人机交互相关知识思维导图
U630244446
2023-04-01
人机交互
交互技术
人机
人机交互相关知识介绍
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思维导图大纲
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中心主题思维导图模板大纲
一、绪论
什么是人机交互
是指关于设计、评价和实现人们使用的交互式计算机系统，并围绕相关的主要现象进行研究的学科
重点：交互式计算机系统
主要研究：人与计算机之间的信息交换（人-->计算机&计算机-->人）
人机交互是一门综合学科，它与认知心理学、人机工程学、多媒体技术、虚拟现实技术等密切相关。其中，认知心理学与人机工程学是人机交互技术的理论基础，而多媒体技术、虚拟现实技术与人机交互是相互交叉和渗透的。
研究内容
人机交互界面的表示模型与设计方法
一个交互界面的优劣直接影响到软件开发的成败
可用性分析与评估
关系到是否达到用户期待的目标，效率和便捷性
多通道交互技术
视觉、听觉、触觉、力觉等多通道信息
认知与智能用户界面
最终目标是使人机交互和人-人交互一样自然方便
群件
为群组协同工作提供计算机支持的协作环境，涉及信息传递、共享等
Web设计
重点研究Web界面的信息交互模型和结构，Web界面设计的基本思想和原则等
移动界面设计
移动计算、普适计算等技术对人机交互技术提出了更高的要求，面向移动应用的界面设计已成为人机交互技术研究的一个重要内容
发展历史
命令行界面交互阶段
第一代人机界面。计算机的使用者看作操作员，输入数据和命令信息，界面输出以字符为主。缺乏自然性。
图形用户界面交互阶段
GUI的特点是桌面隐喻、WIMP技术、直接操纵和“所见即所得”（WYSIWYG）
自然和谐的人机交互阶段
多通道交互
手写、笔试交互、语音识别、语音合成、数字墨水、视线跟踪技术，触觉通道
情感结算
实现智能有感情
虚拟实现
VR，以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视、听、触等方面高度近似的数字化环境。
智能用户界面
IUI，致力于达到人机交互的高效率、有效性和自然性的人机界面
自然语言理解
NLP，让计算机理解自然语言的一种技术
应用
工业
光学跟踪系统、力反馈系统、工业仿真系统平台
教育
沉浸式的虚拟世界系统、主动式立体眼镜
军事
头盔显示器HMD
文化娱乐
地面式互动投影系统、操作手柄、三维立体电视节目
体育
运动捕捉技术
生活
方向/距离/环境光线传感器、语言控制功能、人脸表情识别技术
二、感知和认知基础
人的感知
视觉
眼睛接受光线，转化为电信号
立体视觉依据两眼间的视交叉使得用户感知深度
视敏度
亮度和色彩
视错觉
夸大水平线
颜色模型
RGB
红绿蓝，原点为黑色，在黑色的基础上叠加颜色
CMYK
红、绿、蓝、品红、青、黄，在白色中减去某种颜色来定义
HSV
CIE
视觉感知可以分为两个阶段：受到外部刺激接收信息阶段和解释信息阶段
视觉感知特点
眼睛和视觉系统的物理特性决定了人类无法看到某些事物
视觉系统进行解释处理信息时可对不完全信息发挥一定的想象力
听觉
接受刺激，把刺激信号转化为神经兴奋，并加工，传给大脑
音调和响度
声波频率决定的听觉特性
声音掩蔽
一个声音由于同时起作用的其他声音的干扰而使听觉阀限上升
听觉定位
利用两耳听到的声音的混响时间差和混响强度差
听觉适应和听觉疲劳
人类听觉系统对声音的解释可帮助设计人机交互界面中的语音界面
触觉和力觉
温度感受器-冷热
伤害感受器-疼痛
机械刺激感受器-压力
VR通过各种手段刺激人体表面的神经末梢，是有身临其境的接触感
实验表明，人的手指的触觉敏感度是前臂的触觉敏感度的10倍
力觉感知一般是指皮肤深层的肌肉、肌腱和关节运动感受到的力量感和方向感。
例如用户感受到的物体重力、方向力和阻力等
内部感觉
内部感觉是指反应机体内部状态和内部变化的感觉
内部感觉包括
体位感觉
人的体位感知器可以分为三种
快速适应感受器-感受四肢在某个方向的运动
慢速适应感受器-感受身体的移动和静态的位置
位置感受器-感受人的一条胳膊或腿在空间的静止位置
深度感觉
关节、骨、腱、肌肉等
内脏感觉
内脏
刺激强度与感知大小间的关系
感官与交互体验
视觉呈现
听觉反馈
真切的触感
嗅觉设计
知觉的特性
选择性
有选择把某个事物作为对象
分化对象和背景的选择性是知觉最基本的特性，背景往往衬托着、弥漫着、扩展着，对象往往轮廓分明、结构完整
整体性
感知为统一整体
当一个残缺不全的部分呈现到眼前时，人脑中的神经联系马上被激活，从而把知觉对象补充完整。
理解性
利用过去所获得的有关知识经验，对感知对象进行加工理解，以概念形式表示
恒常性
客观条件在一定范围改变时，知觉映像在相当程度上保持稳定
认知过程与交互设计原则
认知是人们在进行日常活动时发生于头脑中的事情，它涉及认知处理，如思维、记忆、学习、幻想、决策、看、读、写和交谈等
Norman 把认知划分为两个模式
经验认知：有效、轻松地观察、操作和响应周围的事件，它要求具备某些专门知识并达到一定的熟练程度，如使用Word字处理系统编辑文档等
思维认知：涉及思考、比较和决策，是发明创造的来源，如设计创作等
认知过程
感知和识别
人们可以使用感官从环境中获取信息，并把它转变为对物品、事件、声音和味觉的体验。
注意
功能
选择
保持
对活动的调节和监督功能
品质
广度
稳定性
分配
转移
记忆
记忆就是回忆各种知识以便采取适当的行动
问题解决
问题解决是由一定的情景引起的，按照一定的目标，应用各种认知活动、技能等，经过一系列的思维操作，使问题得以解决的过程
语言处理
阅读、说话和聆听这三种形式的语言处理具有一些相同和不同的属性。相似性之一是，不论用哪一种形式表示，句子或短语的意思是相同的。但是，人们对阅读、说话和聆听的难易有不同的体会
影响认知的因素
情感
情感因素会影响人的感知和认知能力。如积极的情感会使人的思考更有创造性、解决复杂问题的能力更强，而消极的情感使人的思考更加片面，还会影响其他方面的感知和认知能力
个体差异
个性差异可能是长期的，如性别、体力和智力水平；也可能是短期的，如压力和情感因素对人的影响；还可能是随时间变化的，如人的年龄等
动机和兴趣
如果个体从事感兴趣的活动，往往会激发更为积极的认知过程，有利于增加探索活动并提升认知评价
概念模型和对概念模型的认知
概念模型
用户能理解的有关于系统的描述，用一组构思和概念，描述系统做什么，如何运作，外观如何
