息的表達方式，可以有效地降低學習成本。但是動態類信息的表達也具有明顯的缺陷，比如大規模使用動態類信息會給用戶造成較強的視覺沖擊，產生視覺焦點，這樣容易產生淡化其他類型信息的弊端；而且，過多的動態類信息也會使整個操作界面變得雜亂，不夠簡潔，用戶長期在這種界面下操作使用，很容易產生視覺疲勞。因此，在進行動態類信息的表達設計時，應該注意兩點：第一是動態類信息的響應和運行時間應少于用戶的期待時間。第二是用戶可以對流動性的信息進行控制，可以進行任意調節。
3 人的疲勞性對視覺優化設計的影響
在用戶進行軟件使用時，產生疲勞性是常見的一種現象。因此，在進行軟件人機交互界面的視覺優化設計時，考慮到人的疲勞性是很有必要的。人產生疲勞主要有以下幾種原因：第一，用戶在計算機前進行長時間操作，沒有讓眼睛得到良好的休息時間；第二，人機交互界面的內容大多比較單調，時間長了用戶很容易對其產生厭煩，視覺也感到疲勞；第三，當在軟件人機交互界面上的內容過于復雜，布局過于飽滿或者色彩過于艷麗的情況下，就會給用戶的感官帶來較大的負荷，造成視覺疲勞。因此，在進行軟件人機交互界面的視覺優化設計時，應綜合考慮界面的設計對用戶的視覺疲勞的影響。
4 人機交互界面視覺優化的技術
我們知道，軟件人機交互系統中的人機交互界面與用戶的使用體驗和軟件的使用效率具有緊密的聯系。在軟件人機交互界面上顯現出來的信息對用戶的影響是多方面的，不同的用戶在不同的環境下使用交互界面有著不同的感受。由于軟件人機交互界面的設計涉及的方面十分廣泛，面向的對象也十分復雜，這導致在進行人機交互界面視覺優化設計時需要參考的標準是很多的。如何從用戶視覺出發，設計出一套適合的軟件人機交互界面，對于滿足市場需求具有重要意義。關于軟件人機交互界面視覺的優化技術有著多種不同的方式，經過多年的探索和實踐經驗的總結，可行性較高的是設計到用戶的直接參與和測試評估的方法。較為有效的且涉及到用戶的直接參與和測試評估的優化設計技術有：直接觀察用戶法、征求專家意見法、調查問卷法、多人環境測試以及用戶執行情況反饋等等。在進行人機交互界面視覺優化設計前，有效的設計評估方法有：快速評估、實地研究、可用性評估、預測性優化評估。
4.1 快速評估
快速評估的方式是一種最常見且效率最高的評估方式，其主要是指由設計人員用非正式的方式去詢問顧問或者是直接去詢問用戶，通過搜集反饋信息，得出所設計的人機交互界面是否滿足用戶的需求，是否能讓用戶滿意，是否能夠得到更多用戶的青睞。快速評估的方式具有用較短的時間獲得大量的反饋信息的特點，適合評估時間較短且需要收集較多信息的情況。但是這種方式不適合進行深度的調查和發現。
4.2 實地研究
實地研究顧名思義便是指設計人員進行實地的考察和收集反饋信息，是在自然環境中直接進行的。進行實地研究可以了解到用戶實際的使用情況，以及他們對于優化設計的需求。在進行新的優化技術探索時，實地研究可以為新技術的探索提供素材，確定用戶的需求是什么，也便于引進技術進行進一步的優化。
4.3 可用性評估
可用性測試評估的測試過程是在評估人員的實際控制之下進行的，其主要的目的是對典型用戶進行的典型任務通過量化的方式予以評估，這里的“典型”主要是指一些用戶出現錯誤操作的次數，或者是完成一項任務的時間等。最后的測試結果由于是以量化的方式表現的，所以評估人員可以對其結果進行統計，便于分析和總結，得出關于人機交互界面視覺優化的設計技術結論。
4.4 預測性優化評估
預測性優化評估與可用性評估不同，預測性優化評估不需要用戶在場，而是由專家主要作為評估人員，通過專家采用啟發式的過程，對典型用戶進行一定程度的了解，進而評價軟件產品，根據評價結果進行人機交互界面視覺優化的設計。這種預測性優化評估的方式所耗費的成本較低，且效率較高。
5 結語
軟件人機交互界面的視覺優化技術探索已經成為軟件開發設計中重要的一個環節，良好的人機交互界面對于用戶視覺上的要求甚至是整個軟件的競爭力都起著至關重要的作用。鑒于人機交互界面涉及學科的范圍較廣，在設計時應做到綜合考慮，多參考人機工程學、認知心理學、設計藝術學、社會學和計算機學等等的相關知識，從人的視覺特點出發，真正做好軟件人機交互界面視覺的優化技術研究。
