一 : 人机交互论文
可穿戴计算机人机交互界面的设计 学院：计算机科学与技术学院班级：本09软件02班姓名：皮志刚学号：20094350229
摘要：人机交互技术是指通过计算机输入、输出设备, 以有效的方式实现人与计算机对话的技术。现在多数软件的交互设备还限制在鼠标、键盘、触摸屏、显示器等基本的输入输出设备上，为了是用户更加方便快捷地进行操作，现在需要一些新型的交互设备，它将人们现实中的感觉和虚拟环境完美地结合起来，让操作者有种身临其境的感觉，更加方便了人和计算机之间的信息交流。
关键词：人机交互交互设备计算机
Abstract：Human computer interaction is through the computer input and output equipment to the effective way to realize people and computertechonology of dialogue.Now most software interactive devices also limit in the mouse,keyboard,touchscreen,display,and other basic input and output devices,in order to is more convenient for users to operation,now need some new interactive devices,it will people the reality of feeling and virtual environment perfect combination,and let the operator have a vivid sence,more convenient between man and computer information exchange.
Keywords:human interaction interactive computer equipment computer
人机交互界面, 是系统面向用户的部分, 用户通过人机交互界面与系统交流, 是计算机系统向用户提供的综合操作环境, 是计算机系统的重要组成部分。而自适应人机界面的设计基于这样的假设, 即计算机系统能够通过评价用户的操作行为及环境状态, 使自己适合用户的期望和任务要求, 从而打破计算机和用户之间的通讯障碍。可穿戴计算机是一类超微型、可穿戴、人机最佳结合与协同!的移动信息系统。穿戴计算技术打破了传统的交互模式, 使人和计算机成为一体, 提高了人的整体交互和计算能力。它提供了一种无处不在的计算和无时不有的交互方式。
1. 传统的人机交互界面与自适应人机交互界面
传统的人机交互界面是以窗口系统为核心,使用键盘和鼠标作为输入设备，用户基本只能使用手来作为交互通道输入信息，通过视觉通道来获取信息。传统的用户界面的设计与描述是基于嵌入方式进行的，应用程序设计人员在设计软件时，是按功能及界面两方面要求混合编写用户界面和应用功能两部分程序。这种开发方式忽略了用户界面的个性，使程序复杂化，可维护性差。在这种界面模式中, 人只是被动的接受设计交互界面，界面一旦形成，对于任何用户，在任何场合下，都不能随意发生更改。
自适应人机交互界面是以用户模型的获取和应用为基础、使其行为适应于个体用户的一个交互系统。它能够动态适应当前用户和当前任务，为用户提供与手边任务和用户背景知识相关的信息, 减少信息过载，辅助用户快速达到目标。
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2. 应用场景分析
由于制造水平的不断提高，现代工业设备越来越复杂和精密，在设备维护过程和故障诊断过程中，可穿戴计算机在现场工作维护中越来越广泛使用，现场工作人员需要通过外部设备检测当前设备是否运行正常。当设备出现异常状况时，现场工作人员通过外部设备获取故障设备的信息，在获取设备信息后，要根据当前信息资源量来合理安排界面，如当前任务需要工作人员与后台专家进行音视频，同时需要打开维护指导等；在设备检测过程中，当进入一个新的工作场景时，通过外部设备搜索到与当前工作任务相关的资料，此时需要对当前界面进行更新。在上述各种工作场景下，工作人员由于场地或场景的限制，无法或不适合手动来改变界面，需要一种能自动更新界面的机制。在此机制下，可穿戴计算机能根据当前界面的资源量与当前任务所需资源量进行合理安排界面，实现即能重点突出，又能合理安排其它各可能需要的界面，同时还可以兼顾工作人员的界面使用习惯。
