儿童自然人机交互技术分析

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1、浙江大学硕士论文儿童人机交互研究概述不但能反映关节的伸屈状态和强度，还能实施反映手势完成过程中手的形状，位置，朝向和运动等信息，因此sEMG信号在手势识别方面具有独特的优势。(3)基于计算机视觉基于视觉的手势识别是利用摄像机采集手势信息并进行识别。该方法的优点是简便易行，并且设备成本低廉，非接触式的人体动作捕获方式可以使交互的自然性和舒适性得到较大改善。但由于计算机视觉技术发展的还不够成熟，目前存在如下问题：遮挡视角问题，背景光线问题。目前主要的识别技术有：HMM隐马尔可夫；神经网络；SVM支持向量机；贝叶斯统计分析理论；模板匹配

2、等三种主流方法的优缺点如表2．2所示，无论是基于SEMG(只是在提出特征信号比较方便，同时也增大了识别算法的正确率)还是计算机视觉，在最后分类识别时都要用到常用的模式识别算法，考虑到儿童的特点，带肌电传感器和数据手套会给他们带来不方便，也不是自然直观的手势交互，几年来，深度数据在模式识别里扮演着越来越重要的作用，因为它不受光照等影响，所以识别率比较高。表2．2手势识别方法总结2．1．2实物界面人类可以通过于生俱来的能力使得自己可以操作有形的物体和理解其具体含义，但是计算机的交互界面没有很好的利用这种本能，不但如此，现在很多儿童教育

3、软件的交互界面还大量充满负责隐喻，因此给儿童人机交互带来阻碍。通过赋予日常生活中的物体数字信息，以用来控制虚拟世界中的物体从而把真实世界和虚拟世界无缝隙地联系起来，即直接将人们在现实生活中与物体、浙江大学硕士论文儿童人机交互研究概述环境的交互动作映射为和信息空间的交互过程的用户界面，就是实物界面的思想。通过这种直接映射，实物界面降低计算机技术的学习门槛，增加交互的自然性。利用实物界面，儿童可以通过选择和放置物理实体直接控制计算机系统。最后，实物界面能促进儿童相互协作，共同完成一个特定的任务。实物就是现实生活中存在的物理教具，比如玩

4、具，学习用品，工具和日常生活中的一切实体等。实物界面TUI能把现实和虚拟两个世界无缝接地联系起来，它屏蔽了传统图标界面GUI的复杂隐喻和交互过程，因此TUI对儿童这类认知能力不成熟的人来说是比较适合的。TuI和GUI的对比如图2．1[12]：左边的图为GUI的模型，里面的con仃01代表的是用鼠标键盘来和计算机交互，但是这种交互方式是难以理解的且不可见的，因此对儿童来说是不适合的；右边的是TUI，其中R印一p表示physicalr印resentation物理代表，即可抓取的物理实体；Rep．d是的d堙italr印resentati

5、on数字代表，表示不可抓取的数字信息，比如说声音，图像等；model表示用可抓取的物理实体去代表不可抓取的计算耦合的底层数字信息；con仃ol表示嵌入在模型中的交互机制。TUI的交互方式是比较直接简单的，因此适合儿童。在TUI中关键是找好Rep_p和Rep—d的对关系，只有这样关系的概念模型简单直接，才是适合儿童的。例如当儿童拿起笔，说明儿童想写字，这里的“笔一写字”就是一种好的概念模型。图2．1GUI和TUI的模型对比实物界面涉及三个关键性的概念：交互式表面、信息和物体的链接，环境反馈。实物操作界面通过以下几种方式实现数字信息的

6、便捷获取：增强现实的物理表面(墙壁、天花板、桌面等)，可抓取的物体(积木块，道具，模型等)以及环境媒体(光照、声音、水流等)[10]。浙江大学硕士论文儿童人机交互研究概述2．2面向儿童的人机交互实例在多通道的交互时代，由于计算机视觉技术的发展和硬件价格的平民化，体感交互已经成为一个方兴未艾的名词。国外比较著名的体感设备有日本的任天堂的Wii和索尼P1aystation，微软鼬nect。这里的体感指的是人身体各部分的姿态包括面部表情。Wii是通过遥控棒来实现用户的手势交互，而Ⅺnect可以真正意义上的实现自然人机交互，因为它无需手持

7、东西，人的身体本身就是交互界面。KlN叮图2．2任天堂Will图2．3微软硒nect普适计算的思想也强调以用户为中心的设计原则，因此也产生了专为儿童设计的实物界面TangibleUserInte渤ces(TUI)。实物界面的思想是[12]：用“原子”来代替“比特”，通过赋予物理实体数字信息，把两个世界的原子和比特无缝隙地耦合起来，起到了用物体去代表和控制计算信息。国外对儿童人机交互的研究开始得比较早，成果也比较多，其中比较成熟的交互系统有以下：(1)PictureThis!(2008)MITMediaLab开发了一个嵌入式玩具可以

8、让儿童自己拍视频PictureThis![1]，该系统采用了手势对象界面gestureobjectmterface，将gestureobject与浙江大学硕士论文儿童人机交互研宄概述taIl2ibleuserinterface对应起来，当儿童拿起一