[參考文獻]
[1]陳婷婷；人機界面設計在高校教務管理系統網站的應用研究[D]；天津大學；2010年
人機交互技術范文第3篇
摘 要：隨著以計算科學為核心的人機交互、圖形圖像、虛擬現實、普適計算等信息技術的不斷發展，結合學生知識結構和工作崗位需求的變化，依托計算機科學與技術學科的課程建設，我們正在開展從《人機界面》到《人機交互》的本科生課程改革。本文從課程歷史與現狀分析、研究型大學相關課程現狀與分析、課程知識點設置建議三個方面，介紹了課程改革工作的階段進展。
關鍵詞：人機交互；課程建設；改革
中圖分類號：G642
文獻標識碼：B
1 課程歷史與現狀分析
北京航空航天大學計算機系/學院開設的本科生課程《人機界面》/《人機交互》已經具有相當長的歷史，近年來選修該課程的學生平均約130人/學年。
在2004年以前，北航計算機系/學院的本科生課程《人機界面》，重點講授人與計算機之間的界面原理和設計方法，主要有人機界面的概念和發展、命令行界面、圖形用戶界面、界面開發環境和工具等內容。
隨著以計算科學為核心的人機交互、圖形圖像、虛擬現實、普適計算等信息技術的不斷發展，考慮到學生知識結構和工作崗位需求的變化，需要依托計算機科學與技術學科的課程建設，我們開展了從《人機界面》到《人機交互》的本科生課程改革工作。
事實上，在2004年至2006年期間，雖然該課程的名稱仍然為《人機界面》，但是教學方案已經增加了大量關于人機交互的教學內容，例如人機交互的概念和發展、人機交互技術與設備、多通道人機交互技術等內容，其中人機界面與人機交互各占一半教學內容。
在2007年至2008年期間，根據本科教學的具體要求和工作部署，通過學院領導、資深教授和授課教師的共同努力，我們將本科生課程《人機界面》更換為《人機交互》，并且確立為計算機學院的核心課程，課程教學內容以人機交互的知識點為主導。雖然課程改革目前已經取得一定的進展，但是還需要從學科需要、知識點、課程實踐等方面進一步加強《人機交互》課程建設。
2 研究型大學相關課程現狀與分析
根據對國內外研究型大學相關課程現狀的調研和跟蹤，我們分析了與《人機界面》/《人機交互》相關的課程特點和發展趨勢。大部分研究型大學以《人機交互》為計算機科學與技術學科的本科生課程，也有小部分大學考慮到其他學科的課程教學需要，繼續以《人機界面》為本科生課程，但是其教學內容充實了大量的人機交互知識點。
美國北卡羅來納大學(North Carolina State University)的人機交互課程(Human-Computer Interaction)主要講授構造有效交互的原則和方法，重點培養學生的人機交互設計能力，加深學生對人機交互因素的理解，以課堂作業(40%)和期末項目(25%)為主要課程考核指標。美國斯坦福大學(Stanford University)的人機交互設計課程(Introduction to Human-Computer Interaction Design)主要包括人機交互的認知學、概念原型、設計方法、開發工具和環境等內容，以課程講授、小組討論和課程實踐為主要教學形式，以課程實踐(50%)和課堂作業(20%)為主要課程考核指標。
美國卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)的人機交互方法課程(Introduction to Human Computer Interaction Methods)重視原理和方法的介紹，借助人機交互的發展歷程講述主要的概念、原理、原則和方法，強調人機交互系統和工具的設計、實現與評估。美國華盛頓大學(University of Washington)的人機交互課程(Human Computer Interaction)主要包含用戶界面設計基礎、人機交互元素、人機交互模型、人機交互軟件、輸入輸出設備、可用性、先進交互方式等內容，重視培養學生的洞察能力和實踐能力，以閱讀文章并發表評論(25%)、課程項目(35%)和課程實驗(35%)為主要考核指標。
