眼動(dòng)人機(jī)交互

前言

　　人機(jī)交互（Human-Computer Interaction，HCI）是研究人、計(jì)算機(jī)以及它們之間相互影響、相互作用的技術(shù)，是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和接口，用戶通過(guò)它向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入指令，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)再通過(guò)它向用戶反饋信息。但人與計(jì)算機(jī)的交互一直受到輸入／輸出之間信息不平衡的制約，使得用戶到計(jì)算機(jī)的輸入帶寬不足。視線追蹤技術(shù)是在“以用戶為中心”、自然和諧而高效的人機(jī)交互思想指導(dǎo)下研究開(kāi)發(fā)出的輸入／輸出新技術(shù)。借助于視線追蹤技術(shù)，通過(guò)把捕獲的眼動(dòng)信號(hào)作為用戶向計(jì)算機(jī)輸人的一種信息，以此達(dá)到操作和控制計(jì)算機(jī)的目的。將視線追蹤技術(shù)應(yīng)用于人機(jī)交互能夠既服務(wù)于普通大眾，又服務(wù)于特定用戶和場(chǎng)合?！　”M管有關(guān)眼動(dòng)的研究已有一百多年的歷史，但將視線追蹤技術(shù)應(yīng)用于人機(jī)交互領(lǐng)域卻是近二三十年來(lái)的事情。在國(guó)外，眼動(dòng)人機(jī)交互的研究成果主要集中在20世紀(jì)90年代到2l世紀(jì)初期，國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究相當(dāng)匱乏。盡管有些人機(jī)交互的書籍也談及把視線追蹤技術(shù)作為一種交互方式，但大多缺乏實(shí)質(zhì)性的研究?jī)?nèi)容。因此，有必要結(jié)合本人所做的相關(guān)研究工作將眼動(dòng)人機(jī)交互整理成冊(cè)，以便讓更多的用戶了解這一新興領(lǐng)域，同時(shí)讓對(duì)眼動(dòng)人機(jī)交互感興趣的學(xué)生和研究者比較系統(tǒng)地掌握眼動(dòng)人機(jī)交互及相關(guān)的研究?jī)?nèi)容?！　∪珪饕ㄋ膫€(gè)部分，共十一章內(nèi)容。首先介紹人機(jī)交互的重要性及基本概念和最新成果的運(yùn)用，為眼動(dòng)人機(jī)交互做鋪墊；然后通過(guò)眼動(dòng)的概念和測(cè)量技術(shù)讓讀者了解視線追蹤的基本原理；其次是眼動(dòng)技術(shù)在人機(jī)交互領(lǐng)域中的工效學(xué)參數(shù)研究，主要包括眼動(dòng)人機(jī)交互的時(shí)間和空間特性參數(shù)，眼動(dòng)人機(jī)交互中邊框、視標(biāo)及空間排列方式和“米達(dá)斯接觸”問(wèn)題；最后是對(duì)工效學(xué)參數(shù)的驗(yàn)證和應(yīng)用研究，通過(guò)系統(tǒng)實(shí)例（單通道眼控漢字輸入系統(tǒng)和多通道家電管理系統(tǒng)）來(lái)考察工效學(xué)參數(shù)在實(shí)際的眼動(dòng)人機(jī)交互中的可應(yīng)用性。

內(nèi)容概要

《眼動(dòng)人機(jī)交互》可以作為高等院校計(jì)算機(jī)、心理學(xué)、工程等專業(yè)的本科生和研究生的教材，同時(shí)亦可作為從事眼動(dòng)研究的科研工作者的讀本。隨著計(jì)算機(jī)硬件的發(fā)展、處理能力的增強(qiáng)，人機(jī)交互成為制約其發(fā)揮作用的關(guān)鍵因素。人與計(jì)算機(jī)的交互一直受到輸入/輸出之間信息不平衡的制約，使得用戶到計(jì)算機(jī)的輸入帶寬不足，在此基礎(chǔ)上催生了諸如視線追蹤、語(yǔ)音輸入等許多新的輸入技術(shù)。《眼動(dòng)人機(jī)交互》首先回顧人機(jī)交互的重要性、眼動(dòng)的概念與測(cè)量以及眼動(dòng)人機(jī)交互的由來(lái)，然后闡述了人機(jī)交互中所涉及的工效學(xué)問(wèn)題及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，以便為眼動(dòng)人機(jī)界面的設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，并通過(guò)開(kāi)發(fā)的視線人機(jī)交互系統(tǒng)驗(yàn)證了工效學(xué)參數(shù)的可行性。

