人机交互技术

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人机交互技术范文第1篇

关键词：人机交互；人机界面；虚拟现实；趋势

一、对人机交互的理解

人机交互是指人与计算机的信息交换，包括计算机通过输出或显示设备给人提供信息，以及人通过输入设备向计算机输入有关信息。人机交互的目的就是讨论如何使设计的计算机能够帮助人们更加安全可靠，更加有效率地完成所要完成的任务。从以上概念可以看出，人机交互是指用户和机器之间相互交换信息。但尽管计算机的功能现在变的十分强大，用途也越来越广，但归根到底它仍是人类的工具，不能在没有人控制的情况下独立完成任务，因此它同样受到人的支配、控制。

二、人机交互技术的发展

2.1语言形式用户界面的低效性

人机交互开始于世界上第一台计算机ENIAC的出现，操作系统是以下命令的方式来完成是，当时带给人们更多的是对计算机的神秘感，语言上的障碍给人很强的专业感。但由于语言的特殊性，人们必须主动去适应这样的情况才能正确的操作计算机。因而在这样的过程中，复杂的计算机以及难以让人理解的语言使得人与机器在交互的过程中显得极为困难，加上在操作过程中的低效和枯燥性使得当时人们开始寻找更好的方式来实现人机交互。

2.2图像形式用户界面的操作性

随着人们的探索发现，人的行为方式需要进行必要的研究，于是认知心理学开始逐步运用到计算机的设计中，人机交互的重要性开始受到人们的关注。图像形式的用户界面是当前用户界面的主流，以美国微软作为代表，它从根本上改变了以前要记大量的语言形式的情形。当前的图形用户界面都有一个的共同特征就是通过窗口来传达和显示信息，另外都是用键盘和鼠标来操作，由于图像形式用户界面在人机交互的过程中很大程度上依赖视觉上的识别以及用手动来控制，因此这种界面的操作性强。

2.3多媒体形式用户界面的立体性

多媒体技术是在自然化交互设计技术出现之前的一种过渡技术。在多媒体用户界面出现之前，用户界面设计已经完成了从语言到图形的转变。但随着多媒体技术的发展，动画、音频、视频等媒体被引入到这种技术中来，特别是音频媒体的引入，从很大程度上丰富了计算机传达信息的表现形式，为人们更好的控制和传达信息创造了很好的条件，极大的提高了人机交互的效率。在人机交互中多媒体用户界面的优势主是它能提高人对信息的识别及其选择，同时还有对信息的控制能力，另外计算机在信息传达方面的表现形式与人识别的交互程度也会有很大的提高，同时多媒体技术也能锻炼人们综合处理信息的能力。

三、人机交互技术未来发展趋势展望

3.1自然化的人机交互技术

当今时展的条件下，人的感受已经成了设计需要考虑的重要问题，同样人机交互也不例外。由于人适应了这样一种通过多种方式来共同控制客观对象，并同时希望快速看到控制结果的状况。使得自然化的用户界面成了一个快速发展的趋势，比较明显的就是虚拟现实技术的发展。用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临真实环境的感觉和体验。虚拟现实是多媒体发展的高级阶段，是人与机器无障碍交互的自然境界。

3.2智能化的人机交互技术

智能化使设计主要是使人在任何情况下都能感觉自己处于一个最佳的状态。其中改变的主要是机器，而不是人本身。一方面智能化交互设计将提高人的生活质量和改善人的生活环境。在这样一个交互设计的环境下人与人之间的距离将会变得很近，人在使用过程中将体会到极大的愉悦性，提高了他们对生活的热情度；另一方面智能化人机交互设计将实现尼葛洛庞蒂“界面应该设计得像人一样，而不是像仪表板一样”的愿望，因为“这种设计不仅了解人的需求和感觉，而且表现出超凡的聪明才智，以至于物理界面本身消失不见了。”当然这里的物理界面并没有真正的消失，相反是在随时随地都能出现，这种状况更加体现了人在其中的作用，即让所有的机器都调整好最佳的状态来适应人的需要，那时的界面可以是任何一个平面，这样的面不仅传达一个视觉效果，而且还会有听觉、嗅觉等多通道的方式。

人机交互技术范文第2篇

[关键词] 人机交互界面； 视觉优化； 实验； 技术设计

人机交互界面涉及到人工智能、语言学、人机工程学等多种学科的研究成果，随着科技的进步，其涵盖的内容也越来越广泛。为了满足人们日益增长的需求，软件人机交互界面的实际优化也成为了一项不可忽视的设计环节，如何运用合理的技术进一步对其优化，如何满足不同用户复杂的需求，已然成为一项重要的研究课题。