对概念模型的认知
概念模型
一个系统能够做到让用户感到满意，除了在设计开始阶段建立一个好的概念模型以外，还应该考虑如何根据人的认知特点，提供多种手段，使用户能尽快理解关于系统外观及行为即概念模型的构思
三个相互联系的概念模型
设计模型
设计师设想的模型，说明系统如何运作
系统映像
系统实际上如何运作
用户模型
用户如何理解系统的运作
思维模型
外部世界的某些因素在人脑中的反映
人们在学习和使用系统的过程中，积累了有关如何使用系统的知识，而且在一定程度上，也积累了有关系统如何工作的知识。思维模型牵涉到两个过程—“构建”和“运用”过程，人们既可能进行有意识的思维处理，也可能进行无意识的思维处理。 一个好的交互系统需要提供正确的信息类型以及层次
有条理的、易于理解的说明
合适的在线帮助和自学教程
上下文相关的用户指南，即针对不同层次的用户，解释在不同的任务阶段应如何处理各种情况
信息处理模型
人们把大脑视为一个信息处理机，信息通过一系列有序的处理阶段进、出大脑。在这些阶段中，大脑需要对思维表示（包括映像、思维模式、规则和其他形式的知识）进行各种处理（如比较和匹配）
外部认知模型
人们在与外部表示相交互时涉及的认知过程
主要目的
详细说明在不同的认知活动、认知过程中使用不同表示的好处
主要包括
将信息、知识表面化以减轻记忆负担
将信息、知识表面化以减轻记忆负担
标注和认知追踪
基于外部认知特点的交互式界面设计原则
信息和可视化技术，可用于表示大量的数据，同时允许用户从不同的角度进行交叉比较
设计良好的GUI也能大大减轻用户的记忆负担，用户能够依赖外部表示提供的线索，与系统进行交互
分布式认知
基本概念和定义
表象
信息或只是在心理活动中的表现和记录方式，是外部事物在心理活动中的内部再现
人工制品
人工制造的仪器、符号
特征
强调个体与外部表象的结合，重视人工制品的作用
强调认知的分布性
强调交互作用和信息共享
交流和共享式、分布式认知的必备条件
关注具体情境和情境脉络
应用
知道电子商务系统的设计
三、交互设备
输入设备
文本输入设备
键盘（最普通）
键盘布局的好坏是影响键盘输入速度和准确性的一个重要因素。 目前最为常见的是QWERTY键盘布局（缓解机械打字机的卡键问题）
手写设备
手写板种类
电阻式压力手写板
电磁式感应手写板
电容式触控手写版
压感级数，精度和手写面积
语音输入设备
图像输入设备
二维扫描仪
二维扫描仪已成为计算机不可缺少的图文输入工具之一，由光学系统和步进电机组成。光学系统将光线照射到稿件上，产生的反射光或透射光经反光镜组反射到图像传感器中，CCD将光电信号转换成数字图像信号。步进电机控制光学系统在传动导轨上平行移动，对待扫稿件逐行扫描，最终完成全部稿件的扫描
性能指标
分辨率
分辨率决定了最高扫描精度，受光学部分、硬件部分和软件部分三方面因素的共同影响
速度
决定了扫描仪的工作效率
种类
平板式扫描仪
手持式扫描仪
滚筒式扫描仪
数字摄像头
摄像头作为一种视频输入设备，被广泛应用在视频聊天、实时监控等方面
解析度重要指标
照相解析度高于视频解析度
视频解析度与视频速度成反比
摄像头使用的镜头主要包括CCD和CMOS（附加金属氧化物半导体组件）两种
三维信息输入设备
三维扫描仪
接触式
采用探测头直接接触物体表面，通过探测头反馈回来的光电信号转换为物体表面形状的数字信息。该类设备主要以三维坐标测量机为代表
优点：较高准确性和可靠性
缺点：测量速度慢、费用高，探头容易
非接触式
优点：扫描速度快，易于操作，且由于不需接触被测量的物体，所以对物体表面损伤少等。
三维激光 扫描仪
测量方法
TOF测量法
通过激光二极管向物体发射近红外波长的激光束，通过测量激光在仪器和目标物体表面的往返时间，计算仪器和点间的距离，从而计算出目标点的深度。
三角测量法
一种线扫描技术，通过线激光器向被测物体投射一条激光亮线，激光线受到物体表面形状的调制，形成反应物体表面轮廓的曲线，利用扫描仪内置的摄像头拍摄曲线图像，根据线激光器与摄像机之间的三角关系，根据双目视觉方法，反求出激光亮线处物体的深度信息。通过利用机械装置或手执扫描方式对被测物体进行完整扫描，就可以形成物体的三维深度模型
结构光式三维扫描仪
一种面扫描技术，通过投影仪向被测物体投射光栅模板图像，如正弦条纹光栅图像，正弦光栅在物体表面发生调制变形，其周期与相位的变化反映了物体表面的三维信息。通过相机拍摄物体表面的正弦光栅图像，检测出相位变化值，再利用双目视觉方法计算出三维数据。
动作捕捉设备
原理
在运动物体的关键部位设置跟踪点
种类
机械式
利用可伸缩的机械结构安装于捕捉物体上，以取得各部分的运动量。优点是成本低廉，但这种方式限制了运动物体的自由运动，且由于机械设备的尺寸、重量等问题，因而限制了其应用范围
电磁式
将若干低频磁场感应器安装在捕捉物体上，根据感应器接收到的磁场，可以计算出接收器相对于发射器的位置和方向。但其由于易受电磁干扰影响到了捕捉数据的精度和稳定性，对于作业场地的要求也非常严格
光学式
利用计算机视觉原理。从理论上说，对于空间中的一个点，只要它能同时为两部摄相机所见，则根据同一时刻两部摄相机所拍摄的图像和对应参数，就可以确定这一时刻该点在空间的位置。摄相机以足够高的速率连续拍摄时，从图像序列中就可以得到该点的运动轨迹
体感输入设备
光学式类似，牺牲了一定的捕捉精度，但可以更简易、快捷的实现动作捕捉，支持用户通过肢体动作控制计算机应用，例如体感游戏
代表
Leap公司的Leap Motion
微软公司的Kinect
指点输入设备
常用于完成一些定位和选择物体的交互任务。物体可能处于一维、二维、三维或更高维的空间中，而选择与定位的方式可以是直接选择，或通过操作屏幕上的光标来完成
鼠标及控制杆
分类：机械式和光电式
发展：机械式、光机式、光电式
触摸屏
电阻式触摸屏
压力控制
电容式触摸屏
人体的感性电流
基于光学的触摸屏
受抑全内反射多点触摸技术
散射光照明多点触摸技术
输出设备
光栅显示器
光栅显示器工作原理
CRT显示器
由阴极、电平控制器（即控制极）、聚焦系统、加速系统、偏转系统和阳极荧光粉涂层组成，这六部分都在真空管内。其中，阴极、电平控制器（即控制极）、聚焦系统、加速系统等统称为电子枪
显像管内部的电子枪阴极发出电子束，经强度控制、聚焦和加速后变成细小的电子流，再经过偏转线圈的作用向正确目标偏离，穿越荫罩的小孔或栅栏，轰击到荧光屏上的荧光粉发出光线。彩色CRT光栅扫描显示器有三个电子枪，它的荧光屏上涂有三种分别能发红、绿、蓝三种颜色光的荧光物质
