中北大学软件学院实验报告专业软件工程课程名称人机交互学号姓名辅导教师何志英成绩实验日期2012/3/13实验时间19:00-22:001实验名称试验一：最新人机交互技术2、实验目的了解最新人机交互的研究内容3、实验内容通过网络查询最新人机交互相关知识。

(1)在百度中找到“最新人机交互视频”的相关网页，查看视频。

(2)什么是Kinect技术。

(3)人机交互技术在各个领域的应用。

4、测试及结果(1)已在百度中查看“最新人机交互视频”的相关网页。

(2)Kinect是微软在2010年6月14日对XBOX360体感周边外设正式发布的名字。

(3)人机交互技术已成为解决医疗、教育、科研、环保等各类重大社会问题不可或缺的重要工具5、心得通过此实验，我了解人机交互技术在社会各个行业的重大作用。

辅导教师何志英成绩实验日期2012/3/13实验时间19:00-22:00 1、实验名称实验二：立体视觉2、实验目的掌握立体视觉的原理3、实验要求通过网络查询立体视觉相关知识。

(1)在虚拟环境是如何实现立体视觉？(2)3D和4D电影的工作原理。

4、测试及结果(1)实物虚化的视觉跟踪技术使用从视频摄像机到x-y平面阵列，周围光或者跟踪光在图像投影平面不同时刻和不同位置上的投影，计算被跟踪对象的位置和方向。

视点感应必须与显示技术相结合，采用多种定位方法（眼罩定位、头盔显示、遥视技术和基于眼肌的感应技术）可确定用户在某一时刻的视线。

例如将视点检测和感应技术集成到头盔显示系统中，飞行员仅靠“注视”就可在某些非常时期操纵虚拟开关或进行飞行控制(2) 4D电影是在3D立体电影的基础上加环境特效模拟仿真而组成的新型影视产品。

所谓4D电影，也叫四维电影；即三维的立体电影和周围环境模拟组成四维环境。

观众在看立体电影时，顺着影视内容的变化，可实时感受到风暴、雷电、下雨、撞击、喷洒水雾、拍腿等身边所发生与立体影象对应的事件,4D的座椅是具有喷水、喷气、振动、扫腿等功能的，以气动为动力的。

环境模拟仿真是指影院内安装有下雪、下雨、闪电、烟雾等特效设备，营造一种与影片内容相一致的环境。

5、心得通过本次试验，我明白了立体视觉以及3D、4D电影的工作原理。

辅导教师何志英成绩实验日期2012/3/27实验时间19:00-22:001、实验名称实验三：交互设备2、实验目的掌握常用的交互设备的工作原理如键盘、鼠标、显示器、扫描仪3、实验内容通过网络查询人机交互设备相关知识。

1、重点查找液晶显示器和扫描仪的工作原理和方法2、什么是数字纸？工作原理是什么？4、测试及结果(1)在彩色LCD面板中，每一个像素都是由三个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有红色，绿色，或蓝色的过滤器。

这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。

LCD不存在聚焦问题，因为每个液晶单元都是单独开关的。

这正是同样一幅图在LCD屏幕上为什么如此清晰的原因。

扫描仪是图像信号输入设备。

它对原稿进行光学扫描，然后将光学图像传送到光电转换器中变为模拟电信号，又将模拟电信号变换成为数字电信号，最后通过计算机接口送至计算机中。

光电转换是扫描仪的核心工作原理。

扫描仪的性能取决于它把任意变化的模拟电平转换成数值的能力。

(2)数字纸，也叫数码纸。

它是一种超薄、超轻的显示屏，即理解为"象纸一样薄、柔软、可擦写的显示器"。

工作原理：1.液晶方式 该方式是利用施加电压后分子排列被改变的液晶的性质，通过调整透光率及改变光线的方向来表达反差，笔记本电脑等产品上的液晶显示器已为我们所熟知。

