时间：2023-01-26 05:40:32
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇人机交互界面，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
引言
据中国交通部公布的白皮书，到2020年，高速铁路营业里程达到3万公里，高铁将覆盖80%以上的中国大城市。按照当前高速铁路发展的速度，可以预计，这一计划将得以实现。作为高铁三大核心技术之一的列车运行控制系统，在高铁“一带一路”走出去的过程中扮演着举足轻重的作用。列控系y是一个大规模的实时控制系统，主要分为地面设备和车载设备两大部分，车载设备包含车载安全计算机、轨道电路信息接收器、人机界面（DMI）、GSM-R天线等，其中人机界面是司机与车载设备的交互接口。本文主要简述了人机交互界面的作用和功能，并在此基础上对人机交互界面进行了分析与设计，这对于研发人员在人机交互界面的开发过程中具有重要意义。
1 人机交互界面的作用
人机交互界面（DMI）是车载设备中的一个组成部分，在车载设备中位于列车司机与安全计算机之间，是司机与车载设备之间信息交互的一个桥梁，如图1所示。
车载安全计算机通过制动接口单元、应答器信息接口、轨道电路信息接口、无线信息接口、测速单元等设备获取列车的运行状态信息和地面控制信息，经过安全计算机的安全处理后，由MVB总线向人机交互界面（DMI）实时发送列车的速度、模式、位置、等级等重要信息。DMI在界面上以文字、图形等形式实时的向司机显示列车的各种运行状态信息。司机除了能够从DMI上获取列车的状态信息，还能通过DMI的按键向车载安全计算机输入列车数据、下达指令等操作。
2 人机交互界面的功能
列车在运行的过程中，车载安全计算机通过人机交互界面DMI向司机提供列车的运行状态信息等，同时，司机可以通过人机交互界面向车载安全计算机输入一些必要信息和操作指令来保证列车安全运行，如图2所示。因此，人机交互界面主要有两个方面的功能。第一个方面的对象是列车的司机，主要向列车司机提供列车速度信息、距离监控信息、运行计划信息、列车制动状态信息、线路坡度和特殊区段信息等数据的显示；第二个方面的对象是车载安全计算机（ATP），人机交互界面主要向ATP提供司机输入的数据与指令。
3 人机交互界面的分析与设计
人机交互界面（DMI）的显示界面主要分为六个区域，包括A区、B区、C区、D区、E区、F区，在每一个分区里又分为不同的内容显示区域，具体的划分如图3所示。
3.1 A区 距离监控信息
A1制动预警时间区：
A1区以正方形图标显示，正方形图标边长的大小反应了距离车载安全计算机输出制动的时间长短，当距离触发制动的预期时间小于规定的值时，正方形图标以不同的尺寸和颜色显示，正方形的显示条件和显示颜色对应的关系如表3所示。
A2 目标距离显示区：
A2区使用两种方法表示目标距离：柱状光带表示法和数字表示法。柱状光带左侧为刻度，柱状光带的高度代表目标距离的值，光带越高表示目标距离越远，柱状光带上方为目标距离的具体值，如图4所示。
A2区的显示条件如表4所示。
3.2 B区 速度显示信息
B区主要显示速度信息，列车速度采用双备份显示。一种方式是速度表，表盘的刻度为0～450km/h；另一种方式是数字，在速度表的中间区（B1区）显示列车速度值，如图5所示。
列车运行过程中的目标速度、允许速度、常用制动干预值、紧急制动干预值等通过环形速度表（CSG， Circle Speed Gauge）来表示，在CSG中以光带方式显示各种速度信息。在CSG中，正常情况下，通过亮灰色和暗灰色来区分这些速度信息，在列车超速的情况下，CSG中的常用制动干预限值、紧急制动干预限值通过更加艳丽的颜色来显示，如图6所示。
3.3 C区 补充驾驶信息
C区主要显示内容为补充驾驶信息，包括列车当前运行等级、列控车载设备制动状态以及下一控制模式。
（1）C1区以带黄色闪动边框的模式文本，显示要确认的各种模式，闪烁频率为1 Hz，以便司机确认下一有效模式。
（2）C8区以文字的方式显示列控车载设备的运行等级，字体为幼圆大小为14磅（推荐），颜色为白色。
（3）C9区以图标的方式显示列控车载设备制动状态。DMI根据列控车载设备的制动状态显示图标。如果列控车载设备处于非制动非允许缓解状态，则该区域不显示任何图标其中图标与制动状态的对应关系如表5所示。
3.4 D区 运行计划信息
D区主要显示内容为运行计划信息。
（1）D1区，用于显示位置坐标，位于D区的最下方，坐标系的原点位于D1 区的左下角，始终以列车当前所在位置为参考原点，即列车始终位于坐标系的原点。
（2）D2/D3区，用于显示预告信息。常见的预告信息有：桥梁、车站、隧道、临时限速区、分相区。
（3）D4区，用符号显示速度变化信息，符号左侧处在速度发生变化的位置。显示图标分为“加速”、“减速”、“减速（目标为0）”。
（4）D5区，用于显示坡度信息。坡度信息由一系列不同坡度的长方形组成，长方形具有标准高度（10像素点），其宽度取决于到列车前端的距离和坡度延伸的长度。坡度为下坡道时，长方形显示为暗灰色，数字为灰色；坡度为上坡道或坡度为零时，长方形显示为灰色，数字为暗灰色。
（5）D6区，用于显示机车信号图标，常见的有：L5、L4、L3、L2、L、LU、HU、HB、UUS、UU、U2S、U2、U、LU2。
（6）D7区，显示列车前方最远32km范围内的最限制速度曲线（显示距离能够进行8km、16km和32km三级切换）。MRSP信息以图表的形式显示，横轴为距离标尺，纵轴为速度标尺。
（7）D8区，显示起模点信息，只显示动态速度递减的起始点，不涉及速度递增的情况。起模点用一个黄色的垂直光标在D8和D7的中间显示，宽2个像素点。
D区的显示示意图如图7所示。
3.5 E区 监控信息
E区主要显示列车的监控信息，包括26个分区。其中各个分区的显示内容和可选的显示状态如表6所示。
3.6 F区 功能键信息
F区为功能键区，共有8个功能键，通过该区的按钮，司机可以向车载安全计算机输入数据以及指令的下达。F区的显示如图8所示。
4 结束语
本文对车载设备中的人机交互界面的作用和功能进行了分析，阐述了人机交互界面在车载设备中的重要性，并在此基础上研究和分析了人机交互界面的六个区域的显示规则以及各个区域的含义，这对于研发人员在对人机交互界面的软件开发中具有一定的参考价值。
参考文献
[1]王耀东.基于Windows CE的CTCS3级列控系统车载人机界面DMI的设计与实现[D].北京交通大学，2008.
[2]宛操慧.车载人机界面可视化开发工具的设计与实现[D].华中科技大学，2012.
关键字:业务访谈;人机交互界面设计;需求分析;软件开发
中图分类号:TP311.52文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 11-0000-01
Human-Computer Interface Based on Business Interview
Liu Tong
(Beijing Information Science Technology University,Beijing100192,China)
Abstract:The method of researching human-computer from business interview includes plane,item,prototype,catching information,notes for development team.