1 人机交互及人机交互界面概述

1.1 人机交互

人机交互主要是研究人和计算机之间的交互作用，其涉及的学科领域广泛，主要有人机工程学、认知心理学、设计艺术学、社会学和计算机学等等。人机交互技术使得人与计算机之间的信息交流成为可能，进行人机交互的设计就是希望进一步从实际用户出发，开发出更符合用户需求，信息交流更加有效的人机交互产品。

1.2 人机交互界面

人机交互界面的研究是人机交互研究的核心内容。由于人与计算机直接的交互作用还是主要通过人机交互界面来完成的，因此，在一般研究开发中，常将人机交互和人机交互界面两词通用。人机交互界面可以分为狭义和广义两种概念。广义上的人机交互界面是指，人与广泛意义上的“机”之间有一个交互作用的“面”，通过这个“面”可以实现人与机之间信息的交流和各种控制操作，我们把这个“面”称之为人机交互界面。狭义上的人机交互界面是指计算机与人之间进行信息交流和操作控制的界面，这里的人机交互界面成为人和计算机之间信息传递的桥梁，可以较好的实现用户将本身希望表达的信息通过人机交互界面传达给计算机系统，计算机系统也可以通过人机交互界面提供给用户可操作的环境，并将信息处理结果通过用户便于理解的方式再反馈给用户。这样便实现了计算机系统和人之间信息的传递和反馈，实现人机交互。

人机交互界面成为人与机之间信息互换的媒介，但是在人与机两者之间信息的互换并不是直接可以相互理解的，在两者表达之间必定存在着语义上的区别。因此，这就要求在进行人机交互界面设计时，要充分考虑人机之间表达上的差异，综合运用审美心理学、认知心理学以及人的动作行为表达等，在计算机信息表达环节上合理运用色彩、图形等对人的视觉具有有效刺激的方式，提高人对计算机反馈信息的感知能力，提高人机交互界面高效、便捷的信息互换能力。

2 人机交互界面的视觉表现形式

在人机交互界面中，视觉的信息占据了人们所能接受的信息的绝大部分。而且，由于视觉信息的表达丰富多样，因此，本文将对软件人机交互界面的视觉优化技术做详细的分析和探讨，希望可以为人机交互界面的研究提供一定的参考意义。在我们常见的人机交互界面中，视觉表现形式主要有文本类信息、图形类信息、图文混合信息以及动态类信息等，接下来本文将对这几种表现形式一一进行分析。

2.1 文本类信息表达

通过文本的形式来表达信息的方式叫做文本类信息的表达，用户便是借助自己本身的语言知识和理解能力，来传递和接收文本信息，实现人机交互作用的。因为人们在生活中可以无时不刻地接触到文本信息，因此，人们对于文本类信息的接收能力是比较强的，通过文本类信息的表达方式，人们是易于接受的。并且，用文字来描述事物和现象，不容易产生二义造成理解上的错误，可以更加准确地表达信息。

2.2 图形类信息表达

图形类信息的表达是通过图形和色彩的组合表达，人们根据认知学习和生活经验对其进行理解和运用。一般在软件界面中，图形类信息的表达界面有文件夹、软件图标和功能图标等。

图形类信息有着文本信息无法比拟的优势。比如，同一种图形可以被具有不同年龄、文化和地域特征的人们所识别，这样跨度大，为软件人机交互界面的视觉识别提供了便利；图形类信息更加形象更加具体，具有其他信息表达方式不能达到的良好的导读性；一个简单的图形类信息可以含有很多的文本类信息，简介的画面可以表达出丰富的内涵，这对于优化界面起到重要支持作用。

2.3 图文混合信息表达

图文混合信息的表达顾名思义，其涵盖了文本信息和图形信息的综合优势，既具有文本信息表达的准确性，又具有图形信息表达的形象性。这样将两者的优势整合起来，对于人们在进行软件使用时，可以起到方便人们识别和理解的效果。

2.4 动态类信息表达

动态类信息表达常见的有动画和影像的表达方式。这是基于图形表达上的另一种更加形象和具体的视觉表达。动态类信息可以运用在远程使用、在线任务或者使用率特别低的功能上等。通过这样一个动态类信息的表达方式，可以有效地降低学习成本。但是动态类信息的表达也具有明显的缺陷，比如大规模使用动态类信息会给用户造成较强的视觉冲击，产生视觉焦点，这样容易产生淡化其他类型信息的弊端；而且，过多的动态类信息也会使整个操作界面变得杂乱，不够简洁，用户长期在这种界面下操作使用，很容易产生视觉疲劳。因此，在进行动态类信息的表达设计时，应该注意两点：第一是动态类信息的响应和运行时间应少于用户的期待时间。第二是用户可以对流动性的信息进行控制，可以进行任意调节。

