一种红外多点触摸式双手交互技术

随着人机交互技术由以往的以计算机为中心向以用户为中心发展,新型交互方式成为近年来研究的热点.双手交互作为一种自然的人机交互形式,不但符合人的认知习惯和行为特征,而且能提高计算机输入的带宽.本文研究了一种红外多点触摸的定位技术,识别并描述了双手触摸式交互动作,并建立了双手触摸式交互模型,实验证明了这种交互技术比传统的鼠标操作更加自然直观,大大提高了人机交互的效率.     

基于多指触摸的指挥空间用户操作模型

以未来指挥所中的自然手势交互为应用背景,研究用户操作的概念抽取与表述,提出从语法、语义层次上整合实现用户操作到双手多指触摸交互控制的映射方法。旨在从操作层面上解决多指触摸交互技术融入指挥所人机交互空间的现实问题,为下一步多通道、多模式的人机对话系统开辟新的研究思路。     

基于用户认知能力的自助服务终端界面交互设计方法

大众用户认知能力的多样性问题一直是自助服务终端界面交互设计领域的一大挑战。基于分布式认知理论对自助服务终端界面交互活动进行分析和建模, 确定人机交互过程中交互活动和信息呈现之间的关系, 并在此基础上提出基于用户认知能力的自助服务终端界面交互设计方法。采用这种方法, 设计人员首先要进行用户调研, 识别出需要照顾的用户群体, 然后进行认知能力分析, 建立用户认知负荷模型, 接下来描述用户的交互行为, 确定基本的交互框架, 再运用通用可用性设计方法建立交互设计矩阵, 提出交互设计方案。以酒店自助服务终端为实例, 采用该方法制定设计方案, 通过与传统方法形成的设计方案进行对比, 验证所提设计方法的有效性。这种交互设计方法能够帮助设计人员开发易于大众用户理解和使用的自助服务终端界面, 降低用户的认知负荷, 更好地满足自助服务终端用户的认知多样性需求。     

用户认知驱动的VR自然交互认知负荷研究

针对目前虚拟现实自然交互系统中用户认知负荷难以量化问题,以量化认知负荷为目的,提出一种基于概率神经网络的多通道信息融合模型。首先根据认知理论建立“认知—行为—环境”框架,并在此基础上研究用户认知的数学表征（方法,过程,机理）,构建多通道认知模型;然后将多通道信息融合方法引入虚拟现实自然交互系统,建立一种面向虚拟现实自然交互系统的认知负荷模型;通过VR隧道应急救援系统实验对系统中用户认知进行验证。验证结果表明,具体提出的认知负荷模型具有一定的可行性。     

基于上下文推理的指挥所业务交互研究

基于指挥所操作业务的应用需求,定义适用于指挥所中人机交互的上下文信息。在选取该上下文信息的过程中,利用OWL语言完成指挥所业务上下文描述,建立交互信息上下文感知模型。运用SWRL逻辑规则对交互信息上下文进行推理,获得业务交互过程中高层上下文语义后进行自适应调整。以一个师指挥所作战指挥业务想定为例,说明计算机通过用户交互位置和上级指令上下文信息进行调整,从而满足当前用户的交互位置和交互业务。     

基于认知广度和深度的个性化信息检索模型

受心理学激活-扩散模型的启发,提出了在领域本体基础上的用户认知结构模型。该模型依据用户提供的认知中心,一方面,根据领域本体中概念之间的语义相关性推导出用户的认知范围;另一方面,根据概念之间的语义相关度刻画出用户的认知深度。从认知范围和认知深度两方面,描述用户对某领域知识的认知结构。实验结果表明,该模型与通用本体模型相比,具有较高的查准     

基于用户交互模型的会员网站每日活跃用户量分析

现有的网站往往向注册用户提供服务,而网站中的每日活跃用户量往往决定着网站建设的成败。为了描述网站中每日活跃用户的动态变化,本文将用户在网站上的交互行为分为响应、扩散和衰落三种类型,并提出了一种基于用户交互模型的每日活跃用户量模型。通过响应、扩散和衰落三种交互行为的定义,进一步推导出每日活跃用户随着时间的变化率。通过对每日活跃用户随着时间的变化率进行分析得到如下结论,当网站中用户的响应概率小于衰落概率时网站的活跃用户将趋向于0,反之活跃用户趋于某个固定的常数。大量的真实数据实验表明,不论网站自身的运营是否成功,本文提出的方法都可以很好的描述网站的每日活跃用户数量及其发展趋势,这对于网站的建设和维护具有重要的指导意义。     