3. 可穿戴计算机的自适应人机交互界面的模型与具体实现
3.1 模型
采用FIP ( Function, Interior, Presentation)模型，它为建立界面和描述界面提供了宏观体系结构指导。FMP利用功能模型( F )和对象模型(O)捕捉与界面相关的功能和数据信息，用交互模型(M)表达这些信息和控制关系。然后依据交互模型的描述，利用表示模型(P)建立内部对象和外部显示元素的对应关系，安排界面布局，从而指导实现用户界面的自动生成。
FIP 模型由三个部分组成: Function功能模型、Interior内部模型、Presentation表示模型。三者之间的关系如图1所示。
Function部分处理的是由用户参与的功能部分，表示的是界面的功能构成。通过Functio的分析，可以明确界面要完成的功能，功能之间的关系，并确定对数据信息的需求。另外，界面所实现的各种功能通常有着紧密的联系，通过功能之间的关系Function确定了界面功能的范围，给出了用户界面的轮廓。
图 1
F IP 模型
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Interior体现了界面的内在模型，表达了界面元素之间的内在逻辑关系。考虑到对象自身的特性和对象间关系与其外部表现形式是密切相关的，同时为了复杂用户界面描述的需要， Interior利用增加对象属性和对象间关系扩充了对象模型，通过它与Interior 的交互，从对象的角度表达了数据的内部形式和外在表现及其之间的关系。这样一来，通过综合Model 确定的界面轮廓、界面功能以及对象模型描述的数据和显示信息，利用Interior中的交互模型描述它们之间的交互，就可以完整地表达界面的抽象形式。
Presentation是模型的显示部分，它根据内部模型和用户对数据的展示和操作要求给出界面的布局。设计界面布局时，除了视觉效果外，还应考虑用户的心理反应，为此论文提出了界面模板的概念。通过模板的选择，用户参与界面的设计过程，选取自己喜欢的界面风格和界面布局。设计界面布局时，要求界面上同类或相关的信息聚集在一起，并保持相应的关联和连动控制关系，不同种类和重要性的信息应该占据相应的位置，交互模型中描述的这些信息为界面模板的设计提供了理论支持，为用户的选择限定了合适的范围。
3.2 具体实现
本文在借鉴已有研究成果的基础上，在人机工程学的基础上结合 XML技术使用JAVA语言实现在可穿戴计算机上适用的自适应人机交互界面。研究的方案基本如下：
如图2所示，该方案主要包括用户知识库、界面组件库、交互元素、功能分析、界面资源、资源描述包、推理机制来组成。其核心思想是在狭小空间维护现场设备时，通过已设定的界面元素包、资源描述包及用户的需求，经过推理机制推理后，得出能使设备维护人员高效地完成工作的界面。
图 2
界面组件库是由一系列用于描述各种界面元素外观、特征、行为的组件，它是实现可穿戴计算自适应人机交互界面的基础。我们在构造界面组件库时，首先对所有界面元素的外观、特征、行为进行分析，提炼它们的共性，并划分出类型和层次；然后采用面向对象的思想，用不同层次的类对它们进行描述，通过继承维护共性界面元素的外观是通过绘制而成，每个组件从其父类继承绘制方法，可获得标准、统一的视觉效果；同时，组件还提供自画接口，可通过接口重载的方式扩充绘制风格，界面元素的行为是通过人机之间的交互实现的，而交互的通道就是消息(如鼠标移动消息、点击消息、键盘击键消息等)
，在界面组件中，通过消息的映射、筛选、
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响应、转发等操作处理，可以管理和扩充界面元素的交互方法和能力。
用户知识库中存放关于用户个人的相关信息，整体的界面风格喜好，如采用菜单式或是问答式等；对话风格喜好，如逐级弹出式或表格式等；用户菜单风格喜好，如固定式或弹出式等；界面颜色风格喜好，是冷色调或是暖色调。除此外用户知识库内还存放着系统根据用户以前使用记录来自动生成用户的相关信息，如根据用户使用帮助的频率来安排帮助信息在界面中出现的位置。