Keywords:Business interviews;Man-machine interface design;Needs
analysis;Software development
人机界面(Human-Computer Interface,HCI)是指人与机器间相互施加影响的区域凡参与人机信息交流的一切领域都属于人机界面。
业务访谈,又称需求分析访谈,是软件项目开发需求分析阶段重要、高效的调查客户、用户需求的手段。
随着Windows 7的问世,iPhone手机的普及,从操作系统到移动平台,从PC厂商到软件企业,人性化的IT产品正在不断地冲击着消费者的购买欲,“以市场为导向,以用户为中心”的原则也得到了IT业界的广泛共识。无论是基于.NET的应用开发平台、基于J2EE的开发平台、协同开发平台抑或是Web应用开发平台等诸多平台下开发的应用软件,良好的、人性化的人机交互特性在开发中也被提到了重要的位置。良好的界面是用户的需求,就要从业务访谈起对其进行调查。
一、业务访谈策划
策划是业务访谈的基本,在进行各项访谈之前,完备、详尽、有条理的计划是做好业务访谈的前提条件。在启动访谈之前,不妨让你的客户看看这份策划,详细的策划会给访谈者、受访者带来宏观上的整体感觉。这样方便你的客户在百忙之中安排好时间,对整个的项目开发进度提供了极大的帮助。在这份策划中,我们应该囊括访谈中的进度安排,组织好向受访者提出的问题,预计问题的答案,印制好调查问卷。这有助于在访谈中高效地捕捉有效信息,合理组织时间等。值得注意的是,在访谈中应当进行完整的笔录。业务访谈中访谈者要做到的就是倾听,听清楚别人在说什么,在记录信息时,高效的记录工具就是笔,起码在业务访谈中是这样的,当然,在访谈中使用录音笔记录下整个访谈过程也是很有必要的,方便于在日后进行整理中使用。
二、展示快速原型
用户对专业的词汇很生涩,甚至形容不出他所要的感觉,这时候我们在访谈时可以把快速原型展示给用户,用户指着图形用户界面跟访谈者讲他对于界面设计的需求,总比对着文字强。甚至我们能够利用.NET平台现场“拖拽”出一个GUI来让用户看。这样才能形象地反应出用户内心世界中真实的想法,访谈者与受访者不会因为“隔行如隔山”而产生沟通上的障碍。“软件”的概念对于用户是非常虚的一个概念。然而系统功能与用户的接口就是界面。标签的字体、大小,选项卡的位置等,这些细节,我们不仅仅要根据人机界面设计标准进行专业的设计,也要参考到用户的想法。“阳春白雪与下里巴人”的完美组合才是设计的精品。快速原型就是要求程序员、设计师按照业界的标准与自我的理解,先期进行设计,之后在访谈中给客户展现一个愿景。客户根据愿景与自身的实际情况,提出进一步需求。方便了访谈者与受访者之间的沟通,节省了大量时间与人力资源。
三、在迭代中前进
客户往往很难用言语表述“我想要什么”,甚至展示了快速原型,也未必能让你的客户说出“好”与“不好”。真正的答案在于用户的体验。我们不妨使用敏捷开发,敏捷开发是一种以人为核心、迭代、循序渐进的开发方法。无论采用何种方法,Scrum、XP、CrystalClear、态系统开发方法(Dynamic Systems Development Method,DSMD),每次迭代都会给用户带来新的体验,在不断地迭代中修改用户的不良感受,并即时回馈给用户,在一次次的迭代中,完善用户需求。
四、捕捉需求
如果把业务访谈比做try语句里的执行动作,那么我们现在要谈的就是catch。所不同的是,我们既要捕捉到异常,也要捕捉到正常。也许我们会从纷繁复杂,字迹潦草的访谈记录中以及我们的调查问卷中提取的很多信息。但那些信息只是简单的罗列罢了。我们要从这些复杂信息中提取到我们所需要的内容。捕获需求本就不是技术层面的事情,理解客户的真正需求不光适用于人机界面访谈,也适用于整个需求分析。通常情况下,客户是不知道自己的需求的,他们想要什么样的界面,什么具体的人性化功能,他们是不甚了解的,他们只知道某某软件使用的是舒服的,用着是方便的。这对访谈者与需求分析师的要求就很高了。客户的需求往往就是我要使用的方便、我要实现我的功能。他们往往不会主动提出他希望软件在界面上的细节。那么这个时候我们的访谈者、需求分析师就要主动捕捉到客户潜在的需求。
五、写给开发团队
笔者认为,好的软件是让用户使用得淋漓尽致的软件,能够把硬件资源发挥到极致的软件。在面对标准化与用户个性化的抉择时,用户的意见是重要的。而开发团队不应以自己的审美角度和思维方式来构思界面设计。要从访谈的策划起就要抛开所谓的“专业”的想法,这是对以用户为本的生动体现,访谈结束后,抽象出种种需求后,再结合认知心理学、美学等专业领域,升华用户的需求,人性化的软件产品也就应运而生了。
参考文献:
[1]管仕平.人机工程学在计算机软件界面中的应用.广西工学院学报,2001,41
[2]潘加宇.铅笔和纸最有效而不是电脑――温伯格需求访谈实录.北京,程序员
[3]张云鹏.基于认知心理学知识的人机界面设计.西安,计算机工程与应用,2005
如今，人们在选择智能化的产品的时更喜欢触控类的多功能产品。这种最直接的触控方式符合人们探索虚拟世界的最直接的需求。人们从刚出生开始，为了认识外界的事物都是通过触摸的方式。对于人们而言，触控已经变成了最直接的人机交互的方式。随着触控技术的不断发展，以后可以实现人和机器的直接对话，这种变革也是消费者对于未来需求和自己内心需求的一种更深层次的解读和挖掘。对目前市场上的电子产品进行调查会发现，最受用户欢迎的还是智能手机和平板电脑。消费者在使用的过程中可以直接进行触控，操作十分简单，同时还能满足消费的心理需求。现在市场上的手机大部分都是多点触屏手机，硬件设计也逐渐提高，整体产品更加人性化。
2虚拟界面的设计在产品创意中的应用
虚拟界面与传统的对于信息传递的介质存在很大的区别，虚拟界面使得以前不可能实现的东西变成了现实，扩大了人们获取信息的渠道。
2.1虚拟现实技术
相对于传统的在图纸上进行画图来进行产品创意的设计而言，虚拟界面的设计理念主要是实现沉浸或者非沉浸环境中的交互，实时地对原来的模型进行修改，并且在修改之后能够及时地得到修改的结果。虚拟现实技术是进行电子产品创意设计中最重要也是最关键的一项技术，掌握这项技术后设计师可以更好地进行产品的创意设计。虚拟现实技术主要是指可以体验虚拟世界的计算机系统。这种虚拟的世界可以根据现实生活中的事迹在计算机中形成并反映现实的世界，而人们可以通过各种感觉器官在虚拟的世界中对现实的事迹进行感知，进而实现虚拟世界和真实世界的交流，这也是一种新型的计算机技术。同时这种虚拟现实的技术也可以帮助人们更好地理解现实世界，也有助于实现人机交互在产品创意设计中的应用。
2.2虚拟界面在产品创意中的应用
了解到虚拟现实技术在产品创意设计中的重要性，那么如何利用虚拟界面进行产品创意的设计就变成了设计者师最关心的问题。虚拟界面的设计不仅继承了CAD设计的各种优点，而且在使用的过程别便利，能够给使用者最直观的感受，让使用者在虚拟的世界中感受到现实的生活，可视化的特点为设计师进行虚拟界面的修改提供了很大的便利。虚拟界面最大的优点就是可以进行远程操作，这也就实现了资源的共享和优势互补。在产品的创意设计中，人机交互已经开始向虚拟界面进行转化，这也为设计师进行产品的创意设计提供了很好的发展方向。在这种技术发展的大环境下，虚拟界面中的很多技术还没有普及，而且很多人对于这些技术还不是十分的接受。如今虚拟界面也只是在大型的设备上实现了应用。
