人機交互 《可穿戴設備》 論文

1、 可穿戴設備介紹學 院：計算機科學與技術學院 專 業(yè)：計算機科學與技術 年 級：2013級(3班) 姓 名：賈辰 完成日期：2015年12月17日 指導教師：鄺勁荺老師 目錄摘要：2關鍵詞：2引言：2正文：2（1）骨傳導交互技術3（2）眼動跟蹤交互技術3（3）ARMR交互技術3（4）語音交互技術4（5）體感交互技術4（6）觸覺交互技術4（7）腦波交互技術5結論：5參考文獻：5摘要：可穿戴設備設備,通俗地理解就是一種可穿戴的便攜式計算設備，具有微型化、可攜帶、體積小、移動性強等特點。因此在人機交互方面與一般的計算設備，或者說智能設備不同，是一種人機直接無縫、充分連接的交互方式，其主要特點包括單（

2、雙）手釋放、語音交互、感知增強、觸覺交互、意識交互等。關鍵詞：便攜，計算設備，交互引言：可穿戴設備（Weatable device）源于簡單的計步器，它最初只是功能單一的電子產品。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)應用的不斷深入，類似計步器的產品紛紛與手機及移動互聯(lián)網(wǎng)應用聯(lián)系在一起，一下子激活了這些“古老”產品的活力。隨著可穿戴在身上的電子產品越來越多，一個新名詞可穿戴設備，和它代表的產品一樣迅速流行并走紅。它不僅是一種硬件裝置，更能通過軟件支持以及數(shù)據(jù)交互和互聯(lián)網(wǎng)應用來實現(xiàn)強大的功能。正文： 可穿戴設備（Wearable Devices）是指應用穿戴式技術對日常穿戴進行智能化配置的設備，將各類傳感、識別、連接和

3、云服務等技術綜合嵌入到人們的眼鏡、戒指、手表、手環(huán)、服飾及鞋襪等日常穿戴的設備中，來實現(xiàn)用戶五感能力拓展、生活管家、社交娛樂、健康監(jiān)測等功能，設備一般外形較為美觀時尚且易于佩戴、具備一定的計算能力以及擁有專用的應用程序和功能等特點。 據(jù)中國產業(yè)調研網(wǎng)發(fā)布的2015年版中國可穿戴設備市場現(xiàn)狀調研與發(fā)展趨勢分析報告顯示，得益于4G移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及，以及傳感器等相關技術日趨成熟，可穿戴設備已經由概念走入人們的日常生活。2013年是可穿戴設備的起步年，從上游元器件供應到下游終端產品推出，受到市場極大的關注和熱議。而在2014年CES上，各大廠商都將穿戴式產品視為全年布局的重中之重，從宣傳攻勢到產

4、品發(fā)布，公司種類與規(guī)模跨度的分散與豐富促成了穿戴式產品的多樣性，無論在產品的終端形態(tài)和穿戴方式，還是在產品的應用效能和實際用途方面都達到了一個嶄新的高度，預示著可穿戴設備行業(yè)爆發(fā)在即?？纱┐髟O備是未來移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢。 而當下主流的交互設備有如下幾個方面：（1） 骨傳導交互技術骨傳導交互技術主要是一種針對于聲音的交互技術，將聲音信號通過振動顱骨，不通過外耳和中耳而直接傳輸?shù)絻榷囊环N技術。骨傳導振動并不直接刺激聽覺神經，但它激起的耳蝸內基底膜的振動卻和空氣傳導聲音的作用完全相同，只是靈敏度較低而已。骨傳導技術通常由兩部分構成，一般分為骨傳導輸入設備和骨傳導輸出設備。骨傳導輸入設備，是指采用

5、骨傳導技術接收說話人說話時產生的骨振信號，并傳遞到遠端或者錄音設備。骨傳導輸出設備，是指將傳遞來的音頻電信號轉換為骨振信號，并通過顱骨將振動傳遞到人內耳的設備。目前在智能眼鏡、智能耳機等方面，骨傳導技術是比較普遍的交互技術，包括谷歌眼鏡也是采用聲音骨傳導技術來構建設備與使用者之間的聲音交互（2） 眼動跟蹤交互技術眼動跟蹤，又稱為視線跟蹤、眼動測量。眼動追蹤技術是一項科學應用技術，通常由三種追蹤方式：一是根據(jù)眼球和眼球周邊的特征變化進行跟蹤，二是根據(jù)虹膜角度變化進行跟蹤，三是主動投射紅外線等光束到虹膜來提取特征。眼動追蹤技術是當代心理學研究的重要技術，已經存在著相當長的一段時間，在實驗心理學、應