使用 XML 语言对各文件进行描述, 下例为
使用 XM L 对图片文件的描述
< name>文件名</name>
< type>类型< / type>
< size>图片大小< / size>
<locat ion>位置</ location>
在这个描述过程中，主要是对各种类型的文件属性，所点空间及所占系统资源等的描述。根据这种描述在显示给现场工作人员时可以根据当前的界面资源来合理安排界面，对于图像文件，如果当前任务需要的界面资源大于当前界面能给的资源时，则可能压缩部分资源，比如将图片按某种比例进行压缩后再显示出来。如果是音频文件时，可以将音频文件自动改为不影响效果的但占用资源较小的文件形式来显示。
用户根据选择当前任务需求进行交互: 1、交互按钮，下列按钮在实际过程中处于隐藏状态，只有当用户需要切换任务时将鼠标移至按钮栏时才显示；2、文件列表，在文件列表中选择需要使用到的文件。根据交互信息统计当前任务所需要用到的功能细节，从而向系统发出信息。通过J2SDK中的A P I函数检测当前界面所占资源，包括界面空间，当前界面组件在系统中所占内存资源、所占存储资源，所占处理器资源，通过检测这一系列资源后再合理安排当前所需界面资源与所剩资源之间的关系。
通过当前用户的需求，通过适配器在界面组件库中找到最适合当前的工作界面, 然后再查找当前用户需要的文件包以及用户信息库，通过以上信息，结合自适应算法得到可穿戴计算机的自适应人机交互界面。
可穿戴计算机自适应人机交互界面的工作流程：用户通过自己账号进入系统，系统根据用户知识库中搜索与用户名匹配的信息，再根据用户需求调用界面组件库中的相关组件，综合当前界面所占资源及需求中所占资源来根据推理机制来自动安排界面。如假设当前界面上为如下界面组件，视频显示组件，维修指导组件，而当前任务需要在查看维修指导时查看设备技术的规范，此时系统根据用户的需求将当前窗口进行重新调整，同时自动将当前暂时不需要的视频组件进行隐藏。在此处主要实现信息资源组织的自适应, 能够改变自适应界面模式。
4 参考文献：
【1】 孟祥旭，《人机交互基础教程(第2版)》
【2】 扶爱名，《可穿戴计算机人机交互界面在设备维护应用中的研究》
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二 : 人机交互论文
61阅读/ www.61k.net
可穿戴计算机人机交互界面的设计 学院：计算机科学与技术学院班级：本09软件02班姓名：皮志刚学号：20094350229
摘要：人机交互技术是指通过计算机输入、输出设备, 以有效的方式实现人与计算机对话的技术。(www.61k.com）现在多数软件的交互设备还限制在鼠标、键盘、触摸屏、显示器等基本的输入输出设备上，为了是用户更加方便快捷地进行操作，现在需要一些新型的交互设备，它将人们现实中的感觉和虚拟环境完美地结合起来，让操作者有种身临其境的感觉，更加方便了人和计算机之间的信息交流。
关键词：人机交互交互设备计算机
Abstract：Human computer interaction is through the computer input and output equipment to the effective way to realize people and computertechonology of dialogue.Now most software interactive devices also limit in the mouse,keyboard,touchscreen,display,and other basic input and output devices,in order to is more convenient for users to operation,now need some new interactive devices,it will people the reality of feeling and virtual environment perfect combination,and let the operator have a vivid sence,more convenient between man and computer information exchange.