缺点：存在某些区域聚焦不良或因使用时间过长出现散焦的毛病
等离子显示器
二十世纪60年代，它采用等离子管作为发光材料，1个等离子管负责一个像素的显示：等离子管内的氖氙混合气体在高压电极的刺激下产生紫外线，紫外线照射涂有三色荧光粉的玻璃板，荧光粉受激发出可见光
优点：重量较轻、完全无X射线辐射，屏幕亮度均匀，不存在明显的亮区和暗区；由于各个发光单元的结构完全相同，因此不会出现CRT显示器那样存在某些区域聚焦不良或因使用时间过长出现散焦的毛病
缺点：是价格较高，由于显示屏上的玻璃较薄使屏幕较脆弱
液晶显示器
在充电条件下液晶能改变分子排列，继而造成光线的扭曲或折射。通过能阻塞或传递光的液晶材料，传递来自周围的或内部光源的偏振光。以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。LCD比CRT显示器具有更好的图像清晰度，画面稳定性和更低的功率消耗，但液晶材质粘滞性比较大，图像更新需要较长响应时间，因此不适合显示动态图象
主要技术指标
逐行扫描，隔行扫描
刷新频率：屏幕的刷新速度75Hz以上可以基本消除闪烁
点距：点距越小，图像越细腻
分辨率：水平和垂直方向显示的点数，分辨率越高，图像越清晰
最大亮度：显示白色图形时白块的最大亮度
对比度：与屏幕背景底色的亮度之比，对比度越大，显示越清晰
屏幕尺寸：显像管的尺寸
显卡
图形处理芯片CPU式显卡的核心
投影仪
一种可以将数字图像或视频投射到幕布上的设备
CRT三枪投影仪
R、G、B三个CRT管，主动式投影方式
LCD投影仪
DLP投影仪
反射式调制投影仪
打印机
分辨率：横向和纵向每英寸最多打印的点数
打印速度：打印机每分钟打印输出的纸张页数
打印幅面：打印输出的面积，A3、A4、B4等
最大打印能力：负担的最高打印限度
打印机
结构可分为机械装置和控制电路两部分
种类
针式打印机
喷墨打印机
激光打印机
衡量打印机性能的指标
分辨率、速度、幅面、最大打印能力
3D打印机（三维打印机）
以数字模型文件为输入，运用特殊蜡材、粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过打印一层层的粘合材料来制造三维的物体
与传统打印机的区别
3D打印机使用的“墨水”是真实原材料**，可用于打印的介质种类多样
类型
喷墨式
熔积成型
激光烧结
一个桌面尺寸的三维打印机可以满足设计者或概念开发小组制造模型的需要
语音交互设备
耳麦
灵敏度（声压级）：指在同样响度的情况下需要输入功率的大小
声音合成设备
声卡：主要指标有声音的采样、声道数、波表合成
虚拟现实交互设备
要求计算机可以实时显示一个三维场景，用户可以在其中自由的漫游，并能操纵虚拟世界中一些虚拟物体
三维空间定位设备
空间跟踪定位器（三维空间传感器）
一种能实时地检测物体空间运动的装置，可以得到物体在六个自由度上相对于某个固定物体的位移，这种三维空间传感器对被检测的物体必须是无干扰的，它不应当影响被测物体的运动，因而称为“非接触式传感器”
三维空间跟踪定位器一般与其他VR设备结合使用，如：数据头盔、立体眼镜、数据手套等
数据手套
捕捉手指和手腕的相对运动，结合跟踪器跟踪实际位置和方向
三维鼠标
能够感受用户在六个自由度的运动，包括三个平移参数和三个旋转参数
其装置比较简单：一个盖帽放在带有一系列开关的底座上。转动这个小球或侧方向推动这个小球时，如向上拉它、向下压它，使它向前或向后等
将用户的这些动作传送给计算机，从而进一步控制虚拟环境中的物体的运动
虚拟现实系统
触觉和力反馈器
优点：使用户感觉到仿佛真的摸到了物体
缺点：由于人的触觉非常敏感，精度一般的装置根本无法满足要求
模拟力的真实性
施加到人手上是否安全
装置是否便于携带
是否让用户感到舒适
目前已经有一些关于力学反馈手套、力学反馈操纵杆、力学反馈笔、力学反馈表面等装置的研究
三维显示设备
立体视觉
视觉沟通是多感知虚拟现实系统中最重要的环节，故立体视觉技术是虚拟现实的一种极重要的支撑技术。 人是通过右眼和左眼所看到物体的细微差异来感知物体的深度，从而识别出立体图像的。
主动式立体模式：左右眼影像顺序交替显示，产生高质量的立体效果
被动式立体模式：两台投影机分别对左右眼进行投影
投影拼接融合的沉浸式显示环境
CAVE洞穴式显示环境
是一种四面或六面的沉浸式虚拟现实环境。对于处在系统内的用户来说，投影屏幕将分别覆盖用户的正面、左右以及底面视野，构成一个边长为10英尺的立方体。可以允许多人走进CAVE中，用户戴上立体眼镜便能从空间中任何方向看到立体的图像。CAVE 实现了大视角、全景、立体、且支持5～10 人共享的一个虚拟环境
头盔式显示器
是一种立体图形显示设备，可单独与主机相连以接受来自主机的三维虚拟现实场景信息
目前最常用
基于液晶显示原理的
最早
美国VPL公司于1992年推出的Eyephone，它在头上装有一个分辨率为360×240象素的液晶显示器，其视野为水平100度
裸眼立体显示设备
视差障壁技术
柱状透镜技术
体三维显示技术
光场三维显示
四、交互技术
用户和计算机系统之间的通信，及信息交换
人机交互的输入模式
请求模式
请求模式下，输入设备的启动是在应用程序中设置的。应用程序执行过程中需要输入数据时，暂停程序的执行，直到从输入设备接受到请求的输入数据后，才继续执行程序
采样模式
输入设备和应用程序独立工作。输入设备连续不断地把信息输入进来，信息的输入和应用程序中的输入命令无关。应用程序在处理其它数据的同时，输入设备也在工作，新的输入数据替换以前的输入数据。当应用程序遇到取样命令时，读取当前保存的输入设备数据
优点：这种模式对连续的信息流输入比较方便，也可同时处理多个输入设备的输入信息
缺点：当应用程序的处理时间较长时，可能会失掉某些输入信息
事件模式
输入设备和程序并行工作。输入设备把数据保存到一个输入队列，也称为事件队列，所有的输入数据都保存起来，不会遗失。应用程序随时可以检查这个事件队列，处理队列中的事件，或删除队列中的事件。
基本交互技术
定位
确定平面或空间的一个点的坐标
直接定位：用定位设备直接指定某个对象的位置，是一种精确定位方式
间接定位：通过定位设备的运动控制屏幕上的映射光标进行定位，是一种非精确定位方式。其允许指定的点位于一个坐标范围内，一般用鼠标等指点设备配合光标来实现
定值
定值（或数值）输入用于设置物体旋转角度，缩放比例因子等
选择
