兒童自然人機(jī)交互技術(shù)分析

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1、浙江大學(xué)碩士論文兒童人機(jī)交互研究概述不但能反映關(guān)節(jié)的伸屈狀態(tài)和強(qiáng)度，還能實(shí)施反映手勢(shì)完成過程中手的形狀，位置，朝向和運(yùn)動(dòng)等信息，因此sEMG信號(hào)在手勢(shì)識(shí)別方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。(3)基于計(jì)算機(jī)視覺基于視覺的手勢(shì)識(shí)別是利用攝像機(jī)采集手勢(shì)信息并進(jìn)行識(shí)別。該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便易行，并且設(shè)備成本低廉，非接觸式的人體動(dòng)作捕獲方式可以使交互的自然性和舒適性得到較大改善。但由于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)發(fā)展的還不夠成熟，目前存在如下問題：遮擋視角問題，背景光線問題。目前主要的識(shí)別技術(shù)有：HMM隱馬爾可夫；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；SVM支持向量機(jī)；貝葉斯統(tǒng)計(jì)分析理論；模板匹配

2、等三種主流方法的優(yōu)缺點(diǎn)如表2．2所示，無論是基于SEMG(只是在提出特征信號(hào)比較方便，同時(shí)也增大了識(shí)別算法的正確率)還是計(jì)算機(jī)視覺，在最后分類識(shí)別時(shí)都要用到常用的模式識(shí)別算法，考慮到兒童的特點(diǎn)，帶肌電傳感器和數(shù)據(jù)手套會(huì)給他們帶來不方便，也不是自然直觀的手勢(shì)交互，幾年來，深度數(shù)據(jù)在模式識(shí)別里扮演著越來越重要的作用，因?yàn)樗皇芄庹盏扔绊?，所以識(shí)別率比較高。表2．2手勢(shì)識(shí)別方法總結(jié)2．1．2實(shí)物界面人類可以通過于生俱來的能力使得自己可以操作有形的物體和理解其具體含義，但是計(jì)算機(jī)的交互界面沒有很好的利用這種本能，不但如此，現(xiàn)在很多兒童教育

3、軟件的交互界面還大量充滿負(fù)責(zé)隱喻，因此給兒童人機(jī)交互帶來阻礙。通過賦予日常生活中的物體數(shù)字信息，以用來控制虛擬世界中的物體從而把真實(shí)世界和虛擬世界無縫隙地聯(lián)系起來，即直接將人們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中與物體、浙江大學(xué)碩士論文兒童人機(jī)交互研究概述環(huán)境的交互動(dòng)作映射為和信息空間的交互過程的用戶界面，就是實(shí)物界面的思想。通過這種直接映射，實(shí)物界面降低計(jì)算機(jī)技術(shù)的學(xué)習(xí)門檻，增加交互的自然性。利用實(shí)物界面，兒童可以通過選擇和放置物理實(shí)體直接控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。最后，實(shí)物界面能促進(jìn)兒童相互協(xié)作，共同完成一個(gè)特定的任務(wù)。實(shí)物就是現(xiàn)實(shí)生活中存在的物理教具，比如玩

4、具，學(xué)習(xí)用品，工具和日常生活中的一切實(shí)體等。實(shí)物界面TUI能把現(xiàn)實(shí)和虛擬兩個(gè)世界無縫接地聯(lián)系起來，它屏蔽了傳統(tǒng)圖標(biāo)界面GUI的復(fù)雜隱喻和交互過程，因此TUI對(duì)兒童這類認(rèn)知能力不成熟的人來說是比較適合的。TuI和GUI的對(duì)比如圖2．1[12]：左邊的圖為GUI的模型，里面的con仃01代表的是用鼠標(biāo)鍵盤來和計(jì)算機(jī)交互，但是這種交互方式是難以理解的且不可見的，因此對(duì)兒童來說是不適合的；右邊的是TUI，其中R印一p表示physicalr印resentation物理代表，即可抓取的物理實(shí)體；Rep．d是的d堙italr印resentati

5、on數(shù)字代表，表示不可抓取的數(shù)字信息，比如說聲音，圖像等；model表示用可抓取的物理實(shí)體去代表不可抓取的計(jì)算耦合的底層數(shù)字信息；con仃ol表示嵌入在模型中的交互機(jī)制。TUI的交互方式是比較直接簡(jiǎn)單的，因此適合兒童。在TUI中關(guān)鍵是找好Rep_p和Rep—d的對(duì)關(guān)系，只有這樣關(guān)系的概念模型簡(jiǎn)單直接，才是適合兒童的。例如當(dāng)兒童拿起筆，說明兒童想寫字，這里的“筆一寫字”就是一種好的概念模型。圖2．1GUI和TUI的模型對(duì)比實(shí)物界面涉及三個(gè)關(guān)鍵性的概念：交互式表面、信息和物體的鏈接，環(huán)境反饋。實(shí)物操作界面通過以下幾種方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息的

6、便捷獲?。涸鰪?qiáng)現(xiàn)實(shí)的物理表面(墻壁、天花板、桌面等)，可抓取的物體(積木塊，道具，模型等)以及環(huán)境媒體(光照、聲音、水流等)[10]。浙江大學(xué)碩士論文兒童人機(jī)交互研究概述2．2面向兒童的人機(jī)交互實(shí)例在多通道的交互時(shí)代，由于計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的發(fā)展和硬件價(jià)格的平民化，體感交互已經(jīng)成為一個(gè)方興未艾的名詞。國(guó)外比較著名的體感設(shè)備有日本的任天堂的Wii和索尼P1aystation，微軟鼬nect。這里的體感指的是人身體各部分的姿態(tài)包括面部表情。Wii是通過遙控棒來實(shí)現(xiàn)用戶的手勢(shì)交互，而Ⅺnect可以真正意義上的實(shí)現(xiàn)自然人機(jī)交互，因?yàn)樗鼰o需手持

7、東西，人的身體本身就是交互界面。KlN叮圖2．2任天堂Will圖2．3微軟硒nect普適計(jì)算的思想也強(qiáng)調(diào)以用戶為中心的設(shè)計(jì)原則，因此也產(chǎn)生了專為兒童設(shè)計(jì)的實(shí)物界面TangibleUserInte渤ces(TUI)。實(shí)物界面的思想是[12]：用“原子”來代替“比特”，通過賦予物理實(shí)體數(shù)字信息，把兩個(gè)世界的原子和比特?zé)o縫隙地耦合起來，起到了用物體去代表和控制計(jì)算信息。國(guó)外對(duì)兒童人機(jī)交互的研究開始得比較早，成果也比較多，其中比較成熟的交互系統(tǒng)有以下：(1)PictureThis!(2008)MITMediaLab開發(fā)了一個(gè)嵌入式玩具可以

8、讓兒童自己拍視頻PictureThis![1]，該系統(tǒng)采用了手勢(shì)對(duì)象界面gestureobjectmterface，將gestureobject與浙江大學(xué)碩士論文兒童人機(jī)交互研宄概述taIl2ibleuserinterface對(duì)應(yīng)起來，當(dāng)兒童拿起一