电子纸液晶显示器的制作思路是，将液晶板与写入图像的装置部分相分离以实现薄型化和轻量化，并能卷曲，做成像纸一样的东西。

写入可利用施加光、热、表面电荷等各种方法来实现。

2.电泳方式 该方式是利用在电压下能够改变黑白状态的微胶囊来实现图像显示的。

微胶囊中带电的白色氧化钛颗粒和黑色碳粉粒子在电压下上下移动，从而绘制出黑白图像。

其特点是在反差、明亮度视觉等方面较理想，耗电低，重量轻而容易使其薄型化，形状自由等。

此外，有的产品是利用带电色粉的电泳现象，通过加大色粉的密集度来提高黑白反差的。

5、心得我明白了数字纸、液晶显示器、扫描仪的工作原理。

辅导教师何志英成绩实验日期2012/3/27实验时间19:00-22:001实验名称实验四：虚拟现实系统中的交互设备2、实验目的掌握虚拟现实系统中人机交互设备的工作原理和方法3、实验内容通过网络查询人机交互设备相关知识。

重点查找虚拟现实中使用的交互设备和较新的交互设备的工作原理和方法，如：数据手套、三维鼠标、空间跟踪定位器、触觉和力反馈器、头盔式显示器等。

（实验报告中写出3种以上）4、测试及结果(1)数据手套工作原理：数据手套是虚拟仿真中最常用的交互工具。

数据手套设有弯曲传感器，弯曲传感器由柔性电路板、力敏元件、弹性封装材料组成，通过导线连接至信号处理电路；在柔性电路板上设有至少两根导线，以力敏材料包覆于柔性电路板大部，再在力敏材料上包覆一层弹性封装材料，柔性电路板留一端在外，以导线与外电路连接。

把人手姿态准确实时地传递给虚拟环境，而且能够把与虚拟物体的接触信息反馈给操作者。

使操作者以更加直接，更加自然，更加有效的方式与虚拟世界进行交互，大大增强了互动性和沉浸感。

并为操作者提供了一种通用、直接的人机交互方式，特别适用于需要多自由度手模型对虚拟物体进行复杂操作的虚拟现实系统。

数据手套本身不提供与空间位置相关的信息，必须与位置跟踪设备连用。

数据手套一般按功能需要可以分为：虚拟现实数据手套、力反馈数据手套。

力反馈数据手套：借助数据手套的触觉反馈功能，用户能够用双手亲自“触碰”虚拟世界，并在与计算机制作的三维物体进行互动的过程中真实感受到物体的振动。

触觉反馈能够营造出更为逼真的使用环境，让用户真实感触到物体的移动和反应。

此外，系统也可用于数据可视化领域，能够探测与出地面密度、水含量、磁场强度、危害相似度、或光照强度相对应的振动强度。

(2) 三维鼠标：三维空间交互球是虚拟现实应用中的另一重要的交互设备，用于六个自由度VR场景的模拟交互，可从不同的角度和方位对三维物体观察、浏览、操纵；也可作为3D Mouse来使用；并可与数据手套或立体眼镜结合使用，作为跟踪定位器。

也可单独用于CAD/CAM，(Pro/E、UG)。

作为输入设备，此种三维鼠标类似于摇杆加上若干按键的组合，由于厂家给硬件配合了驱动和开发包，因此在视景仿真开发中使用者可以很容易的通过程序，将按键和球体的运动赋予三维场景或物体，实现三维场景的漫游和仿真物体的控制(3)头盔式显示器：头盔显示器（HMD，Head Mounted Display）的原理是将小型2维显示器所产生的影像藉由光学系统放大。