Keywords:human interaction interactive computer equipment computer
人机交互界面, 是系统面向用户的部分, 用户通过人机交互界面与系统交流, 是计算机系统向用户提供的综合操作环境, 是计算机系统的重要组成部分。而自适应人机界面的设计基于这样的假设, 即计算机系统能够通过评价用户的操作行为及环境状态, 使自己适合用户的期望和任务要求, 从而打破计算机和用户之间的通讯障碍。可穿戴计算机是一类超微型、可穿戴、人机最佳结合与协同!的移动信息系统。穿戴计算技术打破了传统的交互模式, 使人和计算机成为一体, 提高了人的整体交互和计算能力。它提供了一种无处不在的计算和无时不有的交互方式。
1. 传统的人机交互界面与自适应人机交互界面
传统的人机交互界面是以窗口系统为核心,使用键盘和鼠标作为输入设备，用户基本只能使用手来作为交互通道输入信息，通过视觉通道来获取信息。传统的用户界面的设计与描述是基于嵌入方式进行的，应用程序设计人员在设计软件时，是按功能及界面两方面要求混合编写用户界面和应用功能两部分程序。这种开发方式忽略了用户界面的个性，使程序复杂化，可维护性差。在这种界面模式中, 人只是被动的接受设计交互界面，界面一旦形成，对于任何用户，在任何场合下，都不能随意发生更改。
自适应人机交互界面是以用户模型的获取和应用为基础、使其行为适应于个体用户的一个交互系统。它能够动态适应当前用户和当前任务，为用户提供与手边任务和用户背景知识相关的信息, 减少信息过载，辅助用户快速达到目标。
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人机交互论文 人机交互论文
2. 应用场景分析
由于制造水平的不断提高，现代工业设备越来越复杂和精密，在设备维护过程和故障诊断过程中，可穿戴计算机在现场工作维护中越来越广泛使用，现场工作人员需要通过外部设备检测当前设备是否运行正常。[www.61k.com）当设备出现异常状况时，现场工作人员通过外部设备获取故障设备的信息，在获取设备信息后，要根据当前信息资源量来合理安排界面，如当前任务需要工作人员与后台专家进行音视频，同时需要打开维护指导等；在设备检测过程中，当进入一个新的工作场景时，通过外部设备搜索到与当前工作任务相关的资料，此时需要对当前界面进行更新。在上述各种工作场景下，工作人员由于场地或场景的限制，无法或不适合手动来改变界面，需要一种能自动更新界面的机制。在此机制下，可穿戴计算机能根据当前界面的资源量与当前任务所需资源量进行合理安排界面，实现即能重点突出，又能合理安排其它各可能需要的界面，同时还可以兼顾工作人员的界面使用习惯。
3. 可穿戴计算机的自适应人机交互界面的模型与具体实现
3.1 模型
采用FIP ( Function, Interior, Presentation)模型，它为建立界面和描述界面提供了宏观体系结构指导。FMP利用功能模型( F )和对象模型(O)捕捉与界面相关的功能和数据信息，用交互模型(M)表达这些信息和控制关系。然后依据交互模型的描述，利用表示模型(P)建立内部对象和外部显示元素的对应关系，安排界面布局，从而指导实现用户界面的自动生成。
FIP 模型由三个部分组成: Function功能模型、Interior内部模型、Presentation表示模型。三者之间的关系如图1所示。
Function部分处理的是由用户参与的功能部分，表示的是界面的功能构成。通过Functio的分析，可以明确界面要完成的功能，功能之间的关系，并确定对数据信息的需求。另外，界面所实现的各种功能通常有着紧密的联系，通过功能之间的关系Function确定了界面功能的范围，给出了用户界面的轮廓。
图 1
F IP 模型
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人机交互论文 人机交互论文
Interior体现了界面的内在模型，表达了界面元素之间的内在逻辑关系。［www.61k.com]考虑到对象自身的特性和对象间关系与其外部表现形式是密切相关的，同时为了复杂用户界面描述的需要， Interior利用增加对象属性和对象间关系扩充了对象模型，通过它与Interior 的交互，从对象的角度表达了数据的内部形式和外在表现及其之间的关系。这样一来，通过综合Model 确定的界面轮廓、界面功能以及对象模型描述的数据和显示信息，利用Interior中的交互模型描述它们之间的交互，就可以完整地表达界面的抽象形式。