3人机交互对产品的创意设计影响
人机交互界面的设计是使用者和产品之间进行交流的最主要的语言形式。现在人机交互已经变成了产品设计中要考虑的一个很重要的因素。人机交互的特点主要有以下几个，首先是人机交互可以很好地实现界面之间的对话设计。人们可以使用智能化的产品，利用触控的方式获取信息，同时也可以对其进行远程操作和控制。其次是人机交互的输入方式十分便捷。现在随着人们对产品要求的逐渐提高，人们开始选择触控类的产品，这类产品在使用的过程中也更加方便，同时也能满足人们最本质的需求。最后是人机交互控制界面的合理设计。在人机交互的界面中使用者可以很好地观察出设备的使用情况，从而利用视觉和触觉给使用者带来最直接的体验，满足使用者的心理效应。如人机交互设计的使用。
人机交互在人们选择产品中扮演着很重要的作用，同时人机交互也是设计师进行产品创意时要考虑的很重要的一个因素。现在人机交互在产品的创意设计中得到了广泛的应用。如设计师将人机交互很好地应用到了手机、平板电脑的设计中，使得它们可以很好地与人进行互动，这也就增加了人们在使用过程中的趣味性。随着人机交互在产品创意中应用范围的逐渐扩大，人机交互对于产品的创意设计的影响也就越来越大，人们对产品智能化和多功能的要求也越来越普遍，所以人机交互在其中扮演着很重要的作用，并不断地影响着产品设计的发展方向。现在人机交互的技术不仅反映这个社会财富的积累，更显示出了人们对于社会最本质东西的一种心理的追求。
4结语
1交互设计在人机界面设计中的重要性
一般来说，人机界面的设计是隶属于人机交互界面的设计的，只有完整的人机交互界面才是最终满足用户需求的设计。在人机界面的设计中，交互设计是必不可少的，只有人机界面而没有交互功能的设计是不切实际的，也根本满足不了用户的需求。人机界面功能的实现是需要依托交互才能完成的，因此，在人机界面的设计中，需要将交互设计科学合理地运用起来，才能满足人机交互界面的设计需求，也能达到既满足用户视觉上的需求、又满足他们操作功能方面的需求的良好效果。
2如何将交互设计有效地运用在人机界面的设计中
通过对交互设计与人机界面设计的简要分析，我们已经明确了交互设计对人机界面设计的重要性。因此，如何将交互设计有效地运用到人机界面的设计中也成为IT人的工作任务，以下就该问题阐述了自己的观点：
2.1以用户为中心进行设计在人机界面的设计中，我们要让整个设计都围绕着用户，实现以用户为中心的界面设计，最大限度地提高用户对所设计界面的满意程度。一方面，在设计人机界面时，我们要结合使用该产品的用户群体，了解他们的普遍需求，再分析不同用户群体的个体差异性，分析他们的心理特征、行为活动等，然后把所获取的信息结合到界面的设计中，才能有效地完善人机交互界面的设计。例如：对于儿童用户，他们的思维模式还比较单纯、调皮、天真，我们设计的界面要通俗、易懂，色彩要鲜艳、亮丽、有生机，而且贴近孩子的生活（如：动画片），符合他们的天性，在实现交互时操作要简单，这样才能吸引他们使用所设计的产品，提高产品的受欢迎程度。另一方面，我们需要对用户的独特的需求进行耐心地解读，与用户积极地沟通，让用户适当地参与到设计环节中，以便于能够及时明确用户需要的交互功能、人机界面，也能让他们真实地体会到自己的需求在逐渐被满足。当然，我们也需要不断地把交互的理念融入到人机界面的设计中，这也能有效提高用户对所设计产品的满意度。所以，在人机界面的设计中，以用户为中心、融入交互理念是必不可少的，只有结合完善的交互功能，以及具有美感的人机界面，才能最大限度地满足用户的需求，最好地实现人机交互。
2.2科学合理地将情感因素融入界面设计中所有用户在使用设计的产品时，都会融入个人的情感，在设计的过程中，设计者不仅要实现界面上的视觉美感，还要实现交互过程中的美感，给用户创造更加舒适的使用环境，才能激发他们使用该产品的兴趣。例如：用户使用所设计的产品时，肯定需要事先下载，我们除了设计出一个很美观、布局合适的下载界面，还需要设计部分交互的功能，免去用户在下载过程中可能出现的枯燥的等待，从而为设计的产品加分。当然，对于某些交互式的按钮，我们也可以采用漂亮的图标等显示，增强用户舒适的情感因素。所以，在设计的过程中，要科学合理地将用户的情感因素融入进来，提高用户对产品的满意度。
3结束语
总之，计算机要满足更广大用户的需求，交互设计与人机界面的设计是非常重要的一部分，相关的工作者一定要深入地研究，将交互设计科学合理地应用于人机界面的设计中，从而有效地完善人机交互界面的设计，促进计算机技术的更新换代、不断发展。同时，我们需要尽快地将其应用策略落实到人机界面的设计实践中，不仅满足用户视觉上的享受需求，也能帮助他们最快地将自己的操作指令传给计算机，有效地提高工作效率，也为我国科学技术的发展做贡献，让我国的经济水平更上一层楼，也能有效实现社会主义市场经济的可持续发展。
作者：刘丽娟单位：保定哈弗汽车销售有限公司互联网支持部
【关键词】MVC人机交互框架
人机交互软件需要向用户提供显示界面，展示数据，并对用户在界面的操作给出回应。很多用户也希望在保持功能不变的基础上，可以方便快捷地调整操作界面，这也是提高软件可扩展性和可复用性的要求。MVC模式将软件的操作界面和数据模型独立出来，对显示界面的调整不会影响数据模型，降低了软件模块之间的耦合性，是比较适合用来开发人机交互框架的设计模式。
1 MVC模式
MVC是一种很流行的设计模式，在人机交互类的系统中被广泛应用。它把一个系统分为三个部分：模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）。 模型用来管理数据，它封装了系统使用的数据，提供了操作这些数据的接口， 视图用来提供给用户界面，定义了需要显示的数据以及数据显示的方式， 控制器用于处理用户对视图的操作，并传递给数据模型。
MVC模式的核心思想就是功能分离。图1表示了MVC模式三个部分的功能和相互之间的关系，实线代表调用了接口，虚线代表返回了结果。
2 软件架构设计与实现
人机交互框架的架构如图2所示。整体的框架采用了MVC模式。
整个框架的界面显示部分在View类中实现，在具体实现中使用了工厂模式，把所有的界面控件元素全部抽取出来，提供了统一的显示风格，提高了代码的复用性，这些控件元素包括Button（按钮）、SoftKey（软键盘）、TableWidget（表格）、LineEdit（输入框）等，这样以来即便把界面部分剥离出去，那么这些控件仍可以被复用，不受影响。所有的屏幕显示是由不同的控件来组成，而View来负责不同控件显示之间的切换以及整个界面的布局。
框架的设计遵循了“界面和数据高度分离”的原则，实现系统各部分之间的模块化，尽量保证界面和数据两个模块之间的耦合性降到最低，模块内部的内聚性达到最高。用户界面的呈现由View类来负责，数据的存储和处理由Model类来负责。这两个类之间需要进行交互，因为用户对界面进行操作后需要将操作过程传递给数据模型，数据模型根据操作的类型做出处理，数据处理结束后给用户界面返回一个结果，结果需要呈现在界面上。