3 人的疲劳性对视觉优化设计的影响

在用户进行软件使用时，产生疲劳性是常见的一种现象。因此，在进行软件人机交互界面的视觉优化设计时，考虑到人的疲劳性是很有必要的。人产生疲劳主要有以下几种原因：第一，用户在计算机前进行长时间操作，没有让眼睛得到良好的休息时间；第二，人机交互界面的内容大多比较单调，时间长了用户很容易对其产生厌烦，视觉也感到疲劳；第三，当在软件人机交互界面上的内容过于复杂，布局过于饱满或者色彩过于艳丽的情况下，就会给用户的感官带来较大的负荷，造成视觉疲劳。因此，在进行软件人机交互界面的视觉优化设计时，应综合考虑界面的设计对用户的视觉疲劳的影响。

4 人机交互界面视觉优化的技术

我们知道，软件人机交互系统中的人机交互界面与用户的使用体验和软件的使用效率具有紧密的联系。在软件人机交互界面上显现出来的信息对用户的影响是多方面的，不同的用户在不同的环境下使用交互界面有着不同的感受。由于软件人机交互界面的设计涉及的方面十分广泛，面向的对象也十分复杂，这导致在进行人机交互界面视觉优化设计时需要参考的标准是很多的。如何从用户视觉出发，设计出一套适合的软件人机交互界面，对于满足市场需求具有重要意义。关于软件人机交互界面视觉的优化技术有着多种不同的方式，经过多年的探索和实践经验的总结，可行性较高的是设计到用户的直接参与和测试评估的方法。较为有效的且涉及到用户的直接参与和测试评估的优化设计技术有：直接观察用户法、征求专家意见法、调查问卷法、多人环境测试以及用户执行情况反馈等等。在进行人机交互界面视觉优化设计前，有效的设计评估方法有：快速评估、实地研究、可用性评估、预测性优化评估。

4.1 快速评估

快速评估的方式是一种最常见且效率最高的评估方式，其主要是指由设计人员用非正式的方式去询问顾问或者是直接去询问用户，通过搜集反馈信息，得出所设计的人机交互界面是否满足用户的需求，是否能让用户满意，是否能够得到更多用户的青睐。快速评估的方式具有用较短的时间获得大量的反馈信息的特点，适合评估时间较短且需要收集较多信息的情况。但是这种方式不适合进行深度的调查和发现。

4.2 实地研究

实地研究顾名思义便是指设计人员进行实地的考察和收集反馈信息，是在自然环境中直接进行的。进行实地研究可以了解到用户实际的使用情况，以及他们对于优化设计的需求。在进行新的优化技术探索时，实地研究可以为新技术的探索提供素材，确定用户的需求是什么，也便于引进技术进行进一步的优化。

4.3 可用性评估

可用性测试评估的测试过程是在评估人员的实际控制之下进行的，其主要的目的是对典型用户进行的典型任务通过量化的方式予以评估，这里的“典型”主要是指一些用户出现错误操作的次数，或者是完成一项任务的时间等。最后的测试结果由于是以量化的方式表现的，所以评估人员可以对其结果进行统计，便于分析和总结，得出关于人机交互界面视觉优化的设计技术结论。

4.4 预测性优化评估

预测性优化评估与可用性评估不同，预测性优化评估不需要用户在场，而是由专家主要作为评估人员，通过专家采用启发式的过程，对典型用户进行一定程度的了解，进而评价软件产品，根据评价结果进行人机交互界面视觉优化的设计。这种预测性优化评估的方式所耗费的成本较低，且效率较高。

5 结语

软件人机交互界面的视觉优化技术探索已经成为软件开发设计中重要的一个环节，良好的人机交互界面对于用户视觉上的要求甚至是整个软件的竞争力都起着至关重要的作用。鉴于人机交互界面涉及学科的范围较广，在设计时应做到综合考虑，多参考人机工程学、认知心理学、设计艺术学、社会学和计算机学等等的相关知识，从人的视觉特点出发，真正做好软件人机交互界面视觉的优化技术研究。

[参考文献]

[1]陈婷婷；人机界面设计在高校教务管理系统网站的应用研究[D]；天津大学；2010年

人机交互技术范文第3篇

摘 要：随着以计算科学为核心的人机交互、图形图像、虚拟现实、普适计算等信息技术的不断发展，结合学生知识结构和工作岗位需求的变化，依托计算机科学与技术学科的课程建设，我们正在开展从《人机界面》到《人机交互》的本科生课程改革。本文从课程历史与现状分析、研究型大学相关课程现状与分析、课程知识点设置建议三个方面，介绍了课程改革工作的阶段进展。