加拿大多倫多大學(University of Toronto)的人機交互課程(Human-Computer Interaction)從用戶交互的行為出發，強調人類認知系統、交互行為分析、交互任務分析、交互表示和原型、面向應用的交互設計和系統，注重學生的需求分析、原型設計、應用測試等能力，以期末考試(40%)、合作設計(39%)為主要考核指標。美國康奈爾大學(Cornell University)的人機交互設計課程(Human-Computer Interaction Design)主要包括交互設計心理學、交互設計原則、人機交互模型、協同設計方法、交互軟件設計和實現，強調“交互硬軟件的設計如何影響人和計算機之間的交流”。
美國麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)的用戶界面設計與實現課程(User Interface Design and Implementation)主要側重于設計(人機界面的設計原則和技巧)、實現(人機界面的構造和實現技巧)、評價(人機界面可用性的評價技巧)等，強調學生的課程實踐能力和解決問題能力，以課程項目(40%)、課程作業(30%)為主要考核指標。美國加州大學伯克利分校(University of California, Berkeley)的界面設計、原型和評價課程(User Interface Design, Prototyping, and Evaluation)主要講授交互設備、交互方式、對話模式、實例分析、面向用戶的任務分析和設計方法、開發工具、測試方法等，以課程考試(45%)和課程項目(45%)為主要考核指標。
美國普林斯頓大學(Princeton University)雖然以人機界面技術(Human Computer Interface Technology)為課程名稱，但是以人機交互的知識點為主要課程內容，例如鼠標、鍵盤、游戲桿、頭盔顯示器、音樂控制器、數據手套等輸入方式，以及圖形、觸覺、音樂、3D聲音等輸出方式，強調特征提取和數據映射策略等信號處理方法，其教學特色涉及面部表情交互、語音識別方式、手持式交互方式等內容。
3 人機交互課程的知識點設置
計算機科學與技術學科的人機交互，是研究人、計算機以及它們間相互影響的技術，是人與計算機之間傳遞、交換信息的方式和接口，是計算機系統的重要組成部分。計算機科學與技術學科的發展歷史，不僅是處理器速度、存儲器容量等飛速提高的歷史，也是不斷改善人機交互技術的歷史。人機交互技術，如鼠標器、窗口系統、超文本、瀏覽器等，已對計算機的發展產生了巨大的影響，而且還將繼續影響人們的生活。
人機交互技術是計算機科學與技術學科的焦點之一。美國信息技術顧問委員會的“二十一世紀的信息技術報告”，將人機交互和信息管理列為新世紀4項重點發展的信息技術之一，其目標是研制“能聽、能說、能理解人類語言的計算機”。我國國家自然科學基金會、國家重點基礎研究發展計劃(973)、國家高技術研究發展計劃(863)等均將先進的人機交互、虛擬現實技術列為予以特別關注的資助項目。隨著互聯網、虛擬現實、移動計算、普適計算等技術的飛速發展，對人機交互技術提出了新的挑戰和更高的要求，同時也提供了許多新的機遇。
所以，計算機科學與技術學科的《人機交互》課程知識點，應該隨技術發展和應用需求而不斷改進。通過調研、分析和參考計算機科學與技術的國內外專業規范，不難發現其計算機科學、軟件工程、計算機工程、信息技術4個方向，在課程設置、知識體系和技術變化等方面均將《人機交互》課程放在重要的位置上。計算機科學與技術學科的人機交互，重點在于：理解交互用戶和交互對象的行為，根據“以人為中心”的原則設計、開發和評價人機交互系統。通過調研、分析和參考相關課程的教學現狀和發展趨勢，目前國內外計算機科學與技術學科的《人機交互》課程講授學時大部分為36或48小時(實踐學時約18小時)，并且主要包括人機交互的概念與歷史、認知心理學、交互軟件設計、交互系統設計、交互方式和設備、交互系統應用、交互系統評價等知識點的設置。
