人機交互基礎(chǔ)教程

前言

人機交互是關(guān)于設(shè)計、評價和實現(xiàn)供人們使用的交互式計算機系統(tǒng)，并圍繞相關(guān)的主要現(xiàn)象進行研究的學科。它主要研究人與計算機之間的信息交互理論與方法，涉及計算機科學、心理學、認知科學和社會學以及人類學等諸多學科，是信息技術(shù)的一個重要組成部分，已對人類生產(chǎn)、生活產(chǎn)生了廣泛而深刻的影響，受到各國的重視，如我國在“國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）”中已將人機交互列為支撐信息技術(shù)發(fā)展的科學基礎(chǔ)之一。山東大學是國內(nèi)最早開設(shè)人機交互課程的高校之一。在“十一五”國家級規(guī)劃教材項目資助下，參考IEEE和ACM推出的“Computing Curricula 2001”中關(guān)于人機交互的有關(guān)知識體系，結(jié)合多年來的教學實踐，對2004年編著的《人機交互技術(shù)——原理與應(yīng)用》一書進行重新編撰，精煉內(nèi)容，使之更適合本科生使用。本教材注重人機交互基本知識，側(cè)重技術(shù)講解，包含豐富實例，希望通過本書的學習，讀者可以較好掌握人機交互的基本知識和相關(guān)技術(shù)，能夠?qū)W以致用。本書共分9章，第1章主要概述人機交互的相關(guān)概念、研究內(nèi)容、發(fā)展歷史及其應(yīng)用等內(nèi)容；第2章在介紹人的感知模型的基礎(chǔ)上，詳細闡述了認知過程與交互設(shè)計原則，討論了認知概念模型的幾種表示方法和分布式認知模型等內(nèi)容；第3章側(cè)重介紹各種交互設(shè)備的原理和技術(shù)；第4章主要從人機交互輸入模式、圖形交互技術(shù)、語音交互技術(shù)以及筆交互技術(shù)等幾個方面詳細介紹一些常用和新興的交互技術(shù)；第5章重點介紹人機界面設(shè)計方法，特別是以用戶為中心的界面設(shè)計原則。方法；第6章討論人機界面的表示模型和實現(xiàn)方法，重點圍繞窗口系統(tǒng)和UIMS系統(tǒng)等進行介紹；第7、8章分別介紹Web界面、移動界面這兩類特殊人機界面的設(shè)計原則、方法、工具和技術(shù)；第9章則重點圍繞可用性分析與評估方法進行介紹。為了便于讀者對全書內(nèi)容進行理解并提高應(yīng)用能力，本書系統(tǒng)地設(shè)計了各章的習題和課程設(shè)計題目。希望讀者通過這些習題的思考和上機操作，能夠加深對內(nèi)容的理解，達到理論與實踐相結(jié)合的目的。

內(nèi)容概要

本書介紹人機交互基本知識，主要包括人機交互的相關(guān)概念，與人機交互相關(guān)的感知和認知的基本知識，各種交互設(shè)備及其工作原理，人機交互技術(shù)，人機界面設(shè)計方法及其表示模型和實現(xiàn)方法，web界面、移動界面這兩類特殊人機界面的設(shè)計方法、工具和技術(shù)，以及可用性分析與評估方法。讀者通過本書的學習，可以快速掌握人機交互的基本知識和交互技術(shù)，能夠?qū)W以致用。    本書可作為計算機相關(guān)專業(yè)的本科生教材，也可作為工程技術(shù)人員的參考書和對人機交互技術(shù)感興趣的讀者的自學用書。

作者簡介

孟祥旭，男，中國科學院計算所計算機應(yīng)用專業(yè)畢業(yè)，獲博士學位現(xiàn)為山東大學計算機科學與技術(shù)學院院長，教授,博士生導師兼任中國計算機學會CAD，CG專委會副主任、教育部計算機專業(yè)教學指導委員會委員、山東省信息化工作領(lǐng)導小組專家組組長,主要從事CAD與圖形學、人機交互與虛