关键词：人机交互；课程建设；改革

中图分类号：G642

文献标识码：B

1 课程历史与现状分析

北京航空航天大学计算机系/学院开设的本科生课程《人机界面》/《人机交互》已经具有相当长的历史，近年来选修该课程的学生平均约130人/学年。

在2004年以前，北航计算机系/学院的本科生课程《人机界面》，重点讲授人与计算机之间的界面原理和设计方法，主要有人机界面的概念和发展、命令行界面、图形用户界面、界面开发环境和工具等内容。

随着以计算科学为核心的人机交互、图形图像、虚拟现实、普适计算等信息技术的不断发展，考虑到学生知识结构和工作岗位需求的变化，需要依托计算机科学与技术学科的课程建设，我们开展了从《人机界面》到《人机交互》的本科生课程改革工作。

事实上，在2004年至2006年期间，虽然该课程的名称仍然为《人机界面》，但是教学方案已经增加了大量关于人机交互的教学内容，例如人机交互的概念和发展、人机交互技术与设备、多通道人机交互技术等内容，其中人机界面与人机交互各占一半教学内容。

在2007年至2008年期间，根据本科教学的具体要求和工作部署，通过学院领导、资深教授和授课教师的共同努力，我们将本科生课程《人机界面》更换为《人机交互》，并且确立为计算机学院的核心课程，课程教学内容以人机交互的知识点为主导。虽然课程改革目前已经取得一定的进展，但是还需要从学科需要、知识点、课程实践等方面进一步加强《人机交互》课程建设。

2 研究型大学相关课程现状与分析

根据对国内外研究型大学相关课程现状的调研和跟踪，我们分析了与《人机界面》/《人机交互》相关的课程特点和发展趋势。大部分研究型大学以《人机交互》为计算机科学与技术学科的本科生课程，也有小部分大学考虑到其他学科的课程教学需要，继续以《人机界面》为本科生课程，但是其教学内容充实了大量的人机交互知识点。

美国北卡罗来纳大学(North Carolina State University)的人机交互课程(Human-Computer Interaction)主要讲授构造有效交互的原则和方法，重点培养学生的人机交互设计能力，加深学生对人机交互因素的理解，以课堂作业(40%)和期末项目(25%)为主要课程考核指标。美国斯坦福大学(Stanford University)的人机交互设计课程(Introduction to Human-Computer Interaction Design)主要包括人机交互的认知学、概念原型、设计方法、开发工具和环境等内容，以课程讲授、小组讨论和课程实践为主要教学形式，以课程实践(50%)和课堂作业(20%)为主要课程考核指标。

美国卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的人机交互方法课程(Introduction to Human Computer Interaction Methods)重视原理和方法的介绍，借助人机交互的发展历程讲述主要的概念、原理、原则和方法，强调人机交互系统和工具的设计、实现与评估。美国华盛顿大学(University of Washington)的人机交互课程(Human Computer Interaction)主要包含用户界面设计基础、人机交互元素、人机交互模型、人机交互软件、输入输出设备、可用性、先进交互方式等内容，重视培养学生的洞察能力和实践能力，以阅读文章并发表评论(25%)、课程项目(35%)和课程实验(35%)为主要考核指标。

加拿大多伦多大学(University of Toronto)的人机交互课程(Human-Computer Interaction)从用户交互的行为出发，强调人类认知系统、交互行为分析、交互任务分析、交互表示和原型、面向应用的交互设计和系统，注重学生的需求分析、原型设计、应用测试等能力，以期末考试(40%)、合作设计(39%)为主要考核指标。美国康奈尔大学(Cornell University)的人机交互设计课程(Human-Computer Interaction Design)主要包括交互设计心理学、交互设计原则、人机交互模型、协同设计方法、交互软件设计和实现，强调“交互硬软件的设计如何影响人和计算机之间的交流”。

美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的用户界面设计与实现课程(User Interface Design and Implementation)主要侧重于设计(人机界面的设计原则和技巧)、实现(人机界面的构造和实现技巧)、评价(人机界面可用性的评价技巧)等，强调学生的课程实践能力和解决问题能力，以课程项目(40%)、课程作业(30%)为主要考核指标。美国加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的界面设计、原型和评价课程(User Interface Design, Prototyping, and Evaluation)主要讲授交互设备、交互方式、对话模式、实例分析、面向用户的任务分析和设计方法、开发工具、测试方法等，以课程考试(45%)和课程项目(45%)为主要考核指标。