Presentation是模型的显示部分，它根据内部模型和用户对数据的展示和操作要求给出界面的布局。设计界面布局时，除了视觉效果外，还应考虑用户的心理反应，为此论文提出了界面模板的概念。通过模板的选择，用户参与界面的设计过程，选取自己喜欢的界面风格和界面布局。设计界面布局时，要求界面上同类或相关的信息聚集在一起，并保持相应的关联和连动控制关系，不同种类和重要性的信息应该占据相应的位置，交互模型中描述的这些信息为界面模板的设计提供了理论支持，为用户的选择限定了合适的范围。
3.2 具体实现
本文在借鉴已有研究成果的基础上，在人机工程学的基础上结合 XML技术使用JAVA语言实现在可穿戴计算机上适用的自适应人机交互界面。研究的方案基本如下：
如图2所示，该方案主要包括用户知识库、界面组件库、交互元素、功能分析、界面资源、资源描述包、推理机制来组成。其核心思想是在狭小空间维护现场设备时，通过已设定的界面元素包、资源描述包及用户的需求，经过推理机制推理后，得出能使设备维护人员高效地完成工作的界面。
图 2
界面组件库是由一系列用于描述各种界面元素外观、特征、行为的组件，它是实现可穿戴计算自适应人机交互界面的基础。我们在构造界面组件库时，首先对所有界面元素的外观、特征、行为进行分析，提炼它们的共性，并划分出类型和层次；然后采用面向对象的思想，用不同层次的类对它们进行描述，通过继承维护共性界面元素的外观是通过绘制而成，每个组件从其父类继承绘制方法，可获得标准、统一的视觉效果；同时，组件还提供自画接口，可通过接口重载的方式扩充绘制风格，界面元素的行为是通过人机之间的交互实现的，而交互的通道就是消息(如鼠标移动消息、点击消息、键盘击键消息等)
，在界面组件中，通过消息的映射、筛选、
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人机交互论文 人机交互论文
响应、转发等操作处理，可以管理和扩充界面元素的交互方法和能力。［www.61k.com]
用户知识库中存放关于用户个人的相关信息，整体的界面风格喜好，如采用菜单式或是问答式等；对话风格喜好，如逐级弹出式或表格式等；用户菜单风格喜好，如固定式或弹出式等；界面颜色风格喜好，是冷色调或是暖色调。除此外用户知识库内还存放着系统根据用户以前使用记录来自动生成用户的相关信息，如根据用户使用帮助的频率来安排帮助信息在界面中出现的位置。
使用 XML 语言对各文件进行描述, 下例为
使用 XM L 对图片文件的描述
< name>文件名</name>
< type>类型< / type>
< size>图片大小< / size>
<locat ion>位置</ location>
在这个描述过程中，主要是对各种类型的文件属性，所点空间及所占系统资源等的描述。根据这种描述在显示给现场工作人员时可以根据当前的界面资源来合理安排界面，对于图像文件，如果当前任务需要的界面资源大于当前界面能给的资源时，则可能压缩部分资源，比如将图片按某种比例进行压缩后再显示出来。如果是音频文件时，可以将音频文件自动改为不影响效果的但占用资源较小的文件形式来显示。
用户根据选择当前任务需求进行交互: 1、交互按钮，下列按钮在实际过程中处于隐藏状态，只有当用户需要切换任务时将鼠标移至按钮栏时才显示；2、文件列表，在文件列表中选择需要使用到的文件。根据交互信息统计当前任务所需要用到的功能细节，从而向系统发出信息。通过J2SDK中的A P I函数检测当前界面所占资源，包括界面空间，当前界面组件在系统中所占内存资源、所占存储资源，所占处理器资源，通过检测这一系列资源后再合理安排当前所需界面资源与所剩资源之间的关系。
通过当前用户的需求，通过适配器在界面组件库中找到最适合当前的工作界面, 然后再查找当前用户需要的文件包以及用户信息库，通过以上信息，结合自适应算法得到可穿戴计算机的自适应人机交互界面。
可穿戴计算机自适应人机交互界面的工作流程：用户通过自己账号进入系统，系统根据用户知识库中搜索与用户名匹配的信息，再根据用户需求调用界面组件库中的相关组件，综合当前界面所占资源及需求中所占资源来根据推理机制来自动安排界面。如假设当前界面上为如下界面组件，视频显示组件，维修指导组件，而当前任务需要在查看维修指导时查看设备技术的规范，此时系统根据用户的需求将当前窗口进行重新调整，同时自动将当前暂时不需要的视频组件进行隐藏。在此处主要实现信息资源组织的自适应, 能够改变自适应界面模式。
4 参考文献：
【1】 孟祥旭，《人机交互基础教程(第2版)》
【2】 扶爱名，《可穿戴计算机人机交互界面在设备维护应用中的研究》
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三 : 三元交互决定论
三元互交决定论61阅读| 精彩专题| 最新文章| 热门文章| 苏ICP备13036349号-1