单个元素选择：单个元素选择是在某个选择集中选出一个元素，通过注视、指点或接触一个对象，使对象成为后续行为的焦点，是操作对象时不可缺少的一部分
区域选择：区域选择是在选择集中选出一组元素或者选择一个区域，通过使用区域选择工具完成该交互操作
选框工具
常用的选框工具有矩形选框工具和椭圆选框工具，凡是和选框工具选择区域相交的元素均会被选择。该方法交互简单，但是选择对象往往不够精确
套索工具
为了使得选择区域更加精确，套索工具所勾画的封闭区域范围内的所有元素均被选中，该方法需要用户进行精细选择才能得到较为精确的选择结果，交互量比较大
快速选择工具
为了提高选择精度且减少交互量，目前软件系统提供快速选择工具，这些工具采用快速选择算法，通过选择和选择点颜色相近的区域作为选择元素
懒惰选择工具
懒惰选择方法，可以依据选择对象的形状、位置等关系信息，对用户手指划过的区域对象进行智能选择，但是这种交互技术尚不成熟，目前尚未广泛应用
字符串
键盘是目前输入字符串最常用的方式
笔划
笔划输入用于输入一组顺序的坐标点。它相当于多次调用定位输入，输入的一组点常用于显示折线或作为曲线的控制点
语音输入
字符串输入以及功能选择的一种输入方法，语音输入需要使用语音识别技术
二维图形交互技术
几何约束
几何约束可以用于对图形的方向、对齐方式等进行规定和校准
定位约束
方向约束
引力场
引力场也可以看作是一种定位约束，通过在特定图素（如直线段）周围假想有一个区域，当光标中心落在这个区域内时，就自动的被直线上最近的一个点所代替
拖动
不是简单地用光标指定新位置的一个点，而是当光标移动时拖动着被移动的对象，是用户感到更直观
橡皮筋技术
被拖动对象的形状和位置随着光标位置的不同而变化，用于画直线、矩形、圆、圆弧和自由曲线等
操作柄技术
可以用来对图形对象进行缩放，旋转、错切等几何变换。先选择要处理的图形对象，该图形对象的周围会出现操作柄，移动或旋转操作柄就可以实现相应的变换
三维图形交互技术
直接操作
通过三维光标实现选择并直接操作虚拟对象；需要大量计算，对硬件要求高
三维光标必须有深度感，即必须考虑光标与观察者距离，离观察者近的时候较大，离观察者远的时候较小
为保持三维用户界面的空间感，光标在遇到物体时不能进入到或穿过物体内部
为了增加额外的深度线索，辅助三维对象的选择，可以采用半透明三维光标
三维光标可以是人手的三维模型
三维Widgets
三维交互界面的小工具（漂浮菜单、用于拾取物体的手的三维图标、平移和旋转指示器）
1992年美国Brown大学提出的设计原则
三维Widget的几何形状应能表示其用途
适当选择Widget控制的自由度（三维空间有六个自由度）
根据三维用户界面的用途确定Widget的功能
三视图输入
二维输入设备在一定程度上实现三维输入
如果输入一个三维点，只要在两个视图上把点的对应位置指定后便唯一确定了三维空间中的一个点；把直线段上两端点在三视图上输入后便可决定三维空间的一条直线；把一个面上的各顶点在三视图上输入后，也唯一确定了三维空间中的一个面；如果把一个多面体上的各面均用上述方法输入，也就在三维空间中输入了一个多面体
自然交互技术
多点触控技术
定义
借助光学和材料学技术，构建能同时检测多个触点的触控平台，使得用户能够运用多个手指同时操作实现基于手势的交互，甚至可以让多个用户同时操作实现基于协同手势的交互
多点触控技术由硬件和软件两部分组成
触电检测和定位
手指触电跟踪
触摸手势识别
手势识别技术
以数据手套为输入设备的手势识别系统
以摄像机为输入设备的手势识别系统
手势分割三类分割方法
基于直方图的分割，即阈值法
基于局部区域信息的分割
基于颜色等物理特征的分割方法
特征提取和选择，常用的手势特征
轮廓
边缘
图像矩
图像特征向量
区域直方图特征
手势识别
模板匹配技术
它将待识别手势的特征参数与预先存储的模板特征参数进行匹配，通过测量两者之间的相似度来完成识别任务
统计分析技术
通过统计样本特征向量来确定分类器的基于概率统计理论的分类方法
神经网络技术
具有自组织和自学习能力，具有分布性特点，能有效的抗噪声和处理不完整模式以及具有模式推广能力
表情识别技术
从表情识别过程来看，表情识别可分为三部分
人脸图像的获取与预处理
表情特征提取
表情分类
主要特征
灰度特征
从表情图像的灰度值上提取的，利用不同表情用不同灰度值来识别
运动特征
利用了不同表情情况下人脸的主要表情点的运动信息来进行识别
频率特征
利用了表情图像在不同的频率分解下的差别进行识别，速度快是其显著特点
识别方法
整体识别法，局部识别法、形变提取法、运动提取法、集合特征法、容貌特征法
语音交互技术
计算机通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本文件或命令的技术
语音特征提取
特征提取方法：语音帧
声学模型与模式匹配
隐马尔可夫模型，上下文相关模型
语音模型与语义理解
规则模型和统计模型
眼动跟踪技术
形式
注视
表现为视线在被观察目标上的停留
跳动
注视点间的飞速跳跃，是一种联合眼动（即双眼同时移动）
平滑尾随跟踪
缓慢、联合追踪的眼动通常称为平滑尾随跟踪。平滑尾随追踪通常有一个缓慢移动的目标
视线跟踪基本原理
眼动测量方法
常用参数
注视次数、注视持续时间、注视点序列、第一次到达目标区的时间
笔交互技术
PIBG范式（P：纸和框架；IB：图标和按钮，G：手势）
笔式输入具有连续性、使用笔的连续线条绘制可以产生字符、手势或者图形等特点
优点：便于携带，输入带宽信息量大，输入延迟小
缺点是翻译困难，再现精度低
联机手写识别
四个阶段：预处理、特征提取、特征匹配、判别分析
脱机手写识别
脱机手写识别得到的描述则是点阵图像，要得到笔段的点阵通常需要细化运算。 细化会损失一些信息，并且不可能得到时间顺序信息
脱机识别中，笔画与笔画之间经常粘连，很难拆分，而且笔段经过与另一笔段交叉分成两段后，也难以分清是否应该连起来
五、界面设计
原则
图形用户界面主要思想
桌面隐喻
用人们熟悉的桌面上的图例清楚的表示计算机可以处理的能力
直接隐喻
隐喻本身就带有操纵的对象
如：word绘图工具图标
工具隐喻
设计简单、形象直观，应用普遍
如：磁盘图标隐喻存盘操作、打印机图标
过程隐喻
通过描述的过程来暗示该操作
如：word撤销和恢复图标
所见即所得
所显示的用户交互行为与应用程序最终产生的结果是一致的
直接操作
把操作的对象、属性、关系显示地表示出来，用指点设备直接从屏幕上获取形象化命令与数据的过程
图形用户界面和人机交互过程极大地依赖于视觉和手动控制的参与，具有强烈的直接操作特点
