运动状态下笔与手指在手势交互中的对比分析

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近年来,随着科技的飞速发展,个人电脑、智能手机已经成为我们生活中必不可少的智能设备。如何设计更加简单有效的用户界面去帮助人们更好的使用智能设备,已经成为了一个急需解决的科研难题。在人机交互领域中,自然用户界面作为下一代用户界面,具有非常好的发展前景。手势交互是自然用户界面的一个合理有效的实施途径。当我们与一个具有触摸屏的智能设备进行交互操作时,画一个手势往往比点击某个图标或者在长菜单中选择某一个选项要方便得多。也就是说,手势交互是一种更接近人们自然行为表现的交互方式。笔和手指是我们日常生活中最普遍也是最熟悉的输入方式。在手势交互中,采用笔或者手指来画手势是一种很自然的设计思路。一方面,我们从小到大,从胡乱涂鸦到学习工作,无时无刻不在练习着笔的使用。另一方面,手指是我们人体的一部分,在触摸屏上使用手指交互是一种更加原始更加自然的方式。介于这一系列优点,笔和手指已经成为与触屏设备搭配的最重要的输入方式,并且随着电容屏技术的发展,手指交互在近年来变得越来越流行。为了推进笔和手指在手势交互上的发展,已经有很多学者在笔的手势交互和手指的手势交互上做了许多研究。考虑到如今智能手机和智能手表的发展,智能设备不再仅限于在静止环境下使用,还可以在运动环境中使用。目前关于运动状态下笔和手指的手势交互的研究还很少,因此,我们进行了两个实验来检测在运动状态下,笔和手指在手势交互上面的异同点。本文总结了在静止情况下笔和手指在手势交互上的对比研究,在前人的基础上,我们设计了在运动状态下笔和手指手势交互的比较分析实验。实验要求实验者在跑步机上以固定速度步行的情况下,采用三种输入方式(笔、食指和拇指),画出一系列不同复杂程度和不同尺寸的手势,并以九种主要特征和问卷调查等方法来评价所画手势的表现。在实验中我们获得了一系列具有显著意义的结果,但是在我们将这些结果与静止状态下的结果对比时,仍然有一部分结果无法很好的理解。于是,为了验证我们在实验中获得的结果,并且探究真实的步行情况,我们又设计了另外一个在真实步行情况下的实验。实验者在跟随一个领路人按照固定的路线匀速前进的同时,在手机上画出一系列手势。这样既能够让实验者在真实的步行情况下进行实验,也便于控制实验者的步行速度。结果显示,从静止情况到真实的步行情况,再到在跑步机上步行的情况是一个连续渐变的过程。在所有的输入方式中,所画手势的效果都受到运动状态带来的不良影响,其中笔的输入表现得最敏感,最容易受到运动状态的干扰。由于拇指的生理限制,拇指输入在各种情况下都是效果最差的输入方式。总而言之,我们的实验结果与分析都会为今后移动触屏用户界面的设计起到一定的指导作用。
摘要第4-6页
Abstract第6-7页
第1章 绪论第10-14页
    1.1 研究背景与意义第10-11页
    1.2 国内外研究现状第11-12页
    1.3 本文主要工作第12-13页
    1.4 本文的组织结构第13-14页
第2章 研究基础与背景第14-23页
    2.1 手势的种类第14-15页
    2.2 特征的选择第15-20页
        2.2.1 基本特征第16-17页
        2.2.2 局部形状特征第17-18页
        2.2.3 全局形状特征第18-20页
    2.3 静止状态下笔与手指在手势操作中的比较第20-22页
        2.3.1 实验者第20页
        2.3.2 实验设备第20-21页
        2.3.3 实验中手势的尺寸第21页
        2.3.4 实验过程第21页
        2.3.5 结果与分析第21-22页
    2.4 本章小结第22-23页
第3章 跑步机上笔与手指在手势交互中的对比分析第23-40页
    3.1 实验者第23页
    3.2 实验设备第23-24页
    3.3 实验中手势的尺寸第24页
    3.4 步行速度第24-25页
    3.5 实验过程第25-27页
    3.6 实验结果第27-35页
        3.6.1 基本特征第27-30页
        3.6.2 局部形状特征第30-32页
        3.6.3 全局形状特征第32-35页
        3.6.4 准备时间和失误次数第35页
        3.6.5 问卷结果第35页
    3.7 结果分析与讨论第35-39页
        3.7.1 在运动环境中,笔、食指和拇指表现出的异同点有哪些?第36页
        3.7.2 静止状态和运动状态的区别是什么?第36-37页
        3.7.3 为什么拇指输入表现得这么差?第37-38页
        3.7.4 移动状态下笔和手指手势交互的设计指导第38页
        3.7.5 实验设备第38-39页
    3.8 本章小结第39-40页
第4章 真实步行情况下笔与手指在手势交互中的对比分析第40-52页
    4.1 实验者第40页
    4.2 实验设备和实验中手势的尺寸第40页
    4.3 步行速度第40页
    4.4 实验过程第40-42页
    4.5 实验结果第42-50页
        4.5.1 基本特征第43-46页
        4.5.2 局部形状特征第46-47页
        4.5.3 全局形状特征第47-50页
        4.5.4 问卷结果第50页
    4.6 结果分析与讨论第50-51页
    4.7 本章小结第51-52页
第5章 总结与展望第52-54页
    5.1 总结第52-53页
    5.2 展望第53-54页
参考文献第54-57页
作者简介及在学期间所取得的科研成果第57-58页
致谢第58页
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