人機交互技術范文第4篇
關鍵詞：增強現實；跟蹤注冊技術；3D顯示技術；人機交互技術
中圖分類號：TP391 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0180-02
1 概述
增強現實技術是虛擬現實技術的一個重要分支領域，是近些年來各大高校和研究機構的研究熱點。與虛擬現實技術使用戶完全沉浸在虛擬世界環境中不同，增強現實技術將虛擬世界與現實世界相結合，把虛擬世界B加在現實世界并進行互動，通過諸如各種成像眼鏡、頭戴光學透視顯示器、投影儀等多種設備，為用戶提供一個由虛擬信息和真實景物構成的混合式場景。1997年，北卡大學的羅納德?阿祖瑪從三個方面的內容：虛擬物體與現實環境結合、三維顯示和實時交互定義了增強現實。因此，增強現實技術是一種將計算機產生的數字圖形動畫等信息實時疊加顯示到現實的場景中，并使用戶可以在虛實混合的場景中進行自然互動的人機交互技術。增強現實技術提供了更加自然的交互能力，讓人們能夠以全新的方式去體驗和認知周圍的事物，并能幫助我們完成一些復雜的工作，在現階段增強現實技術比虛擬現實技術具有更廣泛的應用空間。
2 國內外研究情況
最早關于增強現實技術的研究可以追溯至1968年，美國麻省理工學院研發了世界上第一臺光學透視頭戴式顯示器，該設備可以將計算機生成的圖形實時與真實場景疊加、融合，掀開了增強現實技術的面紗。1999年，美國華盛頓大學和日本廣島城市大學成功聯合開發了基于標識的增強現實系統開發包ARToolKit并維護至今，極大地推動了增強現實技術的普及，進而涌現出更多相關的軟件應用和開發系統。現階段，增強現實技術的核心算法、人機交互方法和軟硬件基礎平臺是各大研究機構的研究重點。主導基于自然平面圖像與立體物體識別追蹤三維注冊算法的瑞士洛桑理工學院計算機視覺實驗室[1]、專注于基于增強現實技術的人機交互技術研究的新加坡國立大學多媒體交互實驗室[2]以及正在研發增強現實輔助汽車機械維修的德國寶馬實驗室[3]都是增強現實技術領域的翹楚，被公認為代表業內的領先水平。隨著硬件設備技術的不斷發展以及增強現實技術的日益成熟，原有的研究領域已拓展到許多新的領域。
國內關于增強現實技術的研究較國外起步較晚，主要的研究機構大都分布在各大高校，如北京理工大學、浙江大學、北京航天航空大學等，研究的領域比較單一、涉及面比較窄。隨著增強現實技術的發展，我國開始對增強現實技術逐漸重視，并將增強現實技術列為國家科學技術發展規劃的一個重點研究方向。
3 關鍵技術
3.1 跟蹤注冊技術
跟蹤注冊技術是指通過相應的算法計算虛擬場景與現實場景坐標系的映射關系，將計算機產生的虛擬物體按照映射關系疊加到現實場景中的確定位置，從而追蹤和定位顯示場景中的物體或圖像，這也是實現增強現實的首要目標。目前主要采用基于視覺的圖像實時識別追蹤計算技術和基于硬件跟蹤器的匹配追蹤技術，或采用二者結合的方式。
3.1.1 基于視覺的圖像實時識別追蹤計算技術
該技術首先提取平面識別標識圖像的特征點，然后根據真實場景中的圖像反推計算出用戶的運動軌跡，從而明確虛擬圖像或物體疊加上來的位置和方向。該技術不需要特殊硬件輔助計算，配準精度高，但計算復雜度高，因此增加了系統延時；因為對識別追蹤的速度、準確性以及環境光的適應性有較高要求，并且具有對多目標的識別標識同時追蹤的需求，所以大多數情況下都采用非線性迭代，魯棒性不高，誤差控制較困難。
3.1.2 基于硬件跟蹤器的匹配追蹤技術