具体而言，小型显示器所发射的光线经过凸状透镜使影像因折射产生类似远方效果。

利用此效果将近处物体放大至远处观赏而达到所谓的全像视觉（Hologram）。

头盔显示器是虚拟现实应用中的3DVR图形显示与观察设备，可单独与主机相连以接受来自主机的3DVR图形信号。

使用方式为头戴式，辅以三个自由度的空间跟踪定位器可进行VR输出效果观察，同时观察者可做空间上的自由移动，如；自由行走、旋转等，沉浸感极强，在VR效果的观察设备中，头盔显示器的沉浸感优于显示器的虚拟现实观察效果，逊于虚拟三维投影显示和观察效果，在投影式虚拟现实系统中，头盔显示器作为系统功能和设备的一种补充和辅助。

5、心得通过此次实验，我看到了很多高科技的虚拟现实设备，更加了解到了，数据手套、三维鼠标、头盔显示器等虚拟设备的工作原理及使用方法。

辅导教师何志英成绩实验日期2012/4/10实验时间19:00-22:001实验名称实验五：人机交互界面表示模型2、实验目的掌握人机交互界面表示模型中的GOMS、LOTOS和UAN的方法。

3、实验内容1、简述GOMS和 LOTOS表示模型的方法。

2、结合GOMS和 LOTOS对任务“中国象棋对弈”进行描述3、UAN描述“文件拖入垃圾箱”4、测试及结果(1)GOMS是在交互系统中用于分析用户复杂性的建模技术，主要被软件设计用于建立用户行为模型 。

GOMS模型是一个缩写术语，G 代表Goals（目标）、O代表Operations（操作）、M代表Methods（方法）、S代表Selection rules（选择规则）。

Goals（目标）就是执行任务最终想要得到的结果。

Operations（操作）是任务分析道最底层的行为，是用户为了完成任务必须执行的基本动作。

Methods（方法）是描述如何完成目标的过程。

Selection rules（选择规则）是用户要遵守的判定规则，以确定在特定环境下所使用的方法。

GOMS模型是关于用户在与系统交互时使用的知识和认知过程的模型。

GOMS模型主要用于指导第一代（命令行）和第二代（WIMP）人机交互界面的设计和评价。

LOTOS的基本思想是用一套形式化和严格地表示法刻画系统外部可见行为之间的时序关系，系统由一系列进程组成，进程同环境之间通过称为“关口”的交互点进行交互，两个以上的进程在执行一个外部可见的行为时会发生交互，进行数据交换、信息传递、协调同步等操作。

(2)GOAL:中国象棋[>:GOAL:运行|||：* GOAL：走棋ACTION:自动记录棋谱>>：GOAL：当前方走>>:OPRATOR:拾取棋子OPRATOR:放置棋子GOAL:对弈方走>>OPRATOR:拾取棋子OPRATOR:放置棋子*GOAL:打谱[ ]:OPRATOR:加速OPRATOR:减速OPRATOR:暂停OPRATOR:恢复GOAL:退出(3)5、心得通过此次实验，我掌握人机交互界面表示模型中的GOMS、LOTOS和UAN的方法。

辅导教师何志英成绩实验日期2012/4/10实验时间19:00-22:001实验名称实验六：WEB界面设计2、实验目的掌握WEB界面设计的原则，了解页面内容、风格、布局、色彩设计的方法3、实验内容1、找到三种类型的网站：旅游景区、购物网站、政府部门网站，每种类型找三个以上网站，总结功能、布局、风格、色彩设计有什么相同和不同。

4、测试及结果通过上网查看诸多网站，发现不同网站有不同的风格，其风格表现在多方面：功能方面：功能大部分都相同，主要是列举最近发生的事件或最新通知。

布局方面：风景区网站、购物网站一般采用自由式布局，文字信息量少，图片多，外观漂亮，容易吸引人。

缺点：显示速度慢。

政府部门网站一般采用“同”字结构布局，页面结构清晰，主次分明。

缺点：太过规矩呆板，色彩单调。

风格、色彩方面：旅游网站、购物网站风格随意，色彩鲜艳，外观漂亮，引人注目；政府网站，风格大部分一样，整体格调肃穆，严谨，色彩单调，给人一种严肃认真的感觉。