書籍目錄

第1章 引言　1.1 人機(jī)交互的重要性　1.2 人機(jī)交互的構(gòu)成要素　1.3 本書研究的主要問(wèn)題　參考文獻(xiàn)第2章 眼動(dòng)的概念及測(cè)量　2.1 眼動(dòng)的生理機(jī)制　2.2 眼動(dòng)及測(cè)量技術(shù)　參考文獻(xiàn)第3章 眼動(dòng)人機(jī)交互的由來(lái)　3.1 眼動(dòng)用于人機(jī)交互的原因　3.2 眼動(dòng)信號(hào)的提取和轉(zhuǎn)換　3.3 眼動(dòng)信號(hào)的利用　3.4 視線追蹤技術(shù)在人機(jī)交互中的應(yīng)用　3.5 多通道人機(jī)交互：視覺(jué)通道與其他通道的整合　參考文獻(xiàn)第4章 眼動(dòng)人機(jī)交互中的時(shí)空特性　4.1 實(shí)驗(yàn)方法　4.2 結(jié)果與分析　4.3 討論　4.4 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第5章 邊框和視標(biāo)對(duì)作業(yè)績(jī)效的影響　5.1 實(shí)驗(yàn)方法　5.2 結(jié)果與分析　5.3討論　5.4 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第6章 空間排列方式對(duì)作業(yè)績(jī)效的影響　6.1 實(shí)驗(yàn)方法　6.2 結(jié)果與分析　6.3 討論　6.4 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第7章 “米達(dá)斯接觸”的解決方案　7.1 實(shí)驗(yàn)方法　7.2 結(jié)果與分析　7.3 討論　7.4 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第8章 單通道眼控漢字輸入系統(tǒng)　8.1 眼控漢字輸入系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)　8.2 基于眼控漢字輸入的屏幕軟鍵盤布局研究　8.3 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第9章 多通道家電管理系統(tǒng)　9.1 基于視線和語(yǔ)音的多通道家電管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)　9.2 基于多通道家電管理系統(tǒng)的工效學(xué)研究　9.3 小結(jié)　參考文獻(xiàn)第10章 視線追蹤技術(shù)在界面評(píng)估中的作用　10.1 界面評(píng)估的重要性　10.2 界面評(píng)估的維度　10.3 傳統(tǒng)的界面評(píng)估方法　10.4 利用視線追蹤技術(shù)的界面評(píng)估　參考文獻(xiàn)第11章 進(jìn)一步的眼動(dòng)交互研究　11.1 眉目傳情　11.2 望眼欲穿　參考文獻(xiàn)附錄　附錄1 數(shù)據(jù)表格　附錄2 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語(yǔ)　附錄3 實(shí)驗(yàn)材料　附錄4 自編評(píng)價(jià)量表　附錄5 LevenshteinDistance算法　附錄6 術(shù)語(yǔ)索引表后記

章節(jié)摘錄

　　人機(jī)交互的重要性　　作為一種自動(dòng)的高速計(jì)算工具，計(jì)算機(jī)首先被廣泛應(yīng)用于工程計(jì)算和測(cè)量中，由于計(jì)算機(jī)所具有的自動(dòng)執(zhí)行存儲(chǔ)程序的能力和超強(qiáng)的存儲(chǔ)容量，使其成為取代人腦的“電腦”，從而把人類從繁瑣的勞動(dòng)中解放出來(lái)，投身到更具創(chuàng)造性的活動(dòng)中去。在提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力的同時(shí)，計(jì)算機(jī)還提高了工作質(zhì)量，借助于計(jì)算機(jī)（及網(wǎng)絡(luò)）人們可以快速獲取所需的網(wǎng)絡(luò)資訊；借助于文字排版系統(tǒng)人們可以編排出更加光彩奪目的作品；借助于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)人們可以快速設(shè)計(jì)出更加合理、更加美觀的汽車和服裝；借助于計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序人們可以規(guī)劃自己的日程時(shí)間安排、建立自己的電子賬本等；借助于計(jì)算機(jī)教學(xué)軟件人們可以學(xué)習(xí)和掌握不同的知識(shí)和技能；借助于計(jì)算機(jī)游戲人們可以模擬各種活動(dòng)或角色，豐富自己的業(yè)余生活等?？傊?，計(jì)算機(jī)的發(fā)展不僅可以極大地促進(jìn)科學(xué)的探索，還可以豐富個(gè)人的文化娛樂(lè)生活。上述所提到的各種應(yīng)用系統(tǒng)都離不開(kāi)人機(jī)交互這一話題，而人機(jī)界面的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)在整個(gè)系統(tǒng)研制中所占的比重約為40％～60％，再加上不同人群對(duì)界面的要求不盡相同，因此人機(jī)界面技術(shù)已經(jīng)成為世界各國(guó)軟件工作者著重研究的關(guān)鍵技術(shù)之一?！　∪藱C(jī)交互的研究在計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域引起越來(lái)越大的興趣，逐漸成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。人機(jī)交互在軟件中的地位日益突出，其重要性得到學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的認(rèn)同。在以人為本的理念下，自然和諧而高效的人機(jī)交互相關(guān)理論和技術(shù)，將成為重要的研究課題。從其發(fā)展就可以看出人機(jī)交互對(duì)于新技術(shù)的普及和應(yīng)用具有重要的影響，如在互聯(lián)網(wǎng)普及之前，目前我們已經(jīng)熟知的電子郵件、即時(shí)通信和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)從技術(shù)上講早已比較成熟，但直到瀏覽器的出現(xiàn)，才真正使這些新技術(shù)更貼近人們的生活，可以說(shuō)互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及與人機(jī)界面的突破密不可分，或者說(shuō)人機(jī)界面的革新能夠給人類的生產(chǎn)和生活帶來(lái)巨大的變革。　　隨著物聯(lián)網(wǎng)（Internet 0f things）、信息物理系統(tǒng)（Cyber Physical Systems，CPS）等新概念、新技術(shù)的出現(xiàn)，人機(jī)交互技術(shù)的重要性日益凸顯。設(shè)想一下如果能夠設(shè)計(jì)出不用學(xué)習(xí)（或者只需極少的學(xué)習(xí)）就可以極大地方便用戶使用的人機(jī)交互界面，此舉對(duì)于新技術(shù)和新產(chǎn)品的推廣和市場(chǎng)的占有具有多么深遠(yuǎn)的意義，這也是微軟在人機(jī)交互領(lǐng)域的資金投入力度非常大的原因，這一目標(biāo)也成為計(jì)算機(jī)相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家工同關(guān)注的焦點(diǎn)。

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