基于硬件跟蹤器的匹配追蹤技術通過綁定六自由度或三自由度的運動跟蹤傳感器或攝像機，實時捕捉物體姿態數據，從而求出物體的相對空間位置和方向，進而確定虛擬圖像或物體疊加的透視坐標。這種基于硬件跟蹤器的匹配追蹤技術不受環境光線的限制，并且系統延時小、精度更高，但設備昂貴，且移動和安裝空間受限，比較適合應用在一些比較專業的增強現實場景中。
3.1.3 二者結合的匹配追蹤技術
在條件允許的情況下，可以將基于視覺的圖像實時識別追蹤計算技術與基于硬件跟蹤器的匹配追蹤技術結合，充分利用兩種技術各自的優勢，提高跟蹤注冊的定位精度，從而提高增強現實應用的穩定性與環境適應性。
3.2 3D顯示技術
除了高效、精準的跟蹤注冊技術外，逼真的虛實融合的3D現實效果也是增強現實中必不可少的，這依賴于高效率的3D顯示實時渲染引擎和各種輔助的3D顯示硬件設備。
3.2.1 3D顯示實時渲染引擎
充分利用新一代CPU和GPU的多核運算能力，現階段的主流3D顯示實時渲染引擎可以在現實場景內實時顯示逼真的虛擬物體3D渲染效果，配合實景光線追蹤技術以及多種光影的動態效果，可進一步提升虛實場景融合的3D效果顯示。與此同時，3D顯示實時渲染引擎還可以集成虛擬環繞立體聲庫和物理特效庫等，進而對虛擬物體的聲效、重力、碰撞、粒子等物理效果進行仿真，進一步提用戶體驗。
3.2.2 3D顯示硬件設備
輔助3D顯示的硬件設備可以分為頭戴式顯示、手持式顯示和空間顯示三類設備，各類設備的成像位置有所不同。頭戴式顯示設備在離用戶眼睛大約4-10厘米處成像，用戶在使用時需在頭部佩戴顯示設備，頭戴式顯示設備的主要缺點是顯示分辨率低、視域受限；手持式顯示設備在離觀察者一個手臂遠的距離處成像，該類設備的主要缺點是：存儲容量小、處理器性能低、視域范圍小，且影響觀察者手臂的運動或其他操作；空間顯示設備可以和人體分離使用，在離人體較遠處成像，避免了頭戴和手持顯示設備受人體空間的使用限制，并且系統可以采用外部交流供電，容易解決，可支持寬視域、高亮性、高分辨率和高對比度的影像，該類設備的主要缺點是：只能應用于固定場景、合成影像精度低。
3.3 人機交互技術
用戶能夠與真實場景中的虛擬信息之間自然交互是增強現實技術的目標，成熟的人機交互技術是實現這一目標所不可或缺的。有多種方式實現增強現實系統的人機交互，從傳統的鼠標鍵盤交互到語言、手勢交互，人機交互技術的發展極大的擴展了增強現實的應用領域。
由于增強現實技術獨特的虛實融合的3D顯示效果，傳統的二維平面界面交互方式也被擴展到更加自然的3D空間交互方式，與現實的物體和場景有了更緊密直觀的關聯，基于語音或手勢的人機交互方式也應運而生。基于語音或手勢的交互是一種新穎的人機交互手段，用戶手部的動作或說出的話音可以看作是人機交互的接口，通過捕捉用戶的各種手勢、動作、話音的信息作為交互的輸入，直觀且自然，并且降低了人機交互的成本，能夠讓用戶更準確地實現在現實場景中與虛擬物體的互動，若輔助3D虛擬環繞聲、虛擬觸感反饋等多模態交互技術，則可實現更自然的虛實融合的人機交互方式，這也是進一步提高增強現實應用人機交互體驗的技術方向[4]。
4 增強現實的應用發展
近年來，增強現實技術取得了顯著的進步，諸多領域的研究都可以與增強現實技術相結合，從而相互促進發展。在醫療、軍事、古跡復原、世鐘蝸貳⑼絡視頻通信等領域需求的積極推動下，增強現實技術都展現出強勁的發展前景，在跟蹤識別精度、硬件設備發展、虛實合成顯示等方面正在快速發展和提高。新型產品的出現也給研究人員帶來更多的啟示與靈感，從而拓展相關研究，促進增強現實技術向著更高、更快、更精準的方向發展。相信在不久的將來，增強現實技術會在各個領域得到更廣泛的應用，為更自然有效的人機交互提供便利。
參考文獻：
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[2]Syed Omer Gilani， Steven Zhou. What You Write Is What You Get： A Novel Mixed Reality Interface [EB/OL].http：//.s， 2012-02-06.