美国普林斯顿大学(Princeton University)虽然以人机界面技术(Human Computer Interface Technology)为课程名称，但是以人机交互的知识点为主要课程内容，例如鼠标、键盘、游戏杆、头盔显示器、音乐控制器、数据手套等输入方式，以及图形、触觉、音乐、3D声音等输出方式，强调特征提取和数据映射策略等信号处理方法，其教学特色涉及面部表情交互、语音识别方式、手持式交互方式等内容。

3 人机交互课程的知识点设置

计算机科学与技术学科的人机交互，是研究人、计算机以及它们间相互影响的技术，是人与计算机之间传递、交换信息的方式和接口，是计算机系统的重要组成部分。计算机科学与技术学科的发展历史，不仅是处理器速度、存储器容量等飞速提高的历史，也是不断改善人机交互技术的历史。人机交互技术，如鼠标器、窗口系统、超文本、浏览器等，已对计算机的发展产生了巨大的影响，而且还将继续影响人们的生活。

人机交互技术是计算机科学与技术学科的焦点之一。美国信息技术顾问委员会的“二十一世纪的信息技术报告”，将人机交互和信息管理列为新世纪4项重点发展的信息技术之一，其目标是研制“能听、能说、能理解人类语言的计算机”。我国国家自然科学基金会、国家重点基础研究发展计划(973)、国家高技术研究发展计划(863)等均将先进的人机交互、虚拟现实技术列为予以特别关注的资助项目。随着互联网、虚拟现实、移动计算、普适计算等技术的飞速发展，对人机交互技术提出了新的挑战和更高的要求，同时也提供了许多新的机遇。

所以，计算机科学与技术学科的《人机交互》课程知识点，应该随技术发展和应用需求而不断改进。通过调研、分析和参考计算机科学与技术的国内外专业规范，不难发现其计算机科学、软件工程、计算机工程、信息技术4个方向，在课程设置、知识体系和技术变化等方面均将《人机交互》课程放在重要的位置上。计算机科学与技术学科的人机交互，重点在于：理解交互用户和交互对象的行为，根据“以人为中心”的原则设计、开发和评价人机交互系统。通过调研、分析和参考相关课程的教学现状和发展趋势，目前国内外计算机科学与技术学科的《人机交互》课程讲授学时大部分为36或48小时(实践学时约18小时)，并且主要包括人机交互的概念与历史、认知心理学、交互软件设计、交互系统设计、交互方式和设备、交互系统应用、交互系统评价等知识点的设置。

人机交互技术范文第4篇

关键词：增强现实；跟踪注册技术；3D显示技术；人机交互技术

中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）20-0180-02

1 概述

增强现实技术是虚拟现实技术的一个重要分支领域，是近些年来各大高校和研究机构的研究热点。与虚拟现实技术使用户完全沉浸在虚拟世界环境中不同，增强现实技术将虚拟世界与现实世界相结合，把虚拟世界B加在现实世界并进行互动，通过诸如各种成像眼镜、头戴光学透视显示器、投影仪等多种设备，为用户提供一个由虚拟信息和真实景物构成的混合式场景。1997年，北卡大学的罗纳德・阿祖玛从三个方面的内容：虚拟物体与现实环境结合、三维显示和实时交互定义了增强现实。因此，增强现实技术是一种将计算机产生的数字图形动画等信息实时叠加显示到现实的场景中，并使用户可以在虚实混合的场景中进行自然互动的人机交互技术。增强现实技术提供了更加自然的交互能力，让人们能够以全新的方式去体验和认知周围的事物，并能帮助我们完成一些复杂的工作，在现阶段增强现实技术比虚拟现实技术具有更广泛的应用空间。

2 国内外研究情况

最早关于增强现实技术的研究可以追溯至1968年，美国麻省理工学院研发了世界上第一台光学透视头戴式显示器，该设备可以将计算机生成的图形实时与真实场景叠加、融合，掀开了增强现实技术的面纱。1999年，美国华盛顿大学和日本广岛城市大学成功联合开发了基于标识的增强现实系统开发包ARToolKit并维护至今，极大地推动了增强现实技术的普及，进而涌现出更多相关的软件应用和开发系统。现阶段，增强现实技术的核心算法、人机交互方法和软硬件基础平台是各大研究机构的研究重点。主导基于自然平面图像与立体物体识别追踪三维注册算法的瑞士洛桑理工学院计算机视觉实验室[1]、专注于基于增强现实技术的人机交互技术研究的新加坡国立大学多媒体交互实验室[2]以及正在研发增强现实辅助汽车机械维修的德国宝马实验室[3]都是增强现实技术领域的翘楚，被公认为代表业内的领先水平。随着硬件设备技术的不断发展以及增强现实技术的日益成熟，原有的研究领域已拓展到许多新的领域。