命令形界面
可以看作是第一代人机界面，人用手操作键盘，输入数据和命令信息，通过视觉通道获取信息，界面输出只能为静态的文本字符
多通道用户界面
进一步综合采用视觉、语音、手势等新的交互通道、设备和交互技术，使用户利用多个通道以自然、并行、协作的方式进行人机对话，通过整合来自多个通道的、精确的或不精确的输入来捕捉用户的交互意图，提高人机交互的自然性和高效性
图形界面
可看作是第二代人机界面，基于图形方式。由于引入了图标、按钮和滚动条技术，减少了键盘输入，提高了交互效率
图形用户界面设计的一般原则
界面具有一致性
常用操作要有快捷方式
提供必要的错误处理功能
允许操作可逆
设计良好的联机帮助
合理划分并高效使用显示屏幕
理解用户
用户的含义
用户是使用某种产品的人，其包含两层含义：用户是人类的一部分；用户是产品的使用者。产品的设计只有以用户为中心，才能得到更多用户的青睐
衡量一个以用户为中心的设计的好坏，关键点是强调产品的最终使用者与产品之间的交互质量，它包括三方面特性
产品在特定使用环境下为特定用户用于特定用途时所具有的
有效性
效率
用户主观满意度
延伸开来，还包括对特定用户而言，产品的易学程度、对用户的吸引程度、用户在体验产品前后时的整体心理感受等
用户体验
通常是指用户在使用产品或系统时的全面体验和满意度
四个组成元素
品牌
使用性
功能性
内容
影响用户体验的因素
现有技术上的限制，使得设计人员必须优先在相对固定的UI框架内进行设计
设计的创新，在用户的接受程度上也存在一定的风险
开发进度表，也会给这样一种具有艺术性的工作带来压力
设计人员很容易认为他们了解用户需要，但实际情况常常不是这样
用户的区别
用户的分类
偶然型
生疏型
熟练型
专家型
计算机领域经验和问题领域经验
用户交互分析
在理解用户的基础上，需要针对软件的功能和目标用户，全面分析用户的交互内容
主要包括
产品策略分析
用户分析
用户交互特性分析
设计流程
用户的观察和分析
情景访谈
走进用户的现实环境，尽量了解你的用户的工作方式、生活环境等情况
焦点小组
组织一组用户进行讨论，让你更了解用户的理解、想法、态度和需求
单独访谈
一对一的用户讨论，让你了解某个用户是如何工作，使你知道用户的感受、想要什么及其经历等
设计
常用的素材分析方法是对象模型化，将用户分析的结果按照讨论的对象进行分类整理，并且以各种图示的方法描述其属性、行为和关系
对象抽象模型可以逐步转化为不同具体程度的用户视图。比较抽象的视图有利于进行逻辑分析，称为低真视图；比较具体的视图更接近于人机界面的最终表达，称为高真视图
实施
随着产品进入实施阶段，设计师对高真设计原型进行最后的调整，并且撰写产品的设计风格标准，产品各个部分风格的一致性由该标准保证
产品实施或投入市场后，面向用户的设计并没有结束，而是要进一步的搜集用户的评价和建议，以利于下一代产品的开发和研制
任务分析
是交互设计至关重要的环节，在以用户为中心的设计中，关心的是如何从用户那里理解和获取用户的思维模式，进行充分、直观的表达，并用于交互设计
描述用户行为的工具有
组合结构图
用例图
使用行为分析（用例图）
要理解系统中每个参与者及其所需完成的任务，即分析系统所涉及的问题领域和系统运行的主要任务，分析使用该系统主要功能部分的是哪些人，谁将需要该系统的支持以完成其工作
类图
序列图
顺序分析（序列图）
描述了完成一个任务的典型步骤；它可以按照交互任务发生的时间顺序，把用例表达的需求转化为进一步、更加正式层次的精细表达；用例常常被细化为一个或更多的顺序图
对象图
协作图
协作关系分析
着重显示了某个用户行为中各个系统元素之间的关系，而不再重点强调各个步骤的时间顺序
状态图
活动图
组件图
部署图
工序约束陈述
用户完成任务的步骤又被称为工序，某些工序之间的顺序是由一些逻辑关系的。工序约束陈述是工序分析的最直接的方法
用户任务一览表
当所有任务分析完毕，就可以用一览表的形式描述系统中的所有用户及其可能需要完成的所有任务
任务金字塔
任何一个任务都可能包括若干子任务，任务金字塔描述了不同层次的任务之间的关系
故事讲述和情节分析
通过描述实际的任务场景可以非常直观的进行任务描述，便于与用户的交流，并可以帮助分析设计者和真正用户之间对任务的不同理解
故事讲述可以是真实的案例，也可以是虚构的情节，甚至可以是对理想场景的虚构，关键是使这些故事能够典型的反映交互任务，具有充分的代表性
情节分析是对故事所反映的交互任务的理性分析，分离出故事中所描述的角色、目标、环境、步骤、策略、感情等诸方面的因素
以用户为中心得界面设计
设计原则
及早以用户为中心
综合设计
设计的所有方面应当齐头并进发展，产品的内部设计与用户界面的需要始终保持一致
及早并持续性地进行测试
通过在开发的全过程引入可用性测试，可以使用户有机会在产品推出之前就设计提供反馈意见
反复式设计
大问题往往会掩盖小问题的存在。设计人员和开发人员应当在整个测试过程中反复对设计进行修改
以用户为中心的设计方法有
图形用户界面设计与评估
以用户为中心的逻辑交互设计
用于交互优化的结构化用户界面设计
以使用为中心的设计
OVID方法
设计者模型
用对象、对象间的关系等概念来表达目标用户意图的概念模型
编程者模型
广泛应用于面向对象的开发方法中，用于表示和实现构成系统的类
用户概念模型
表示用户对系统的理解，它依赖于用户的交互经验
对象从用户概念模型的任务分析中获得，并被转化到设计者的对象模型中，而交互就是那些界面中执行对象操作的必须动作。如果该模型能够有效地设计和实现，用户就可以通过与系统的交互理解设计者模型所要表达的信息；这些模型可以使用面向对象概念去表达，如统一对象建模语言（UML）等
对象建模分析
对象建模分析是将系统和用户任务分析的结果转化为用户界面设计的第一步；建模是将系统任务的某些概念及其关系用图的方式直观综合地表达出来；分析则是将系统的对象抽象为类，列出对象或类的属性、行为、以及对象间的关系
视图抽象设计
视图抽象设计通过组合概念模型中的对象和对象操作，提供系统运行的方法和方式，为具体的设计提供指导，并要为系统的不同实施方案提供灵活的界面选择
概要设计
针对特定的操作系统或交互方式，对抽象的视图设计做进一步的具体设计，产生视图的概要设计。实际设计中，这些视图通常是用铅笔画在纸上，这样做速度快，而且修改起来也比较方便
视图的关联设计
任何一个人机交互系统的界面都可能包括若干状态，用户在不同界面状态下根据自己完成任务需要进行不同的操作；很多交互任务需要从一个状态转化为另一个状态，这就要考虑用户完成任务所需的信息和功能，并将不同交互视图之间的联系和状态转换关系整理清楚