人機交互技術范文第5篇
【關鍵詞】夠用為度 測量技術 實踐能力 教學方法 地位分析
《互換性與測量技術》是高職高專院校機械類各專業必修的一門重要的專業技術基礎課，又是一門具有概念多、術語多、標準多、代號多和實踐性強等特點的專業課，具有專業課和基礎專業課的雙重屬性。從課程體系上講，作為基礎專業課，它是聯系機械設計課程與制造工藝類課程的紐帶，具有從基礎課向專業課過渡的橋梁作用同時，它又是在實際生產中廣泛應用且重要的專業課，它研究的主要課題就是公差。公差是將零件的尺寸或形狀位置規定為一個允許變動的范圍，在這個變動的范圍內既不影響互換性，又不降低零件的工作性能，這種規定范圍內尺寸或形狀位置的誤差稱為公差。所以公差是一個使用范圍很廣的概念。對于機械制造來說，制定公差的目的就是為了確定產品的幾何參數，使其變動量在一定的范圍之內，達到互換或配合的要求。學生在學習時，首先要認識到這門課程的重要性，才能激發學習的興趣。這門課主要的學習任務就是要獲得互換性與測量技術方面的基礎知識和基本技能，為進一步運用標準及掌握有關的測量技術打下基礎。
一 教學內容的合理篩選
首先，根據教學大綱以及學生以后的就業需要，選定要講的內容。緒論部分的基本概念不僅要講，還要講好，要通過實例講解突出這門課的重要性，并激發學生的學習興趣。重點突出光滑圓柱體的公差與配合、形狀和位置公差、表面粗糙度等基礎理論、相關國家標準的使用和常用的測量技術講解。通過這些內容的學習，保證學生在以后工作中知識夠用。對于鍵、滾動軸承、齒輪、螺紋等不作講解或簡單介紹，由學生自學。
其次根據這門課的特點，《互換性與測量技術》的概念公式多，沒必要逐個講解，應以夠用為準加以選擇，適當縮減課堂理論教學的時間，增加實踐性教學的教學時間，以提高學生的實際動手能力，引導學生學會分析問題和解決問題的方法。利用學校已有的教學儀器千分尺、游標卡尺、百分表等開一些實驗課，讓學生掌握常用計量器具的使用方法。如讓學生用千分尺測量自己在校實習車間所加工的軸類零件，首先應該知道千分尺是一種很精密的量具，使用時要先檢查零點，在測量時螺桿遠離被測物體時，使用粗調旋鈕，省力快捷；當快靠近被測物體時，應改用微調旋鈕，最后要正確地讀數。
二 重點內容的講解
該課程的重點內容是光滑圓柱體結合和表面粗糙度這兩大模塊的內容。“光滑圓柱體結合”的基本術語、定義及概念太多，如果學生能理解并掌握好，對后面內容的學習就會比較容易，這是一個重點內容，學生必須掌握，但不是難點。在這一項目教學中，主要的知識點是基本尺寸、極限尺寸、公差、極限偏差、基本偏差等幾個重要概念。在講解過程中，特別要注意講清楚基本尺寸與實際尺寸、誤差與公差、公差與偏差和實際偏差與極限偏差幾者之間的區別和聯系，通過舉例，使學生能深刻地理解它們的含義以及它們之間的關系，為后續內容的學習打下良好的基礎。
另外，在講授時使用多媒體課件和掛圖教學，比較直觀，學生容易理解接受。最后，對于孔軸偏差的查表計算，課堂上應演示查表，并留給學生一定的時間讓學生自己動手練習查表，學會孔軸偏差的確定，提高自身的動手能力。
表面粗糙度的內容較少，且在機械制圖里已涉及過，學生較容易掌握。采用掛圖和多媒體課件教學，對表面粗糙度的定義作詳細講解，讓學生理解。重點講解表面粗糙度的評定參數及選用和標注方法，要求學生掌握表面粗糙度的標注方法。通過講解后，給出圖例，讓學生標注表面粗糙度，并說明含義。鞏固所學知識，提高自身能力。最后，簡單介紹表面粗糙度的測量方法，講清楚測量原理，為后面實驗打好理論基礎。比如，用針描法測量的是表面粗糙度的哪個參數？是什么樣的測量原理？在什么情況下可以使用此方法？