国内关于增强现实技术的研究较国外起步较晚，主要的研究机构大都分布在各大高校，如北京理工大学、浙江大学、北京航天航空大学等，研究的领域比较单一、涉及面比较窄。随着增强现实技术的发展，我国开始对增强现实技术逐渐重视，并将增强现实技术列为国家科学技术发展规划的一个重点研究方向。

3 关键技术

3.1 跟踪注册技术

跟踪注册技术是指通过相应的算法计算虚拟场景与现实场景坐标系的映射关系，将计算机产生的虚拟物体按照映射关系叠加到现实场景中的确定位置，从而追踪和定位显示场景中的物体或图像，这也是实现增强现实的首要目标。目前主要采用基于视觉的图像实时识别追踪计算技术和基于硬件跟踪器的匹配追踪技术，或采用二者结合的方式。

3.1.1 基于视觉的图像实时识别追踪计算技术

该技术首先提取平面识别标识图像的特征点，然后根据真实场景中的图像反推计算出用户的运动轨迹，从而明确虚拟图像或物体叠加上来的位置和方向。该技术不需要特殊硬件辅助计算，配准精度高，但计算复杂度高，因此增加了系统延时；因为对识别追踪的速度、准确性以及环境光的适应性有较高要求，并且具有对多目标的识别标识同时追踪的需求，所以大多数情况下都采用非线性迭代，鲁棒性不高，误差控制较困难。

3.1.2 基于硬件跟踪器的匹配追踪技术

基于硬件跟踪器的匹配追踪技术通过绑定六自由度或三自由度的运动跟踪传感器或摄像机，实时捕捉物体姿态数据，从而求出物体的相对空间位置和方向，进而确定虚拟图像或物体叠加的透视坐标。这种基于硬件跟踪器的匹配追踪技术不受环境光线的限制，并且系统延时小、精度更高，但设备昂贵，且移动和安装空间受限，比较适合应用在一些比较专业的增强现实场景中。

3.1.3 二者结合的匹配追踪技术

在条件允许的情况下，可以将基于视觉的图像实时识别追踪计算技术与基于硬件跟踪器的匹配追踪技术结合，充分利用两种技术各自的优势，提高跟踪注册的定位精度，从而提高增强现实应用的稳定性与环境适应性。

3.2 3D显示技术

除了高效、精准的跟踪注册技术外，逼真的虚实融合的3D现实效果也是增强现实中必不可少的，这依赖于高效率的3D显示实时渲染引擎和各种辅助的3D显示硬件设备。

3.2.1 3D显示实时渲染引擎

充分利用新一代CPU和GPU的多核运算能力，现阶段的主流3D显示实时渲染引擎可以在现实场景内实时显示逼真的虚拟物体3D渲染效果，配合实景光线追踪技术以及多种光影的动态效果，可进一步提升虚实场景融合的3D效果显示。与此同时，3D显示实时渲染引擎还可以集成虚拟环绕立体声库和物理特效库等，进而对虚拟物体的声效、重力、碰撞、粒子等物理效果进行仿真，进一步提用户体验。

3.2.2 3D显示硬件设备

辅助3D显示的硬件设备可以分为头戴式显示、手持式显示和空间显示三类设备，各类设备的成像位置有所不同。头戴式显示设备在离用户眼睛大约4-10厘米处成像，用户在使用时需在头部佩戴显示设备，头戴式显示设备的主要缺点是显示分辨率低、视域受限；手持式显示设备在离观察者一个手臂远的距离处成像，该类设备的主要缺点是：存储容量小、处理器性能低、视域范围小，且影响观察者手臂的运动或其他操作；空间显示设备可以和人体分离使用，在离人体较远处成像，避免了头戴和手持显示设备受人体空间的使用限制，并且系统可以采用外部交流供电，容易解决，可支持宽视域、高亮性、高分辨率和高对比度的影像，该类设备的主要缺点是：只能应用于固定场景、合成影像精度低。

3.3 人机交互技术

用户能够与真实场景中的虚拟信息之间自然交互是增强现实技术的目标，成熟的人机交互技术是实现这一目标所不可或缺的。有多种方式实现增强现实系统的人机交互，从传统的鼠标键盘交互到语言、手势交互，人机交互技术的发展极大的扩展了增强现实的应用领域。