视图的全面设计
确定各个视图的具体内容和大致布局，并在每个视图上明确体现与其他视图的关系，保证系统的整体性和和谐性。然后可以借助具体的开发工具进行界面的实际设计
Web界面视图的整体性主要通过几点保证
使用相同的界面风格
使用相同的识别标识
系统视图结构清晰
使用一致的术语
六、人机交互界面表示模型与实现
人机交互界面表示模型
目的
在界面设计的早期阶段，研究建立一种用户界面表示模型
利用形式化的设计语言来分析和表达用户任务以及用户和系统之间的交互情况
使界面表示模型能方便地映射到实际的设计实现
行为模型
主要从用户和任务的角度考虑如何来描述人机交互界面，分析人员获取用户需求后，结合领域专家的意见和指导，获取系统中需要完成的任务，对任务的主要因素进行详细地分析，如任务的层次、发生条件、完成的方法以及它们之间的关系等等
GOMS
采用“分而治之”，将一个任务进行多层次的细化；通过目标、操作、方法和选择四个元素来描述用户行为
目标 Goals：目标就是用户执行任务最终想要得到的结果,它可以在不同的层次中进行定义
操作 Operators：操作是任务分析到最低层时的行为，是用户为了完成任务所必须执行的基本动作
方法 Methods：方法是描述如何完成目标的过程。一个方法本质上来说是内部的算法，用来确定子目标序列及完成目标所需要的操作
选择 Selection：选择是用户要遵守的判定规则，以确定在特定环境下所要使用的方法。
当有多个方法可供选择时，GOMS中并不认为这是一个随机的选择，而是尽量来预测会使用哪个方法,这需要根据特定用户、系统的状态、目标的细节来预测要选择哪种方法
局限性
GOMS没有清楚的描述错误处理的过程；GOMS对于任务之间的关系描述过于简单，只有顺序和选择；GOMS把所有的任务都看作是面向操作目标的，而忽略了一些任务所要解决的问题本质以及用户间的个体差异
LOTOS
时序关系说明语言。国际标准形式描述语言，适于描述具有并发、交互、反馈和不确定性等特点的并发（concurrent）系统中的行为。开始作为一种描述网络协议的语言，由于交互系统、特别是多通道交互系统有并发系统的特点，因此成为用来描述交互系统的行为模型。
基本思想：用一套形式化的、严格地表示法来刻画系统外部可见行为之间的时序关系，可保证描述不存在二义性，适于描述解决并行、交互、反馈和不确定性等问题的设计
基本算符
T1|||T2：交替，相互独立执行但不会同步
[ ]：选择
需要在T1，T2中选择一个执行，一旦选择某一个后，必须执行它直到结束，在这中间另一个再无执行机会
|：同步
任务T1，T2必须在动作（a1,……，an）处保持同步
[ > :禁止
一旦T2任务被执行，T1便无效（不活动）
>>：允许
当T1成功结束后才允许T2执行
最大的优越性：有一套现成的自动化工具，可自动进行错误检测，但它过于形式化的记法比较晦涩难懂。
UAN
用户行为标注
着眼于用户和界面两个交互实体的描述，主要描述用户的行为序列以及在执行任务时所用的界面。兼有行为模型和结构模型的特点，建立二者的联系
标识符
用户动作标识符
条件选择标识符
采用一种表格结构来表示任务
G-U-L
GOMS和UAN和LOTOS结合
运用COMS原理进行任务分解，建立基本的行为模型
原子操作由UAN描述
LOTOS算符表示任务目标之间的时序关系
元素
目标：GOAL：目标名 循环：*GOAL
操作：OPRTATOR：操作名
关系算符：|||、[ ]、[ >、>>
行为：ACTION
结构模型
产生式规则
形式化语言，这些规则可用于描述人机交互界面
可以是事件引导的，也可以是状态引导的
事件
用户事件
内部事件
系统响应事件
状态转换网络的优缺点
优点：状态网络比相应的文本解决方案更加容易设计、理解、修改和文档化，给出了对行为精确的、甚至是格式化的定义。
缺点：需要定义出系统的所有状态，适合于小型的系统，但是在较大的系统中， 状态数目指数增长导致网络过于复杂，无法实际应用
模型转换
行为模型对设计起指导作用，在此基础上再进行结构模型的创建
表现模型
PM：描述用户界面的表现形式，由层次性的交互对象组成交互对象由抽象+具体交互对象组成
界面描述语言
命令式语言
要求编程人员明确的指定如何执行任务
陈述式语言
要求编程人员只指定任务要做什么，更抽象
XML
元标记语言，格式简单、容错性强，能够描述结构和语义很适合在用户、界面、应用之间交换数据
窗口系统
首先强调为程序员提供硬件设备独立性
为单一输入输出设备建立多个抽象设备来实现其资源的共享
设备独立性和多任务管理式窗口系统最重要的两个特性
窗口系统为每一个应用程序建立一个事件处理中心，由它负责事件的处理
移动设备上的交互系统往往比窗口界面比较小，适于笔式的交互，主要用于手机和PDA
桌面应用主要两种交互方式：桌面方式和浏览器方式
MVC模式
MVC把一个应用的输入、处理、输出流程按照模型（model）、视图（view）和控制（controller）的方式进行分离，形成模型层、视图层和控制层三个层次
视图
代表用户交互界面
仅能数据采集和处理用户请求
模型
负责业务流程/状态的处理以及业务规则的制定
透明
模型接受视图请求的数据，并返回最终的处理结果
MVC最主要的核心，包含完成任务所需要的所有行为和数据
控制器
将模型映射映射到界面中
处理用户的输入
它是一个接受用户输入、创建或修改适当的模型对象并且将修改在界面中体现出来的状态机
适用于交互式的Web应用，尤其是存在大量页面、多次客户访问及数据显示的应用
七、Web界面设计
Web 界面及相关概念
Web是一个由许多互相链接的超文本（HyperText）文档组成的系统。在这个系统中，每个有用的事物，被称为一种“资源”，其由一个全局“统一资源标识符”（URI）标识；这些资源通过超文本传输协议（HTTP）传送给用户；而用户通过点击链接来获得这些资源。
Web界面设计原则
以用户为中心
一致性
简洁与明确
体现特色
兼顾不同的浏览器
明确的导航设计
Web界面要素设计
Web界面规划
文化与语言
内容、风格与布局、色彩设计
布局形式有：“同”字形结构、“国”字形结构、左右对称、自由式
色彩设计可考虑：鲜明性、独特性、合适性、联想性、和谐性
文本设计
多媒体元素设计
Web 界面设计技术
HTML
HTML是用来表示网上信息的符号标记语言，是一个跨平台语言，能在Windows、Macintosh和Unix平台上工作。HTML已经成为了Web文档信息的标准方法，是构成Web界面的主要工具