6、用心理學、工程心理學、認知神經科學等領域有比較廣泛的應用。隨著可穿戴設備，尤其是智能眼鏡的出現(xiàn)，這項技術開始被應用與可穿戴設備的人機交互中。眼動跟蹤交互技術的主要原理是，當人的眼睛看向不同方向時，眼部會有細微的變化，這些變化會產生可以提取的特征，計算機可以通過圖像捕捉或掃描提取這些特征，從而實時追蹤眼睛的變化，預測用戶的狀態(tài)和需求，并進行響應，達到用眼睛控制設備的目的。（3） ARMR交互技術增強現(xiàn)實（AR），是指在真實環(huán)境之上提供信息性和娛樂性的覆蓋，如將圖形、文字、聲音及超文本等疊加于真實環(huán)境之上，提供附加信息，從而實現(xiàn)提醒、提示、標記、注釋及解釋等輔助功能，是虛擬環(huán)境和真實環(huán)境的結合。介

7、入現(xiàn)實（MR），則是計算機對現(xiàn)實世界的景象處理后的產物。AR/MR技術可以為可穿戴設備設備提供新的應用方式，主要是在人機之間構建了一種新的虛擬屏幕，并借助于虛擬屏幕實現(xiàn)場景的交互。這是目前智能眼鏡、沉浸式設備、體感游戲等方面應用比較廣泛的交互技術之一。（4） 語音交互技術語音交互可以說是可穿戴設備時代人機交互之間最直接，也是當前應用最廣泛的交互技術之一。尤其是可穿戴設備的出現(xiàn)，以及相關語音識別與大數(shù)據(jù)技術的逐漸成熟，給語音交互帶來全新的契機。新一代語音交互的崛起，并不是識別技術上取得了多大的突破，而關鍵是將語音與智能終端以及云端后臺進行了恰到好處的整合，讓人類的語音借助于數(shù)據(jù)化的方式與程序世界

8、實現(xiàn)交流，并達到控制、理解用戶意圖的目的。前端使用語音技術，重點在后臺集成了網(wǎng)頁搜索、知識計算、資料庫、問答推薦等各種技術，彌補了過去語音技術單純依賴前端命令的局限性。語音交互技術的應用分為兩個發(fā)展方向：一個方向是大詞匯量連續(xù)語音識別系統(tǒng)，主要應用于計算機的聽寫機；另一個重要的發(fā)展方向是小型化、便攜式語音產品的應用，如無線手機上的撥號、智能玩具等。當然，目前還沒有充分普及的關鍵因素是語音識別的排干擾能力還有待加強，多語境下的識別還有待完善。（5） 體感交互技術體感交互技術是指利用計算機圖形學等技術識別人的肢體語言，并轉化為計算機可理解的操作命令來操作設備。體感交互是繼鼠標、鍵盤和觸屏之后新的人

9、機交互方式，也可以說是可穿戴設備趨勢下帶動起來的一種人機交互技術。其中尤其以手勢交互最具代表性，手勢識別是利用各類傳感器對手部/手持工具的形態(tài)、位移等進行持續(xù)采集，每隔一段時間完成一次建模，形成一個模型信息的序列幀，再將這些信息序列轉換為對應的指令，用來控制實現(xiàn)某些操作。隨著各項技術的成熟和傳感器的發(fā)展，手勢識別已經進入可用性階段，各類產品和解決方案也開始涌現(xiàn)。（6） 觸覺交互技術觸覺交互是目前可穿戴設備產業(yè)中比較新的人機交互技術，對人機之間的信息交流和溝通方式將產生深遠的影響。觸覺可謂是人體一切的感覺之母，是人類與外界交流，并感受外界的重要通道之一。軟硬、冷暖、粗細，以及物體形狀等信息，都可

10、以在觸摸中感知，人類更復雜的情感交流也可以通過觸摸實現(xiàn)。觸覺交互研究如何利用觸覺信息增強人與計算機和機器人的交流，其領域包括手術模擬訓練、娛樂、機器人遙控操作、產品設計、工業(yè)設計等。觸覺交互目前在沉浸式智能產品中有了一定的應用探索，將會是未來人類在虛擬現(xiàn)實中“真實”的感知外界的一種關鍵交互技術。（7） 腦波交互技術腦波交互也可以理解為意識控制技術，這項技術在目前已經有了一定的探索，但還沒有得到比較廣泛的應用?？梢哉f腦波交互技術將會是可穿戴設備產業(yè)的終極交互方式，不僅構建了人與設備之間，同時也是構建人與人之間的一種新的溝通方式。未來，我們借助于腦波交互技術，人與人之間將會達成充分的“默契”。同樣，人與設備之間也將構建出一種新的人機交互方式，這種交互方式可以說是可穿戴時代的終極交互方式。 結論：可穿戴設備正處于發(fā)展的初級階段，該產品前景廣闊，很有可能是一項在根本上改變人類生活方式與習慣的新技術。但是，正因為前路的不可預知性以及可穿戴式設備自身的特點，這種項目適合財力雄厚的公司或者由政府出資研發(fā)較為穩(wěn)妥可。目前，世界上的科技巨頭們都在積極分析可穿戴設備的發(fā)展及可行性，