由于增强现实技术独特的虚实融合的3D显示效果，传统的二维平面界面交互方式也被扩展到更加自然的3D空间交互方式，与现实的物体和场景有了更紧密直观的关联，基于语音或手势的人机交互方式也应运而生。基于语音或手势的交互是一种新颖的人机交互手段，用户手部的动作或说出的话音可以看作是人机交互的接口，通过捕捉用户的各种手势、动作、话音的信息作为交互的输入，直观且自然，并且降低了人机交互的成本，能够让用户更准确地实现在现实场景中与虚拟物体的互动，若辅助3D虚拟环绕声、虚拟触感反馈等多模态交互技术，则可实现更自然的虚实融合的人机交互方式，这也是进一步提高增强现实应用人机交互体验的技术方向[4]。

4 增强现实的应用发展

近年来，增强现实技术取得了显著的进步，诸多领域的研究都可以与增强现实技术相结合，从而相互促进发展。在医疗、军事、古迹复原、世钟蜗贰⑼络视频通信等领域需求的积极推动下，增强现实技术都展现出强劲的发展前景，在跟踪识别精度、硬件设备发展、虚实合成显示等方面正在快速发展和提高。新型产品的出现也给研究人员带来更多的启示与灵感，从而拓展相关研究，促进增强现实技术向着更高、更快、更精准的方向发展。相信在不久的将来，增强现实技术会在各个领域得到更广泛的应用，为更自然有效的人机交互提供便利。

参考文献：

[1]V.Lepetit. Vision Based 3D Tracking with Applications to Augmented Reality[EB/OL].http：//cvlab.epfl.ch/research/complet？ed/realtime_trackin，2012-02-06.

[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.

人机交互技术范文第5篇

【关键词】够用为度 测量技术 实践能力 教学方法 地位分析

《互换性与测量技术》是高职高专院校机械类各专业必修的一门重要的专业技术基础课，又是一门具有概念多、术语多、标准多、代号多和实践性强等特点的专业课，具有专业课和基础专业课的双重属性。从课程体系上讲，作为基础专业课，它是联系机械设计课程与制造工艺类课程的纽带，具有从基础课向专业课过渡的桥梁作用同时，它又是在实际生产中广泛应用且重要的专业课，它研究的主要课题就是公差。公差是将零件的尺寸或形状位置规定为一个允许变动的范围，在这个变动的范围内既不影响互换性，又不降低零件的工作性能，这种规定范围内尺寸或形状位置的误差称为公差。所以公差是一个使用范围很广的概念。对于机械制造来说，制定公差的目的就是为了确定产品的几何参数，使其变动量在一定的范围之内，达到互换或配合的要求。学生在学习时，首先要认识到这门课程的重要性，才能激发学习的兴趣。这门课主要的学习任务就是要获得互换性与测量技术方面的基础知识和基本技能，为进一步运用标准及掌握有关的测量技术打下基础。

一 教学内容的合理筛选

首先，根据教学大纲以及学生以后的就业需要，选定要讲的内容。绪论部分的基本概念不仅要讲，还要讲好，要通过实例讲解突出这门课的重要性，并激发学生的学习兴趣。重点突出光滑圆柱体的公差与配合、形状和位置公差、表面粗糙度等基础理论、相关国家标准的使用和常用的测量技术讲解。通过这些内容的学习，保证学生在以后工作中知识够用。对于键、滚动轴承、齿轮、螺纹等不作讲解或简单介绍，由学生自学。

其次根据这门课的特点，《互换性与测量技术》的概念公式多，没必要逐个讲解，应以够用为准加以选择，适当缩减课堂理论教学的时间，增加实践性教学的教学时间，以提高学生的实际动手能力，引导学生学会分析问题和解决问题的方法。利用学校已有的教学仪器千分尺、游标卡尺、百分表等开一些实验课，让学生掌握常用计量器具的使用方法。如让学生用千分尺测量自己在校实习车间所加工的轴类零件，首先应该知道千分尺是一种很精密的量具，使用时要先检查零点，在测量时螺杆远离被测物体时，使用粗调旋钮，省力快捷；当快靠近被测物体时，应改用微调旋钮，最后要正确地读数。

二 重点内容的讲解

该课程的重点内容是光滑圆柱体结合和表面粗糙度这两大模块的内容。“光滑圆柱体结合”的基本术语、定义及概念太多，如果学生能理解并掌握好，对后面内容的学习就会比较容易，这是一个重点内容，学生必须掌握，但不是难点。在这一项目教学中，主要的知识点是基本尺寸、极限尺寸、公差、极限偏差、基本偏差等几个重要概念。在讲解过程中，特别要注意讲清楚基本尺寸与实际尺寸、误差与公差、公差与偏差和实际偏差与极限偏差几者之间的区别和联系，通过举例，使学生能深刻地理解它们的含义以及它们之间的关系，为后续内容的学习打下良好的基础。