Observer（监听者）模式可以用来实现View类和Model类之间交互的功能。具体实现的方法如下：首先，Control实现Observer的接口，对用户界面的更新及显示进行一定程度的封装。然后Control通过变量m_Model传递一个Observer给Model，从而实现对Model部分的监听，当Model中的数据发生改变时，会通知Observer。这样Control就建立起了View和Model之间的联系。
View类和Model类里分别实现了一个ControlQueue队列和一个EventQueue队列。ControlQueue队列运行在前台，负责维护View上所有的控件以及控制控件的显示，它对用户的输入进行解析，包括应该显示哪些控件，以及处理这些控件相对应的消息。EventQueue队列在后台运行，它负责对消息的维护。它在Model类中的监听线程中被监听，一旦Model中的数据发生了变化，就会发送一定格式的数据包，一旦监听到了数据包，就会按照约定的解包规则解析这个数据包的具体含义，解析完成以后调Observer把数据的状态变化反映到View类里，View类将变化后的数据展示给用户。这样就能实现了界面和数据的分离，界面和数据模块之间不需要实现相互之间的调用，耦合度很低。
3 结论
本文首先对MVC模式各部分的功能和关系进行了简单介绍，然后提出了一个基于MVC模式的人机交互软件框架模型。在此模型的基础上进行了人机交互框架的架构设计和实现。采用本文提出的设计方法，该框架不仅能够满足当前人机交互框架的实际应用需求，而且具有以下三个突出的优点：
（1）界面和数据的低耦合性，即把界面显示和数据的处理完全分离开来，界面和数据分别为独立的模块，把它们之间的交互减少到了最低。
（2）在设计中主要采用MVC、工厂模式和Observer模式等流行设计模式，程序结构清晰，容易理解。
（3）模块内部有很强的内聚性，任何一个模块都实现了独立的功能，对其他模块依赖很小，一个模块的修改并不会对其它模块产生大的影响，有利于协同开发。
参考文献
[1]覃征，邢剑宽，董金春.软件体系结构[M].北京：电子工业出版社，2008：28-39.
[2]韩怿冰.MVC模式浅析[J].科技信息，2007，1（25）：351.
关键词：界面；普适计算；自然用户界面
中图分类号：TP302文献标识码：A文章编号：1672-8122（2011）07-0117-02
一、什么是界面
界面的范围十分广阔，但凡人与对象相互接触即构成一个界面。它的定义也是在不断发展的。广义层面上它指的是一种信息处理关系发生的介质或者是一种操作的交互产生的介质。界面的定义，应该从现今人与机器的交互所形成的人机界面追溯到古代人与自然的交互所形成的界面。因此，界面应该是人与自然，人与机器进行交互的操作方式，即用户与自然或者机器互相传递信息的媒介，其中包括信息的输入和输出。
如今的信息时代，我们讲的界面大多是狭义界面，即计算机系统中的人机界面。人机界面，又称人机接口、用户界面或者人机交互。它是指人与机之间存在一个相互作用的媒介，人通过视觉和听觉等感官接受来自机器的信息，经过脑的加工、决策，然后做出反应，实现人――机的信息传递。
二、界面的发展阶段
从文化的发展角度，我们可以将信息的传播与交流分为四个不同阶段：口传文化阶段、印刷文化阶段、机械电子文化阶段和信息文化阶段。界面在每个文化阶段有着不同的表现形式。
（一）口传文化阶段
自然社会条件下，生产力水平低下，人类的社会活动是为了寻求生命和种族的延续。那时所谓的“界面”，其形式是多介质和全方位的，如：人的语言、手势等肢体语言。这些手段的应用确保信息能够顺畅的交流，但是这种界面受到时间和空间的限制，必须是“在场”的交流，大大降低了时效性。
（二）印刷文化阶段
随着文字系统的不断完善和发展以及印刷术的发明，人类可以高效地复制信息。信息的传播媒介依赖于印刷物，使得“不在场”交流成为可能。同时，社会分工使得生产力得到一定程度的解放，社会上建立的一些行业确保了信息的快速传播，如：驿站。这种人与物的交互即产生了我们今天所说的“人机界面”，这时的界面实现了时间与空间的跨越。
（三）机械电子文化阶段
几乎所有的领域在科学指引下的机械电子文化阶段都有了更深程度的发展。在充满技术、机械的社会中，如何实现人机交互，成为设计师研究的中心。由于空间的限制，机器操作者与设计者不会面对面交流，而在使用过程中，操作者大有改写设计者原本意图的倾向。因此我们认为：人机界面的设计，要实现产品设计者与使用者间的“在场”交流。
（四）信息文化阶段
如今，个人计算机已经普及应用，虚拟化的信息技术使我们的生产、生活脱离了物质化的层面，进入了虚拟的信息网络空间。在信息载体方面，图形用户界面是当前用户界面的主流，广泛应用于各种计算机和图形工作站。多媒体技术引入了动画、音频、视频等动态媒体，特别是引入了音频媒体，从而大大丰富了计算机表现信息的形式，提高了用户接受信息的效率。
由此可见，信息文化阶段的界面作为人机交互的媒介，不再只是人作为主体单方面的输入和输出，人类语言、肢体动作等自然沟通方式已经应用到计算机技术中。此时的界面，正向触觉、视觉、味觉等多感官、多维度、智能化的自然界面发展。
三、普适计算环境下的界面
（一）普适计算思想
普适计算思想最早为Mark Weiser于1991年在Scientific American发表的“The Computer for the 21st Century”一文中提出，他认为人们的注意力应该集中在完成任务上，计算机不应分散人们的精力，它应该嵌入到人们的生活环境和工作中。它的目标是实现任何地点、任何时间、任何人都能与任何信息进行交互。普适计算的理念一经推出，即受到广泛关注，并引发了科技界的研究热潮，尽管我们距离未来的目标――“计算机的不可见”还有很长的路要走，然而信息科技的快速发展已经在逐渐缩短这一理想到现实的距离。
普适计算环境中的界面是消失了的界面，计算机能够通过智能分析了解人们所要表达的意图，并根据人们的语言和行为，帮人们完成各项任务。
（二）自然用户界面的提出
在普适计算理论的指引下，计算机在人们生活中的角色被重新思考和定位。伴随计算技术的革新，网络时代的发展以及多通道技术地不断创新，自然用户界面作为人机界面新的发展趋势被提出。
比尔•盖茨在一次接受英国广播公司（BBC）采访时曾预言说，未来五年人机交互的状况将有很大改变，电脑的键盘和鼠标将会在未来逐步被更为自然、更具直觉性的科技手段所代替，像触摸式、视觉型以及声控界面都将会被广泛应用。这种技术即被盖茨称为将给人们生活带来全新体验的自然用户界面。现今主流的操作系统是间接的、非自然状态的交互模式，这类模式虽然高效，但并不能满足人们日益增长的信息交流的需要。而盖茨所讲的自然用户界面是直接的、自然状态的交互模式。自然用户界面，代表了计算机技术未来的发展战略和设计思想，是科技人性化的体现。目前市场上苹果公司的I Phone手机（图1）、I pad平板电脑以及任天堂的W ii游戏机（图2）等都处于热销状态，这也证明了自然用户界面已经吸引了广大消费者的注意力。
四、自然用户界面的特点
在信息文化阶段，在普适计算环境下，自然用户界面的特点主要体现在多感官、多维度、智能化这几个方面。
（一）多感官
表情、语言、动作是人类最基本的沟通方式，视觉、听觉、触觉、味觉等是人类用以沟通的多种感官系统。普适计算环境下，硬件界面设备的创新是多感官界面发展的基础。