行为导向的信息交互设计研究

以用户行为模型为切入点,指出在进行信息架构的时候除了关心信息展示的同时还要关注用户的心理与目标。将用户行为融入交互设计,进而分析行为引导对信息交互设计的价值以及表现形式。利用信息交互体现出行为过程、行为目标对信息交互的映射、用户认知对行为指导的特点,将用户行为过程转化为设计元素应用于交互设计中,从而探索出设计指导原则。     

智能用户界面的发展及趋势

智能用户界面是致力于改善人机交互的高效率、有效性和自然性的人机界面。它通过表达、推理，并按照用户模型、领域模型、任务模型、谈话模型和媒体模型来实现人机交互。本文首先介绍了人机交互的基本内容，然后从用户和用户需求的多样化以及技术的变化为线索介绍了智能用户界面的发展，给出了智能用户界面的体系结构，总结了当前智能用户界面的主要研究课题。最后，简要介绍了智能用户界面当前的研究热点。未来的用户界面不仅能够通过认知因素来了解用户，也能够从非认知因素方面感知和理解用户。随着新的交互方式的出现和技术的更进一步发展，人们将很难区分当前进行的交互是人-机交互，还是人-人交互。     

融合改进强化学习的认知无线电抗干扰决策算法

针对认知无线电环境中认知用户易受到干扰的问题,研究了具有跳频功能的认知用户与智能感知功能的干扰器之间的相互作用。为了充分利用无线电频谱资源,在综合考虑信道选择和功率分配的基础上,设计了以认知用户的频谱能效性能为参考标准的效用函数,并将改进强化学习算法融入认知学习决策引擎中。决策算法通过将认知环境与决策引擎的交互建模为强化学习中环境与智能体的交互,探索最大的动作奖励反馈给认知决策引擎,在交互过程中得到自适应的优化策略选择。仿真结果表明,提出的算法能够较快速地收敛,选择的策略能够有效地优化认知用户在干扰情况下的性能,比随机策略的性能提高50%以上。     

Relative role of merging and two-handed operation on command selection speed

This paper examines the influence of two interface characteristics on command selection speed: the integration of command selection with direct manipulation (merging), and two-handed operation. We compared four interaction techniques representing combinations of these characteristics (Marking Menu, Two-handed Tool Palette, Toolglass, and Control Menu). Results suggest that the one-handed techniques selected for the present study produced a speed advantage over two-handed techniques, whereas the influence of merging was task dependent. A follow-up study examining Bimanual Marking Menu suggests that the performance of two-handed techniques may be reduced due to a split in visual attention required for certain techniques. Taken together, these findings have important implications for the design of command selection mechanisms for pen-based interfaces.     

双手交互界面研究进展

用户界面的发展趋势已经从“以技术为中心”发展为“以用户为中心”的新阶段,双手交互作为适应这种趋势的一种主要界面形式,以其自然直观等特点逐渐受到人们重视．系统地阐述了这种界面的研究现状,从双手操作的行为学和心理学基础出发,由实验评估总结出双手交互界面的基本设计准则,分类比较几种典型的交互技术,最后指出了存在的问题和下一步的研究方向．     

安全态势感知系统中攻击预测的认知模型

本文首先提出了攻击的分层认知模型，并采用引入时间和空间因素的LAMBDA逻辑表达方法对攻击行为认知的方法进行了描述，然后对攻击过程的认知提出了形式化的描述方法，最后给出了分层认知模型在安全态势感知系统中的应用步骤。     

面向情境的移动应用研发

移动网络的出现极大推进普适计算发展,智能设备成为生活、工作不可缺少的部分,形成个体随时、随地在线状态,显具身和情境性,形成应用研发新环境,为软件设计理论、方法、技术等层面创新提供条件。基于被誉为认知科学二次革命的具身、分布认知等新思想,情境、认知将成为移动应用创新切入点,为情境矢量化,认知大数据处理提供理论;移动情境是Agent生存数字空间,其设计思想、方法、矢量化技术直接关系到服务品质。以物流行业移动应用为例,阐述物流情境矢量化架构,认知动力系统结构。     