HTML语言的标记元素通常分为
基本标记元素
图形标记元素
表格标记元素
表单标记元素
JavaScript
JavaScript是一种内嵌于HTML中的脚本语言，它是一种基于对象和事件驱动并具有安全性能的脚本语言
特点： JavaScript是一种脚本编写语言；是基于对象的语言；简单性；安全性；动态性；跨平台性。
服务器端脚本语言
目前流行的三大服务器端脚本语言是ASP、PHP、JSP。对于Web服务器来说，提供一个接口使其它应用程序能够与之相连成为一种常用的方法。通过这个接口，定制的可执行程序能够接收来自客户端的信息，包括通过点击超链接或在浏览器中键入统一资源定位符（URL）所提出的界面请求的细节。应用程序对客户端的请求能够生成相应的响应，而不是从服务器磁盘上读取文本或标记文件
AJAX技术
全称为“异步JavaScript和XML”，是一种创建交互式Web界面应用的开发技术，是一种新的架构模式。AJAX尝试建立桌面应用程序的功能和交互性与不断更新的 Web 应用程序之间的桥梁。在 Web 应用程序中可以使用像桌面应用程序中常见的动态用户界面和漂亮的控件
基本流程
创建XMLHttpRequest类，发送请求，响应处理，用文本字符串的方式返回服务器的响应，以XMLDocument对象方式返回服务器的响应
WebGL技术
是一种在Web技术的基础上实现在网页上绘制和渲染复杂的三维立体图形且用户可以与之交互的技术。
基本目标
建立网页上的3D复杂图形
基本特征
交互性
三维
简洁性
高度真实感
通过WebGL技术的帮助，开发人员可以开发出具有三维效果的用户界面，用户可以在浏览器中运行三维的交互应用，而不需要安装任何的插件
WebGL页面包含三种语言
HTML5
JavaScript
GLSL ES
八、移动界面设计
移动设备以及交互方式
移动设备
不同品牌甚至不同型号的移动设备所采用的软硬件平台差别较大，给开发通用的移动应用和设计通用的移动界面带来极大地不便
连接方式
移动互联网的数据接入方式是影响移动界面设计的另一重要因素，目前也是多种标准并存，主要形式包括：无线局域网、无线城域网、无限个域网、高速无线广域网以及卫星通信等
交互方式
移动设备种类繁多，其相应的输入方式也相当复杂。特别是对于目前主要的移动设备形式—智能手机与掌上电脑
输入方式
虚拟键盘输入
手写输入
语音识别
多点触控手势输入
其他感知信息输入
输出方式
显示屏幕技术
声音输出
移动界面设计原则
移动设备存在的限制
资源相对匮乏
移动设备的种类繁多
连接方式复杂
原则
简单直观
个性化设计
易于检索
界面风格一致
避免不必要的文本输入
根据用户的要求使服务个性化
最大限度地避免用户出错
文本信息应当本地化
移动界面要素设计
移动界面与一般的图形用户界面一样，包含很多种类的设计要素，在设计时需要遵循一定的原则才能更好地适应移动用户的需要
组成部分
状态栏、导航栏、主菜单栏、中间的内容区域
元素
1.菜单
供选择的项目应该根据需要进行逻辑分类，如按日期、字母顺序等。如果没有逻辑顺序，可以按优先级分类，即将被选择频率最高的项目放在列表的最顶端
每一屏中不宜设计过多的选项，如果一个菜单上的选择项目太多，应该建立一个"更多"链接，将菜单扩展到多个屏幕
菜单上的每一选项一般应当简明扼要，不宜超过一行。占据多行甚至多个显示窗口的大量文本则应当换行，并可以通过设计“跳过”连接直接能够进入下一个选项
2.按钮
如使用了“确定”按钮就在整个应用中的同等场合下使用同样的标签，而不是随意地只求意思相近即可，否则容易引起用户的混淆
如果采用英文名字，除个别始终用大写体的单词（如OK）外，只有首字母需要大写。汉字标签则一般需要注意字数的控制
3.多选列表
在移动应用中使用多选列表，可以最大限度地减少文本输入
4.文字显示（View 查看、More 更多、Skip 跳过）
每一屏幕显示内容不宜过多，如果信息较多，应定义一个More链接
一般情况下文字信息应当使用换行方式进行显示
5.数据输入
对于数据输入一般应该进行长度、数据类型以及取值范围等形式的格式化，以指导用户输入合法的可用信息。例如，如果用户的必须输入中有号时，这个输入字段可被格式化为接受15个或18个字符，还可以进一步被限制为只接受数字或个别字母
建立数据输入标题，并根据需要在标题中加入所要求的输入格式
如果已经可以确定数据的某些输入部分，可以预先填好，且不允许用户修改
应当具有检错机制，如某些信息必须填写，应当可以设置成禁止提交空数据
在格式设置中适当地添加分隔符以提示用户输入合法的信息
6.图标与图像
了解目标设备所支持的图象格式，如果希望应用跨平台使用，应当尽量使用受到较多支持的图像格式，如手机上的wbmp格式和png格式
对于不支持图像的设备，应当提供替换的信息展示方式
进行图像浏览时，图像缺省地应当充满整个可用区域，并在允许的条件下通过缩放使用户看到完整的图像。如必须滚屏时，尽量使用垂直滚屏
尽量使用户在上下文中直接浏览嵌入的图像，而不必使用独立的显示工具
7.警报提示
确认提示
信息提示
警告提示
出错提示
持久性提示
等待提示
8.多媒体展示
尽量使用标准的文件格式
根据平台的计算能力特点，选择合适的格式
有的应用场合下静态图像也可以达到很好的展示效果
要根据平台的多媒体能力制作相应质量的多媒体数据
视频内容应该精练
音频的使用与否应当不改变程序的运行结果
录制音频时应当尽可能的提高音量，以保证回放时的效果
9.导航设计
从一个标签视图转到另一个并不影响这些视图中的返回键功能；它们中的任何一个返回功能指向同一个地方，即该应用的上一层
当某个状态拥有标签视图时，如果用户从上一层进入到该状态，打开的将是默认视图
如果用户从某个标签视图进入到其下面一层，这时的返回功能将导致返回到原先的视图（不一定是上面提到的默认视图）
移动开发平台与工具
移动开发平台技术：开发移动应用是一项复杂的任务，不仅需要考虑各种复杂的网络连接方式，还要考虑各种不同的硬件设备甚至不同型号的设备之间的差异，还要与现有的应用体系尽可能的集成，因此选择适当的开发平台也很重要。
常用的几种移动应用开发的体系结构
Android操作系统
iOS操作系统
Windows Phone操作系统
BlackBerry 操作系统
其他操作系统
移动浏览标准协议