近几年图像识别技术被应用到很多的多媒体交互艺术作品当中，投影、大屏幕等媒介得到了充分的利用，用户在融入艺术作品的同时能够获得真实的参与感。图像识别技术也被应用到了计算机中，计算机能辨认主人的面容，也能根据人类的肢体动作做出一定的反应。另外，触摸屏作为颇受欢迎人机交互设备，在I pad以及笔记本电脑上已经有了广泛应用。如今，触摸屏技术已经发展到了“多点触摸”。
总之，多感官通道的人机交互系统能够使人们更具参与感、认同感与真实感，产品能够在各种感官上刺激用户，以实现打动用户的目的。多感官即是自然用户界面的一个显著特点。
（二）多维度
通过维度观念看人机交互界面发展，整个过程就是维度不断增加的过程。一维形态阶段，输出方面指的是早期单一排列的字符信息，输入的设备就只有键盘。二维形态阶段，输出方面是指图形用户界面的出现允许能够在屏幕上运用图形、色彩、动画等二维平面形态进行展现信息内容，另一方面是指现在所使用的鼠标只输出二维数据。
我们现在已经处于三维形态的发展阶段，这其中主要指计算机系统中三维图形技术的不断创新、发展。但是，目前的发展还存在一定局限，三维图形的计算结果主要还是通过只有二维显示能力的显示器呈现。
2010年上海世博会中很多场馆已经引入三维全息影像，如印度馆、台北案例馆等。这些影像就像是现实的物体，人们可以从正面、侧面、后面等所有视角去观看它，无论哪个角度都能看到立体的影像。
（三）智能化
人工智能也是自然用户界面发展的一个趋势。人工智能是计算机科学的一个分支，它试图理解智能的实质，并制造出一种能够独立思考，并根据不同的情况做出自主判断的智能机器。人机交互过程对于计算机来说就是一个接受指令，进行运算，最后输出结果的过程。但目前来看，计算机基本仅处于数学逻辑运算阶段，对于意识、情感等生物性的活动还不能做出判断和处理。
随着科学技术地不断发展，计算机的运算能力将逐步强大，它所能做的逻辑运算也会越来越复杂。无论如何，计算机会越来越像生物，智能化会使计算机对外部条件做出更加人性化的判断和交流。从设计角度讲，自然用户界面的目标不是对高科技的片面追求，而是普适应用态度决定一切，人们要有正确的心态来看待和使用科技，设计首要考虑的是人，而不是技术。自然界面的设计，应该以人的需要为出发点，以科学技术为基础，不断发掘和发展各类应用系统。从技术角度讲，自然界面的艺术表现形式必须以计算机软件及硬件技术的平台为基础。新技术正日新月异的发展，这些必然会对下一代的用户界面产生影响。新技术为多感官、多维度、智能化的自然界面发展提供了广阔的创新空间。这也为设计师和从事数码艺术创作的艺术家提供了更多的应用手段。
界面的发展经历了改变自我，又寻找真我的过程，是一种自然形态的回归。身心和谐的体验是自然用户界面追求的境界，自然用户界面的实现需要借助艺术与科学的合力，艺术设计应发挥对科技的引导作用，使人们未来的数字化生活和谐美满。
参考文献：
[1] 关琰.普适计算与自然界面设计[J].装饰,2009(5).
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[4] 赵超.界面设计―从人机关系走向人际关系[J].设计论坛,2002(4).
关键词：人机交互 体感 Kinect
中图分类号：TH789 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）09-0065-02
1 前言
计算机的发展历史，不仅是处理器速度、存储器容量飞速提高的历史，也是不断改善人机交互技术的历史。ACM图灵奖1992年获得者、微软研究院软件总工程师ButlerLampson在题为“二十一世纪的计算研究”报告中指出，“计算机有三个作用：第一是模拟；第二是计算机可以帮助人们进行通信；第三个是互动，也就是与实际世界的交流”。
人机交互（Human Computer Interaction，HCI）是研究人、计算机以及它们间相互影响的技术。人机交互技术，如鼠标器、窗口系统、超文本、多媒体等，已对计算机的发展产生了巨大的影响，而且还将继续影响全人类的生活。人机交互技术是当前信息产业竞争的一个焦点，世界各国都将人机交互技术作为重点研究的一项关键技术。
2 发展阶段
人机交互的发展历史，是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展史。
20世纪40年代到70年代，人机交互采用的是命令行方式，用户采用键盘输入信息，以文本编辑的形式与计算机进行交流，这是第一代人机交互。这种交互方式的信息量十分有限，效率与易用性都比较低，而且对交流技术的要求也较高，使用者需要经过相当时间的学习培训。
到20世纪80年代初，出现了图形用户界面方式，并直接引发了桌面式操作系统的蓬勃发展，引入了鼠标这一划时代的交互设备。图形用户界面简洁而直观，效率和易用性都有了很大的提高，降低了对使用者的技术要求。
进入90年代，多媒体技术的发展使得人机交互进入了一个信息量迅速增长的时代，计算机界面输出更加动态，二维图形/图像及其它多媒体信息的方式，有效增加了计算机与使用者沟通的渠道。
图形技术的飞速发展说明，对于终端应用层面，使处理的数据易于操作并直观是十分重要的问题。人类之间交互的方式都是基于三维空间的，无论是命令行方式，图形界面方式还是多媒体方式，它们在实质上都属于基于二维空间精确信息的人机交互模式，不够自然、形象、直观。以人为中心、自然、高效将是发展新一代人机交互的主要目标。
3 新一代人机交互技术
多通道交互（Multi-Modal Interaction，MMI）是近年来迅速发展的一种人机交互技术，它既适应了“以人为中心”的自然交互准则，也推动了互联网时代信息产业（包括移动计算、移动通信、网络服务器等）的快速发展。MMI是指一种使用多种通道与计算机通信的人机交互方式通道（modality）涵盖了用户表达意图、执行动作或感知反馈信息的各种通信方法，如言语、眼神、脸部表情、唇动、手动、手势、头动、肢体姿势、触觉、嗅觉或味觉等，采用这种方式的计算机用户界面称为“多通道用户界面”。
在多通道交互技术中、发展最快、应用前景最广的是人体动作感应技术，简称体感技术，包括手势识别，面部识别，肢体识别及眼动追踪等。体感技术实现的方式主要是以红外/激光/可见光等方式追踪使用者的物理特征变化，并转化为响应的数字信号。目前发展较为成熟、应用相对较多的是手势及肢体识别技术。本文以微软公司最新推出的民用级体感设备Kinect为例，重点探讨基于体感技术的人机交互环境。
4 Kinect的技术特点
Kinect是微软基于Windows平台打造的一款运动感知输入设备，作为一款体感外设，它实际上是一个采用全新空间定位技术（LightCoding）的3D体感摄像头，利用即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识等功能，允许使用者使用身体姿势和语音命令通过自然用户界面技术与计算机交互，从而完全摆脱了传统输入设备的束缚。
Kinect的主要配置有：双RGB摄像头：提供红、绿、蓝三颜色通道，主要作用在于动作追踪；深度传感器：深度传感器由红外线投影机加单色CMOS传感器组成；多点阵麦克风：主要功能是为了聊天以及语音命令识别，并可以帮助过滤环境噪声；定制处理器和微软的定制软件：所有硬件都由微软设计的软件控制。
4.1 智能模糊建模