另外，在讲授时使用多媒体课件和挂图教学，比较直观，学生容易理解接受。最后，对于孔轴偏差的查表计算，课堂上应演示查表，并留给学生一定的时间让学生自己动手练习查表，学会孔轴偏差的确定，提高自身的动手能力。

表面粗糙度的内容较少，且在机械制图里已涉及过，学生较容易掌握。采用挂图和多媒体课件教学，对表面粗糙度的定义作详细讲解，让学生理解。重点讲解表面粗糙度的评定参数及选用和标注方法，要求学生掌握表面粗糙度的标注方法。通过讲解后，给出图例，让学生标注表面粗糙度，并说明含义。巩固所学知识，提高自身能力。最后，简单介绍表面粗糙度的测量方法，讲清楚测量原理，为后面实验打好理论基础。比如，用针描法测量的是表面粗糙度的哪个参数？是什么样的测量原理？在什么情况下可以使用此方法？

三 难点内容的讲解

该课程的难点内容是形位公差的定义、标注和评定等，不易理解，除了用多媒体教学，让学生加强感性认识，讲清有关理论知识及国家标准之外，重点应放在实践课上。例如：在实验课上，通过实验让学生明白径向圆跳动与径向全跳动的含义及区别。调整偏摆仪两端顶尖的同轴，被测工件对顶无轴向移动且转动自如，侧头与轴线垂直，轻轻使被测工件旋转一周，指示表读数的最大差值即为单个测量截面上的径向圆跳动。让被测工件连续运转，同时让基准表沿基准轴线方向作直线移动，指示表读数的最大差值即为该零件的全跳动。除此之外，学校还应安排学生到当地的公司见习学习，加深学生的知识。最后，对于形位公差的标注部分，在理解了形位公差含义的基础上应加强练习，特别是在装配图上练习标注形位公差，让学生要能读懂图且能准确标注，提升学生的实际水平。 四 采用多样化的教学方法

首先，利用现代化教学手段，采用多媒体课件进行教学，使信息的传递由抽象变为具体，在演示和讲解后，由学生动手操作练习，使教学更具有直观性和生动性。其次，采用多样化的教学方法，具体方法为：

1．举例法

对于学生来说，刚接触一门新课，都有很大的好奇心，最关心的也是学它有什么用，是否容易学。这时就要抓住学生的心理，列举平时日常生活中的大量常见实例，用通俗易懂的语言生动地描述，让学生知道学这门课的意义所在，而且简单易学，只要学生明白了学这门课的实用性和重要性，摆正了学习心态，有了学习兴趣，变被动学习为主动学习，那这门课就容易讲授和学习了。

2．总结法

本课程公式术语概念较多，这时如果让学生一一死记硬背，就要花很多的时间和精力，而且容易忘记。所以应把所学的公式术语概念进行归类总结，让学生明白它们之间的相互联系和区别，在理解的基础上记忆，明白相同之处和不同之处应怎么记忆。学生只有抓住了学习规律，理解记忆才会牢固，运用起来也才能得心应手。

3．分组讨论

由于这门课的内容较多，学生在学习的过程中要多进行分组讨论，分组讨论可以巩固已学的知识，并在讨论的过程中发现问题，以及时地给予纠正和解决。此外，在测量实验中，要求学生分组动手操作，并讨论测量结果，提高自己的测量技术水平和动手能力。

五 在生产中的地位

公差是用来协调机器零件的使用要求与制造经济性之间的矛盾的，将公差标准化，是一项综合性的技术基础，是推行科学管理、推动企业技术进步和提高企业管理水平的重要手段。它不仅可以防止产品尺寸设计中的混乱，保证产品的互换性，还有利于工艺过程的经济性、产品的设计、制造、使用和维修，更直接影响着产品的精度、性能和使用寿命，是评定产品质量的重要技术指标。它还利于刀具、量具的标准化，从而提高工作效率。现代化生产的特点是品种多、规模大、分工细和协作多。为使社会化生产有序地进行，必须通过标准化视线产品规格的简化，从而使分散的、局部的各生产环节能够相互协调和统一。所以，在教学中要多举实例，尽可能增加实验、实习的时间，提高学生的操作能力，为专业课学习及今后工作打下良好的基础。

参考文献

［1］张帆、宋绪丁.互换性与几何测量技术［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2007

［2］陈于萍、高晓康.互换性与测量技术［M］.北京：高等教育出版社，2005

［3］刘启林、柳敏煌、吴定智.公差配合与技术测量［M］.武汉：华中科技大学出版社，2006