三 難點內容的講解
該課程的難點內容是形位公差的定義、標注和評定等，不易理解，除了用多媒體教學，讓學生加強感性認識，講清有關理論知識及國家標準之外，重點應放在實踐課上。例如：在實驗課上，通過實驗讓學生明白徑向圓跳動與徑向全跳動的含義及區別。調整偏擺儀兩端頂尖的同軸，被測工件對頂無軸向移動且轉動自如，側頭與軸線垂直，輕輕使被測工件旋轉一周，指示表讀數的最大差值即為單個測量截面上的徑向圓跳動。讓被測工件連續運轉，同時讓基準表沿基準軸線方向作直線移動，指示表讀數的最大差值即為該零件的全跳動。除此之外，學校還應安排學生到當地的公司見習學習，加深學生的知識。最后，對于形位公差的標注部分，在理解了形位公差含義的基礎上應加強練習，特別是在裝配圖上練習標注形位公差，讓學生要能讀懂圖且能準確標注，提升學生的實際水平。 四 采用多樣化的教學方法
首先，利用現代化教學手段，采用多媒體課件進行教學，使信息的傳遞由抽象變為具體，在演示和講解后，由學生動手操作練習，使教學更具有直觀性和生動性。其次，采用多樣化的教學方法，具體方法為：
1．舉例法
對于學生來說，剛接觸一門新課，都有很大的好奇心，最關心的也是學它有什么用，是否容易學。這時就要抓住學生的心理，列舉平時日常生活中的大量常見實例，用通俗易懂的語言生動地描述，讓學生知道學這門課的意義所在，而且簡單易學，只要學生明白了學這門課的實用性和重要性，擺正了學習心態，有了學習興趣，變被動學習為主動學習，那這門課就容易講授和學習了。
2．總結法
本課程公式術語概念較多，這時如果讓學生一一死記硬背，就要花很多的時間和精力，而且容易忘記。所以應把所學的公式術語概念進行歸類總結，讓學生明白它們之間的相互聯系和區別，在理解的基礎上記憶，明白相同之處和不同之處應怎么記憶。學生只有抓住了學習規律，理解記憶才會牢固，運用起來也才能得心應手。
3．分組討論
由于這門課的內容較多，學生在學習的過程中要多進行分組討論，分組討論可以鞏固已學的知識，并在討論的過程中發現問題，以及時地給予糾正和解決。此外，在測量實驗中，要求學生分組動手操作，并討論測量結果，提高自己的測量技術水平和動手能力。
五 在生產中的地位
公差是用來協調機器零件的使用要求與制造經濟性之間的矛盾的，將公差標準化，是一項綜合性的技術基礎，是推行科學管理、推動企業技術進步和提高企業管理水平的重要手段。它不僅可以防止產品尺寸設計中的混亂，保證產品的互換性，還有利于工藝過程的經濟性、產品的設計、制造、使用和維修，更直接影響著產品的精度、性能和使用壽命，是評定產品質量的重要技術指標。它還利于刀具、量具的標準化，從而提高工作效率。現代化生產的特點是品種多、規模大、分工細和協作多。為使社會化生產有序地進行，必須通過標準化視線產品規格的簡化，從而使分散的、局部的各生產環節能夠相互協調和統一。所以，在教學中要多舉實例，盡可能增加實驗、實習的時間，提高學生的操作能力，為專業課學習及今后工作打下良好的基礎。
參考文獻
［1］張帆、宋緒丁.互換性與幾何測量技術［M］.西安：西安電子科技大學出版社，2007
［2］陳于萍、高曉康.互換性與測量技術［M］.北京：高等教育出版社，2005
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