传统计算机编程基于一系列的规则，结果也很简单：是与不是，非A即B。在为输入输出数目有限的简单系统建模时，这种方式简单而有效。然而真实世界并不仅仅有“是”与“不是（非）”，还有“似是而非”，有“也许是”，还有“也许不是”，我们无法用简单的二元方式来定义真实世界。以挥手为例，这一简单动作对计算机判定来说，具有非常多的影响因子：手挥动的幅度，背景环境差异，现场光照的明暗，衣服质地的不同，体型差异造成的动作差异等。为此，我们必须用新的编程方式来教会计算机以更接近人脑的方式来解决问题，即智能模糊建模。
对于人类来说，当你遇到一个人的时候，你的大脑立即将注意力集中在他身上，并根据经验辨识出他的身份。这一过程并不是通过数百层的决策树来实现，而是人脑通过海量的学结推断出的。Kinect以类似的方法被创造出来。它观察身边的世界，它注意观察并不停学习你的动作。即使Kinect从来没见过你挥过手，也能很快地从它学习过的TB级数据中猜测出你所做动作的含义。
4.2 传感方式
Kinect所采用的是光编码技术，顾名思义就是用光源照明给需要测量的空间编上码，其本质仍是结构光技术。它通过红外线投影机将空间划分为连续的的数百个约10cmX10cm大小的格子，每个格子都有其唯一的编码，当人体在空间中移动时，划过的相应的格子，传感器就会捕捉到对应的编码值，将这些数据导入计算机中进行插值处理，即可得到相当精确的人体移动的速度、角度、范围等三维信息。
与此同时，Kinect的双摄像头会对场景进行实时记录，对得到的图像进行像素级评估，来辨别人体的不同部位。通过优化的智能算法，Kinect将人体从背景环境中区分出来，并最大限度的减少外界环境的干扰，如光照条件、衣物、发型、身高体型差异等，从噪音中提取出有用信号。
4.3 动作数据转化
通过图像信息和三维空间数据的整合处理，使用者图像的每一个像素都被传送进一个辨别人体部位的机器学习系统中。随后该系统将给出了某个特定像素属于哪个身体部位的可能性。将所有的这些可能性输入到接下来的处理流程中并且等到最后阶段进行判断。通过所有数据的全面对比计算，Kinect可将人体分为20个主要节点，并依此描绘出骨骼模型，目前其可以主动追踪最多两名使用者的全身骨架，或者被动追踪最多四名玩家的形体和位置。
5 应用前景分析
体感技术相对于传统的交互手段，交互方式更加自由，而且发出指令的形式也更多样，只要在系统中把动作与相应的计算机操作一一对应即可。例如，在演示图片时，双手分开视为放大操作，反之，双手合拢即为缩小操作，同样，模仿翻书手势的左/右挥手即为翻页命令，等等。对于某些特定场合，如手术中的医生，其非接触式的操作方式更是非常方便。
体感技术还具有贴近人类自然行为的操作特点。目前仿真机器人的发展非常迅速，但对于拥有数个关节和驱动电机的仿真机械手臂，传统的手柄加按键的控制方式极为繁琐，对于使用者的技术要求也很高。如采用体感交互技术，使用者就不是在操作机械手臂，而是机械手臂在模仿学习人类的行为动作，方便程度不言而喻。
体感交互技术还可与三维显示技术结合，营造更加完善的虚拟现实体验环境，使沉浸感与交互性都进一步加深。无论是三维环幕立体投影或是头戴式显示器，使用者通过体感技术摆脱了传统的操作手段，从而能够用更贴近现实世界的方式去控制计算机，为虚拟现实技术的应用提供了更多的可能性。
6 结语
本文介绍了人机交互发展的过程，分析了作为新一代的人机交互方式之一的体感技术，其自身拥有的独特优势，并以微软Kinect为例，介绍了基本的技术原理，认为体感技术具有良好的应用和发展前景。目前下一步的研究重点在于如何使用体感技术实现复杂的计算机命令，以及优化动作识别的效率与精确度，从而提高体感技术的实用价值。
参考文献
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[2]柳克俊.关于人机交互人机和谐环境的思考[J].计算机应用，2005，25（10）：2226-2227.
【关键词】人机交互 儿童 智能玩具 应用
儿童智能玩具设计是指以语言识别、肢体碰触、图像交互为手段，充分发挥智能玩具在儿童成长过程中的作用，潜移默化的影响儿童，促使儿童健康成长。而人机交互设计目的就是为了实现儿童与智能玩具之间的互动，为儿童的健康成长奠定坚实的基础。
1 人机交互设计概述
人机交互设计的本质就是通过实现人与机器的交流，改善用户对产品的体验结果，让用户更加便捷的体验产品中蕴含的科技。人机交互设计主要起源于美国，并且在社会经济快速发展的形势下，通过全新人机交互界面的设计为用户带来了新的产品体验。人机交互设计的主要目的就是最大限度的增加人们在日常生活、生产及通信中的方式。并且在计算机网络技术、电子技术不断发展与进步的今天，人们对人机交互技术提出了新的要求，用户越来越重视人机交互在产品设计中的应用。在应用人机交互的时候，主要分为四个阶段：对象识别、理解、把握与信息反馈。
2 交互设计准则
在儿童智能玩具中应用交互设计的时候，必须遵守以下准则：一是，伦理的，不伤害、改善人的状况。也就是说，儿童智能玩具不能伤害儿童，并且没有其他副作用，对儿童发展是有助益的。二是，有意图的，即帮助用户实现其目标与渴望。也就是说，在儿童智能玩具中，其设计可以激发儿童的兴趣，从而渴望拥有。三是，重视实效，也就是产品设计后可以达到预期的目标。四是，优雅，最简单的完整方案、拥有合适的容纳与情感。
3 人机交互设计在儿童智能玩具中的具体应用
3.1 语音控制的具体应用
语音控制技术主要包括两个方向：其一，计算机平台系统，借助计算机听说读写的功能进行语音识别，或利用网络、电话相结合的形式予以语音查询，以此完成任务；其二，利用小型语音产品完成任务，如家电遥控、智能玩具等。在设计儿童智能玩具的时候，因为性别、年龄等方面的差异，使得设计形式多种多样。所以，在设计儿童智能玩具的时候，需要对玩具的适龄性、安全性予以考虑。在儿童智能玩具设计中，为了更好的发挥玩具的教育性与娱乐性，语音控制技术得到了广泛应用。
以“会说话的汤姆猫”为例，探讨语音控制在儿童智能玩具中的具体应用。针对“会说话的汤姆猫”而言，儿童可以随意说话，之后“汤姆猫”就会将儿童说的话复述出来，并且声音非常滑稽，听起来十分好玩。此类智能玩具十分有趣，可以在最大程度上激发儿童的兴趣，达到交互设计目的。
3.2 肢体碰触的具体应用
肢体碰触是交互设计的重要创新点，交互式玩具在很大程度上拓展了人机界面设计的范围。在人机设计、界面设计、功能设计、情感设计等方面，人机交互原理应用前景非常广阔。在此设计中，不需要语音控制，智能玩具上设有触屏，只要在人机互动的时候，儿童用手碰触玩具，玩具就会发出礼貌声音或一些机械似的动作。比如，一些智能玩具娃娃，儿童在碰触玩具手臂的时候，玩具具有发出“你好，见到你很高兴”等礼貌语句，这样不仅可以提高儿童的语句认知水平，还可以让儿童学会礼貌，极大的实现了人机交互的目的。
交互益智儿童玩具的科技含量比较高，其主要是运用光感应与红外线技术结合进行设计的，玩具身体分布着7个感应器（见图1所示），不同位置的感应器会做出不同的反应。交互益智儿童玩具主要是根据儿童成长心理与思想设计的，能够更好的满足儿童成长的需求，有效解决了人-机-环境之间的关系。
3.3 图像交互的具体应用