混合增强视觉认知架构及其关键技术进展

智能视觉系统虽然在大规模信息的特征检测、提取与匹配等处理上具备一定优势，但是在深层次认知上仍存在不确定性和脆弱性，尤其是针对视觉感知基础上的视觉认知任务，相关数理逻辑和图像处理方法并未实现质的突破，智能算法难以取代人类执行较为复杂的理解、推理、决策和学习等操作。为助力智能视觉感知和认知技术的进一步发展，本文总结了混合增强智能在视觉认知领域的应用现状，给出了混合增强视觉认知的基本架构，并对可纳入该架构下的应用领域及关键技术进行了综述。首先，在分析智能视觉感知内涵和基本范畴的基础上，融合人的视觉感知与心理认知，探讨混合增强视觉认知的定义、范畴及其深化过程，对不同的视觉信息处理阶段进行对比，进而在分析相关认知模型发展现状的基础上，构建混合增强视觉认知的基本框架。该架构不仅可依靠智能算法进行快速地检测、识别、理解等处理，最大限度地挖掘"机"的计算潜能，而且可凭借适时、适当的人工推理、预测和决策有效增强系统认知的准确性和可靠性，最大程度地发挥人的认知优势。其次，分别从混合增强的视觉监测、视觉驾驶、视觉决策以及视觉共享等4个领域探讨可纳入该架构的代表性应用及存在的问题，指出混合增强视觉认知架构是现有技术条件下能够更好地发挥计算机效能、减轻人处理信息压力的方式。最后，基于高、中、低计算机视觉处理技术体系，分析混合增强视觉认知架构中部分中高级视觉处理技术的宏观、微观关系，重点综述可视化分析、视觉增强、视觉注意、视觉理解、视觉推理、交互式学习以及认知评估等关键技术。混合增强视觉认知架构有助于突破当前视觉信息认知"弱人工智能"的瓶颈，将有力促进智能视觉系统向人机深度融合方向发展。下一步，还需在纯粹的基础创新、高效的人机交互、柔性的连接通路等方面开展更加深入的研究。     

桌面虚拟现实环境下的双手交互技术

面向桌面虚拟环境,在分析通用交互设备特点的基础上,提出了具有广泛适用性的双手交互的设备组合;根据虚拟现实通用交互任务的需求,结合设备特点,提出了为左、右手设备分配不同的子任务的策略;组合不同的单手交互技术,提出了包括基于辅助平面的双手交互等3个适用于典型桌面设备组合的双手交互技术;开发了双手交互技术工具箱,并进行了应用验证.     

基于Haptic技术的盲人路径诱导辅具应用研究现状

触觉(Haptic)技术信息表达是一种有效的人机交互模式和信息传递方式,并作为信息传递的重要通道用于盲人导航/路径诱导辅具领域,弥补了在特定条件下声音的缺点与不足。对盲人导航/路径诱导辅具总体情况进行了概述;结合空间认知介绍了基于Haptic技术的盲人导航/路径诱导辅具研究现状与应用;分析了基于Haptic技术的盲人导航/路径诱导辅具在今后的发展趋势和存在的问题,并讨论了应用前景。     

基于情感-时空信息的机器人服务自主认知及个性化选择

为了提高机器人的人机交互能力,针对家庭服务机器人在认知服务任务时往往忽略用户情感因素的弊端,提出了以用户情感为核心的机器人服务任务自主认知方法以及个性化服务选择策略.首先,利用智能空间本体技术结合用户情感状态与时间空间信息建立情感-时空本体模型,消除智能空间中的信息异构性.在此基础上,将与情感-时空相关的服务规则库编码并训练BP（逆向传播）神经网络构建推理机,将实时更新的智能空间信息与神经网络相匹配,推理出机器人需要执行的服务,实现机器人对以用户情感为核心的服务任务自主认知.最后,将用户情感状态作为执行服务的奖惩反馈信号,对服务集合中的子类服务进行动态的偏好度调节,完成有针对性的服务选择.仿真结果表明,基于该方法能够实现以用户情感为核心的机器人服务任务自主认知,同时可以根据用户偏好变化提供个性化的服务,有效提高了家庭服务机器人的智能性和灵活性,增强了用户的服务体验.     

Tangible props for scientific visualization: concept, requirements, application

In this paper, we explore the use of printed tangible props as input devices for scientific visualization. Three-dimensional printing technology is used to create a physical representation of data. The object is then used as a tangible input prop, which exactly matches the data. In addition, two-handed interaction with a stylus is performed on the prop without the use of buttons, instead relying on the detection of contact between the stylus and the prop through precise calibration and tracking. This allows the sense of touch to be harnessed to create a more efficient and natural interaction method for scientific visualizations in virtual and augmented reality. We explain the concept of tangible props and where it can be applied. We also consider the technical requirements of systems using such props. Finally, we present our example application, which uses printed tangible props for interactive measurement of marine coral data. The use of tangible props is found to improve the usability of the application.