采用J2ME等技术开发的应用软件需要运行程序的用户终端上进行安装和配置，同时也对终端的性能具有一定的要求。移动应用的开发还有一种模式，就是类似于Web应用的开发，用户端仅需支持一定的移动浏览标准协议，通过移动浏览器，就可以通过网络访问移动应用服务器，获取信息或完成某些操作
WAP
WML与WMLScript
XHTML Basic 与XHTML MP
移动界面开发工具
Android开发工具
iOS开发工具
Windows Phone开发工具
移动界面的设计实例
明确用户群
明确用户需求
确定界面的设计目标
建立导航流程
可用性设计要点
九、可用性与用户体验评价
可用性与可用性评估
概念
特定的用户在特定环境下使用产品并达到特定目标的效力、效率和满意程度
五个方面
有效性
效率
容错能力
易于学习
吸引力
在产品开发过程中增强可用性可以带来好处
提高生产率
增加销售和利润
降低培训和产品支持的成本
减少开发时间和开发成本
减少维护成本
增加用户的满意度
成功与失败的可用性案例
成功： iPhone 的多点触控
失败：Windows 8 触摸屏
可用性工程
是改善系统可用性的迭代过程
目的
保证最终产品具有完善的用户界面
一个可用性工程的生命周期大体上分为几个部分
了解用户
竞争性分析
设定可用性目标
用户参与设计
迭代设计
产品发布后的工作
支持可用性的设计原则
可学习性
交互系统能否让新手学会如何使用系统，以及如何达到最佳交互效能
可预见性、同步性、熟悉性、通用性、一致性
灵活性
可定制性、对话交互性、多线程、可交互性、可替换性
鲁棒性
用户使用计算机的目的是达到某种目标。能不能成功地达到目标和能不能对到达的目标进行评估就体现为交互的鲁棒性
可观察性、可恢复性、响应性、任务规范性
可用性评估
软件可用性评估应该遵循原则
最具有权威性的可用性测试和评估不应该针对专业技术人员，而应该针对产品的用户。对软件可用性的测试和评估，应主要由用户来完成
软件的可用性测试和评估是一个过程，这个过程在产品开发的初期阶段就应该开始
软件的可用性测试必须是在用户的实际工作任务和操作环境下进行
要选择有广泛代表性的用户
诊查式方法（不需要用户参与）
用户模型法
用数学模型来模拟人机交互的过程。这种方法把人机交互的过程看做是解决问题的过程。个模型可以预测用户完成任务的时间。这个方法特别适合于无法进行用户测试的情形。在人机交互领域中最著名的预测模型是GOMS模型
启发式评估
使用一套（十条）相对简单、通用、有启发性的可用性原则（即“启发”）来进行可用性评估
系统状态可见性
系统与用户现实世界相互匹配
用户控制与自由
一致性与标准
错误预防
识别而不是回忆
使用的灵活性与效率
美观而精炼的设计
帮助用户认识、诊断和修正错误
帮助和文档
认知性遍历
进行认知性遍历活动的四个条件
对系统原型的详尽描述。这种描述不一定是完整的，但要相当详尽。诸如菜单的位置描述或措辞选择等这样的细节也可能导致相当大的差异
对用户在系统中要完成任务的描述，这些任务应当是大多数用户将要执行的有代表性的任务
一个完整的、书面的操作清单，列出使用给定原型完成任务所需执行的操作
确定用户的身份，以及评估人员能够确定这些用户已具有哪一类别的知识和经验
认知性遍历认为用户完成一个任务的过程有三步
用户在交互界面上寻找能帮助完成任务的行动方案
用户选择并采用看起来最能帮助完成任务的行动
用户评估系统作出的反馈，判断在任务上的进展情况
行为分析
测试式方法
用户测试
让用户真正去使用软件系统，由试验人员对实验过程进行观察、记录和测量。这种方法可以准确地反馈用户的使用表现，反映用户的需求，是一种非常有效的方法
以实验室测试为例，一次用户测试要包括前期准备、测试阶段和测试评价三个部分
前期准备
明确测试的目的
准备测试环境
准备测试设备
确定测试过程中的各种角色分配
参与测试过程的人员可分为5种角色：
1.测试负责人 2.数据记录员 3.摄像操作员 4.计算机操作员 5.测试者或测试用户
测试阶段
制定测试计划
选择测试者
准备测试材料
执行引导测试
执行正式测试
分析最终报告
测试评价
通过搜集一些客观、量化的数据进行性能评价
如果要比较两个可选的交互设计，即对两个交互界面A和B，根据某一准则做一个客观的测试决定哪个更好
统计分析
问卷调查
执行过程
用户需求分析
问卷设计
问卷实施及结果分析
放声思考法
放声思考法也被称为边做边说法，是一种非常有价值的可用性工程方法。在进行这种测试时用户一边执行任务一边大声地说出自己的想法，采用这种方法能够发现其他测试方法不能发现的问题
访谈法
研究人员通过与研究对象进行口头交谈，了解其内在心理活动的内容、特点和过程的方法。
根据研究人员对访谈过程的控制程度，访谈可分为
结构式访谈
非结构式访谈
可用性评价方法的比较
可用性评估案例
评估指标体系建立
启发式评估
用户测试
问卷调查
放声思考法
用户体验评估
用户体验与可用目标的关系
可用性目标是用户体验目标的基础，是产品应该做到的，理所当然的，而用户体验是要给用户与众不同的感觉
用户体验模型
层次模式
战略层、范围层、结构层、框架层、表现层
心流体验模型
心流前兆、心流状态、心流结果
用户体验评价
主观评价指标
用户体验评价指标（心流体验是核心）
客观评价指标
行为指标和生理指标
十、人机交互综合应用案例
虚拟网球游戏系统
虚拟网球游戏系统
画 UML 图，流程图，序列图，用例图
任务金字塔
使用到的人机交互技术
功能需求分析
功能需求分析
界面设计
用户评估
补充：软件体系结构（MVC体系结构）
模型
一个或多个 JavaBean 对象，用于存储数据和处理数据。JavaBean 主要提供简单的 setXxx 方法和 getXxx 方法，在这些方法中不涉及对数据的具体处理细节，增加数据模型的通用性。
视图
一个或多个 JSP 页面，其作用是为模型提供数据和显示数据。JSP 页面主要使用 HTML 标记和 JavaBean 标记来显示数据，对数据的逻辑操作由控制器负责
控制器
一个或多个 Servlet 对象，根据视图提交的请求进行数据处理操作，并将结果存储到 JavaBean 中，Servlet 使用转发或重定向的方式请求视图中的某个 JSP 页面显示数据。
优点
多个视图与一个模型相对应
具有良好的移植性。
系统被分割为三个独立的部分，当功能发生变化时，改变其中的一个部分就能够满足要求
缺点
增加了系统设计和运行复杂性
视图与控制器连接过于紧密，妨碍两者的独立复用
视图访问模型的效率比较低
系统视图结构清晰思维导图模板大纲
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