書籍目錄

第1章 緒論  1.1 什么是人機交互  1.2 人機交互的研究內(nèi)容  1.3 人機交互的發(fā)展歷史  1.4 人機交互的應(yīng)用  習題1第2章 感知和認知基礎(chǔ)  2.1 人的感知  2.2 認知過程與交互設(shè)計原則  2.3 概念模型及對概念模型的認知  2.4 分布式認知  習題2第3章 交互設(shè)備  3.1 輸入設(shè)備  3.2 輸出設(shè)備  3.3 虛擬現(xiàn)實交互設(shè)備  3.4 交互設(shè)備的整合應(yīng)用  習題3第4章 交互技術(shù)  4.1 人機交互輸入模式  4.2 基本交互技術(shù)  4.3 圖形交互技術(shù)  4.4 語音交互技術(shù)  4.5 筆交互技術(shù)  習題4第5章 界面設(shè)計  5.1 界面設(shè)計原則  5.2 理解用戶  5.3 設(shè)計流程  5.4 任務(wù)分析  5.5 以用戶為中心的界面設(shè)計  習題5第6章 人機交互界面表示模型與實現(xiàn)  6.1 人機交互界面表示模型  6.2 界面描述語言  6.3 窗口系統(tǒng)  6.4 用戶界面管理系統(tǒng)  習題6第7章 Web界面設(shè)計  7.1 Web界面及相關(guān)概念  7.2 Web界面設(shè)計原則  7.3 Web界面要素設(shè)計  7.4 Web界面基本設(shè)計技術(shù)  7.5 Web3D界面設(shè)計技術(shù)  習題7第8章 移動界面設(shè)計第9章 可用性分析與評估附錄A 長類型QUSI的完整例子參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：語音識別系統(tǒng)選擇識別基元的要求是有準確的定義、能得到足夠數(shù)據(jù)進行訓練、具有一般性。英語通常采用上下文相關(guān)的音素建模，漢語的協(xié)同發(fā)音不如英語嚴重，可以采用音節(jié)建模。系統(tǒng)所需的訓練數(shù)據(jù)大小與模型復(fù)雜度有關(guān)。模型設(shè)計得過于復(fù)雜以至于超出了所提供的訓練數(shù)據(jù)的能力，會使得性能急劇下降。大詞匯量、非特定人、能識別連續(xù)語音的語音識別系統(tǒng)通常稱為聽寫機。其架構(gòu)就是建立在聲學模型和語言模型基礎(chǔ)上的HMM拓撲結(jié)構(gòu)。訓練時對每個基元用前向后向算法獲得模型參數(shù)，識別時將基元串接成詞，詞間加上靜音模型并引入語言模型作為詞間轉(zhuǎn)移概率，形成循環(huán)結(jié)構(gòu)。漢語具有易于分割的特點，可以先進行分割再對每一段進行解碼，這是提高效率的一個簡化方法。用于實現(xiàn)人機口語對話的系統(tǒng)稱為對話系統(tǒng)。受目前技術(shù)所限，對話系統(tǒng)往往是面向一個狹窄領(lǐng)域、詞匯量有限的系統(tǒng)，其題材有旅游查詢、訂票、數(shù)據(jù)庫檢索等。其前端是一個語音識別器，識別產(chǎn)生的N-best候選，由語法分析器進行分析獲取語義信息，再由對話管理器確定應(yīng)答信息，由語音合成器輸出。由于目前的系統(tǒng)往往詞匯量有限，也可以用提取關(guān)鍵詞的方法來獲取語義信息。語音識別系統(tǒng)的性能受許多因素的影響，包括不同的說話人、說話方式、環(huán)境噪音、傳輸信道等。提高系統(tǒng)魯棒性，是要提高系統(tǒng)克服這些因素影響的能力，使系統(tǒng)在不同的應(yīng)用環(huán)境、條件下性能穩(wěn)定；自適應(yīng)是根據(jù)不同的影響來源，自動地、有針對性地對系統(tǒng)進行調(diào)整，在使用中逐步提高性能。語音識別技術(shù)在實際使用中達到了較好的效果，但如何克服影響語音的各種因素還需要更深入地分析。目前聽寫機系統(tǒng)還不能完全實用化以取代鍵盤的輸入，但識別技術(shù)的成熟同時推動了更高層次的語音理解技術(shù)的研究。由于英語與漢語有著不同的特點，針對英語提出的技術(shù)在漢語中如何使用也是一個重要的研究課題，四聲等漢語本身特有的問題也有待解決。

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