同传统普通玩具相较而言，儿童智能玩具主要就是对儿童进行智力、语言表达能力、记忆力的锻炼。大多数儿童都对拼图游戏非常感兴趣，并且通过拼图游戏的展开，可以有效培养儿童的逻辑思维能力，对儿童的全面成长有着积极意义。一般而言，在儿童智能玩具开发的过程中，主要就是对多种交互形式的融合过程，以此来最大限度的提高智能玩具的体验效果。所以，在儿童智能玩具中应用图像交互可以更好的提高儿童的思维能力与智力，并且增强儿童的思维能力与动手动脑能力，有助于儿童的全面发展。除此之外，图像交互还可以培养儿童对色彩与事物的辨别能力，对提高儿童智力发育水平有着积极作用。
以老虎拼图为例，阐述图像交互的具体应用，见图2所示。通过拼图，儿童可以从图中知道老虎长什么样。将图拆开，让儿童自己进行拼装，这样不仅可以让儿童对老虎有所认知，还可以充分锻炼儿童的动手动脑能力，有效开发了儿童智力，并且成为了儿童的好伙伴，对儿童的未来发展有着积极意义。
4 结束语
综上所述，儿童智能玩具的功能非常多，其能够充分开发儿童的智力、增强儿童的思维能力。在儿童智能玩具设计中充分运用人机交互，可以将其有效区别于普通玩具，重点强调了儿童与智能玩具之间的交流互动。通过人机交互的运用，可以在一定程度上改变儿童的思维方式，对儿童发展的益处非常大，能够全面增强儿童的思维能力、创造能力与审美能力等，为儿童的健康、全面发展提供了可靠依据。
参考文献
[1]申璐.人机交互在儿童智能玩具中的应用研究[J].计算机光盘软件与应用，2013，（18）：113-113，115.
[2]李新科，，郭永彩，等.基于语音控制和红外光电传感器的自循迹智能小车设计[J].传感器与微系统，2011，30（12）：105-108.
[3]托马斯・弗兰克，约翰斯顿・奥利.生命的幻想――迪斯尼动画造型设计[M].北京：中国青年出版社，2011.
作者简介
于龙飞（1989-），黑龙江省哈尔滨市人。硕士研究生学历。现为西南科技大学助教，主要从事工业设计教学科研方面工作。
关键词： VPR；虚拟技术；培训系统
中图分类号：TM246文献标识码：A文章编号：1671－7597（2012）0320042－01
虚拟现实是人类利用知觉能力和操作能力的新方法。它是一种高逼真度地模拟人在自然环境中的视觉、听觉、动感等行为的人机界面技术，它涉及计算机图形学、人机接口技术、传感技术及人工智能技术等。这种模拟给用户提供了一种身临其境的体验，通过视觉、听觉、动感等多感通道，进行人机交互，为用户提供最佳的人机通信方式。排爆培训一直是一个高危培训，如果采用能够实现人机交互的虚拟软件，则可以在实际操作爆炸装置前对学员进行基础知识和基本技术要领的培训，消除学员的陌生感和恐惧感，提高学习效率，消除很多潜在危险，提高培训质量，降低培训成本。
1 虚拟现实广泛应用于教学培训
进入21世纪，虚拟现实技术在教学培训领域逐渐得到了广泛的应用，使得传统的教学模式发生了巨大的变革，其中最大的体现就是多媒体技术在教学中的应用。特别是在教育领域，应用前景极为广阔。目前，多媒体技术不仅在国外民航教育培训领域被广泛使用，而且在我国民航教育培训中也得以推广。例如，在飞行训练中，飞行模拟器、桌面飞行训练器和飞行模拟系统的使用使得飞行员在进行真机训练之前就熟悉了各型飞机的操作程序及各种复杂气候和紧急状态下的应急处置程序；在空管培训中，基于计算机的培训（Computer-Based Training，CBT）在整个培训过程中起到承上启下的作用，它既能帮助学员进行理论知识的学习，深入理解学习中的难点，检查学习效果，又能帮助学员在进行模拟训练前建立调配、引导飞机的感性认识，训练标准的管制用语，熟悉管制环境等，以便更有效地进行模拟实验；在航空维修领域，多媒体技术应用于航空维修现场，改革维修手段，提高维修效率，进而提高飞机的出动率。
2 培训系统的软硬件平台
2.1 硬件平台。爆炸装置虚拟培训系统作为低成本的桌面式培训系统，采用目前广泛使用的PC机平台，通过服务器、局域网、校园网和互联网实现培训机构或院校内部电脑和远程电脑实时访问，并可以进行单机操作。
图1爆炸装置虚拟培训系统单机版硬件图
单机版培训系统（图1）利用普及的个人电脑平台，在培训机构或院校内部多媒体教室进行培训。主要利用键盘和鼠标查看爆炸装置的结构、功能介绍和操作说明，并通过系统中不同爆炸装置的各种关键元器件的操作来完成模拟拆除爆炸装置的工作任务。
网络版培训系统利用培训机构或学校的多媒体教室局域网、校园网络和互联网，可以实现对远程认证学员进行培训，其操作和培训内容与单机版相同，并且可以进一步降低培训费用，节省实际培训时间。
2.2 软件平台。爆炸装置虚拟培训系统采用基于windows的平台进行开发，主要利用三维建模软件进行模型的搭建，利用三维交互引擎完成虚拟现实系统的构成，并通过Java程序编写部分关键交互程序。
3 虚拟培训系统制作过程
3.1 基础3D模型建构。首先，爆炸装置的初始设计要求，利用3dmax软件完成各爆炸装置模型的初级建模工作，主要通过车削、放样、布尔等手段完成基础模型构建，总共完成模型零部件约1400个，完成绘图面140万个。
3.2 UI二维交互图片的制作。由于人机交互中有很多必须的按钮和标识来作为人机交互界面的媒介，所以需要利用Photoshop软件完成各种相关的UI二维交互图片的制作。
3.3 模型导入和交互实现。完成后的三维爆炸装置模型和相关环境模型一并导入到VPR中，并对模型比例、光源、环境光等进行调节，并且将整体框架设为背景、对象物体和人机交互界面等三个层次。对于特殊的交互元件，需要利用脚本编辑器对其动作进行编辑。一些特殊动作，则利用Java编写交互代码。然后利用Photoshop完成的图片，构建人机交互的UI界面，并根据交互需求完成相关布置。最后，利用脚本工具，完成交互界面和被控物体件的控制链接，以完成人机交互。
4 爆炸装置虚拟培训系统的积极意义
1）通过人机交互训练，提升学员准确识别与处置爆炸装置的能力。使用本爆炸装置虚拟培训系统，可以强化学员对爆炸装置的原理掌握、模式识别和处置能力，达到多模式、多感官、反复性和针对性的培训要求，切实地提高学员的反劫制爆能力。
2）使用虚拟培训系统，解决无法使用真实爆炸装置的困境。对于普通高等院校和培训机构，要获得真实爆炸装置的合法使用权是非常困难的。但同时，对于一些特种专业又需要了解和掌握各种爆炸装置的基本结构、爆炸原理和拆除方法等知识，如果不能直观的操作爆炸装置，将很难通过简单的理论讲解掌握以上知识，更谈不上能够正确的处置爆炸装置。使用本爆炸装置虚拟培训系统则可以很好的解决这一难题，让学员能够“亲手操作”各种基本形式的爆炸装置，加深对爆炸装置的了解。
3）合理分配责任，降低教学风险。利用爆炸装置虚拟培训系统代替各种爆炸装置实物进行教学，可以有效规避真实爆炸装置储存和使用中可能发生被盗、丢失、爆炸事故等各种风险，同时爆炸模拟装置和培训系统的可重复使用性还可以有效降低爆炸装置实验和教学投入。
5 结束语
本培训系统是基于虚拟现实技术开发的三维立体人机交互系统，可以很好地满足爆炸装置教学需要。学员通过鼠标和键盘实现对各种爆炸装置的操作，直观地了解和掌握各种爆炸装置的基本结构组成、工作原理和排除方法，切实提高处爆排爆能力。同时，爆炸装置虚拟培训系统很好地解决了爆炸装置教学中实物难以获取和使用危险的难题。
参考文献：
[1]汤跃明，虚拟现实技术在教育中的应用[M].北京：科学出版社，2007.
