基于虚拟现实的人机交互新方式探析

摘要

自多媒体技术兴起的20多年来，计算机硬件技术得到飞速发展，运算速度已达百亿次，存储容量显著提高以及智能的人机接口设备也得到了很大的改善。另一方面随着加工制造工艺的发展，计算机的体积趋于微型化,其应用也越来越广。以虚拟现实为代表的计算机系统的拟人化和以掌上计算机为代表的计算机的微型化和便捷化，将是计算机的两个重要的应用趋势。人机接口技术是适应这种趋势的关键技术，人机结合以人为主，将是未来计算机系统的特点。实现人机高效合作将是新一代人机界面的主要目的，也是虚拟现实研究的主要方面。虚拟现实中的数据手套，空间位置追踪器，立体眼镜、语音识别等设备在使用过程中如何更接近人的自然操作状态?虚拟现实设计的交互界面如何更便于识别与操作?需要从认知心理学，人机工程学、人机接口技术，计算机图形学等角度进行合理化分析，来提高其易用性，以解决当前虚拟现实操作过程中人的茫然不知所作的弊端。 本文在最后提出互动媒体的概念。利用虚拟的数字化科技手段扩展传统设计媒体的表达方式，把操作界面的使用行为，直接地满足发表与呈现设计作品的要求。并且结合设计者的感官模式与设计媒体之间的各种互动方式，提出多模式互动架构。改变传统以纸、笔、手工模型、图桌等设计媒体，引入感测装置，辨认设计者发表作品时的动作行为。以数位呈现的方式将不同形式的设计媒体加以整合，思索人机互动界面所应具备的设计条件。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1关于研究课题的提出

1.2课题研究背景及现有成果综述

1.3课题的研究方法和意义及目标

第二章虚拟现实中人机交互易用性的概念

2.1虚拟产品的易用性的概念

2.2虚拟产品的易用性涉及的内容

第三章虚拟现实的概念及特征

3.1虚拟现实的概念

3.2虚拟现实的特征

第四章虚拟现实的主要技术与设备

4.1视觉输出设备

4.1.1桌面显示器及光闸眼镜

4.1.2头盔式显示器

4.1.3双目全方位显示器

4.1.4洞穴式视觉装置

4.2三维声音处理器

4.3触觉反馈系统

4.3.1触觉反馈装置

4.3.2力觉反馈装置

4.4跟踪探测

4.4.1头部跟踪

4.4.2视点跟踪

4.4.3手、手势、及人体姿态的跟踪

4.5语音输入

第五章虚拟设计中的人机交互设计

5.1虚拟设计中的人机交互的概念

5.2虚拟设计中的人机交互设计的组成

5.3虚拟设计中的人机交互设计的内容

5.4虚拟设计中的人机交互设计的目标

第六章虚拟现实中人机交互所存在的问题与相应的原则

6.1虚拟现实中人机交互所存在的问题

6.2虚拟现实中人机交互易用性的原则

第七章国内外虚拟交互最新的研究方法

7.1光黏土研究法

7.2感测桌研究法

7.3笔式点选拖拽方法

7.4智能型皮层研究法

7.5数据瓦片研究法

7.6导航的立方体砖块研究法

7.7镭射指示器

7.8无处不在的显示投影

7.9互动性次表面

7.10智能型环境

7.11数位纸带

7.12高迪的规则曲面几何体

第八章虚拟现实中人机交互的新方式设计案例

8.1设计者如同指挥家

8.1.1设计指挥家

8.1.2指挥家场景

8.1.3指挥动作

8.2指挥界面实例

8.2.1 LED指挥棒

8.2.2 LED手套

8.3电脑视觉运算与观点辨识

8.3.1即时影像处理

8.3.2镭射光点辨识

8.3.3发光LED辨识

8.3.4镭射光点鼠标实例

8.4镭射指示器指挥设计媒介的方式

8.4.1镭射光点操控数位模型

8.4.2镭射光点操控数字化模型

8.4.3镭射光点浏览实体模型

8.4.4镭射光点进行跨显示器工作

8.4.5讨论

8.5手势指挥设计媒体的表现

8.5.1手势进行鼠标工作

8.5.2动作控制呈现方式

8.5.3手势操控数位模型

8.6动作浏览的实体媒介

8.6.1互动模式

8.6.2实际操作过程

8.6.3讨论

8.7图面互动的实体媒介

8.7.1互动模式

8.7.2实体操作过程

8.7.3程序界面

8.7.4讨论

8.8语意声控浏览

8.8.1语意声控流程

8.8.2语音输入

8.8.3语音辨识

8.8.4语意连接

8.8.5触发机制

小结

第九章发展与展望

致谢

参考文献

附录