[2]洪炳、蔡则苏、唐好选，虚拟现实及其应用[M].北京：国防工业出版社，2005.
【关键词】自调光;零点检测模块;光照强度采集模块
1.引言
随着能源问题越来越引起人们的重视，节能已经成为生产应用中不可忽视的一方面，自调光路灯控制器主要用于安装在道路两旁与公共场所的路灯上，随环境光照强度的变化而自动调节路灯亮度，在满足人们需要的同时，达到节能的目的，具有一定的现实意义。
2.系统结构
自调光路灯控制器主要由单片机控制模块、人机交互界面、零点检测模块、光强度采集模块与脉冲触发模块五部分构成，图1为自调光路灯控制器系统框图。利用光强度采集模块完成对环境光照强度的参数采集，利用零点检测模块完成市电220V单相电零点检测，利用人机交互界面完成系统参数的设置，在单片机控制模块中进行数据处理，通过脉冲触发模块实现路灯亮度调节。
图1 自调光路灯控制器系统框图
3.系统硬件设计
单片机控制模块完成光强度信号的采集、零点检测信号的处理，根据人机交互界面的设定完成计算，通过脉冲触发模块输出控制信号。控制模块采用深圳宏晶科技有限公司出产的STC15F2K60S2芯片，指令代码兼容传统8051，内部集成高精度时钟。光强度采集模块采用光敏电阻与高精度电阻分压构成，STC15F2K60S2芯片自带8路高速10位A/D转换功能，可满足光强度信号的采集。
图2 零点检测模块原理图
零点检测电路为控制模块提供同步信号，如图2所示，市电L/N通过同步变压器T0.5-06与光电耦合器TLP521-2实现同步信号获取，该信号通过引脚P32输入到控制芯片，通过实际测试，该电路可有效去除强电干扰并保护控制芯片。
图3 脉冲触发模块原理图
脉冲触发模块原理图如图3所示，由控制引脚P10给出的脉冲信号通过三极管Q1放大与脉冲变压器T2，控制双向晶闸管Q2的开启，实现台灯的点亮与光线调节，脉冲变压器T2还起到了强电与弱电的隔离作用。
4.系统软件设计
主程序包括初始化、中断服务子程序、人机交互子程序、脉冲触发子程序等，程序流程如图2所示。
初始化程序包括外部中断初始化、显示初始化、AD转换初始化等，信号采集每1秒执行一次，根据检测到的电信号，转换为光强度信号，与人机交互界面设定值进行比较处理，调整导通角，发出脉冲触发信号，通过脉冲触发模块实现路灯亮度调节。
图4 程序流程图
5.结论
本次设计切实考虑了路灯节能环保的需求，针对路灯照明而设计的一款自调光路灯控制器。该系统操作简单、方便，经过一定时间软硬件实时检测，可靠性较高。
参考文献
[1]丁向荣.单片机微机原理与接口技术，电子工业出版社[M].2012.
云计算被认为是下一代计算的核心技术。通过云计算，终端的计算能力和功能被无限放大，用户的终端设备不必再具有复杂的计算性能，就能够满足用户多种多样的个性化需求。
在工业设计界，云计算的影响也日益深入。第四届昆山杯笔记本·平板电脑设计大赛评委、湖南大学艺术学院院长何人可认为：“云计算大大降低了终端设备软硬件对工业设计的限制，对工业设计起到了巨大的促进作用。”
在这种情况下，工业设计的价值如何体现？何人可告诉《中国计算机报》记者，人机交互正变得越来越简单。在云计算环境下，工业设计需要做好两件事情：一是将人机交互的界面做好，二是通过云计算为用户提供更好的服务和内容，满足用户多样化的需求。在他看来，如今工业设计的重点已经不是在产品设计即硬件设计上，而是放在人机交互背后云计算能够提供的内容和服务上，工业设计的领域也因此而大大拓展了。
在人机交互界面的设计上，从鼠标加键盘的传统设计，到手写、触摸屏，再到语音交互，人类和机器的交互正变得越来越简单，越来越便捷。现在，你只要打开手机Siri或掌上百度并且输入一段语音，就可以得到自己想要的内容。“我们已经进入到自然交互的新阶段。”何人可表示，“所谓自然交互是指人机交互像人与人之间的交互一样，用眼神、肢体语言等人性化的手段实现人机交互。例如通过谷歌眼镜，你只要眨一下眼镜，就能将看到的物体拍摄下来并且上传到云端。而这些功能，如果没有云计算是很难实现的。”在何人可的眼里，有了云计算，未来更加丰富的人机交互设计还会出现。
从表面上看，既然技术的发展对于工业设计的影响如此深入，工业设计受到技术的约束似乎比较大，可以发挥的空间较小。但事实上并非如此。何人可认为：“越是看起来高不可攀的技术，越让人感觉到望而生畏。工业设计的价值就是要让任何人都能够轻松地利用这些技术。”何人可表示，随着技术的发展，设计的作用将变得更加重要，“因为工业设计能够给新技术以魂——人性化的体验”。
为了实现人性化的体验，工业设计要建立在对用户的充分了解上。这不仅需要设计者利用科学的方法对用户需求进行调研，还要求他们必须了解当地的产品市场、社会文化情况。“现有的手机输入方法在一些少数民族地区并不实用，因为很多当地人并不会使用汉语拼音。”何人可表示，科学的研究方法，能够让工业设计者更能够贴近用户需求。
昆山杯笔记本·平板电脑设计大赛连续举办四届，也是希望搭建一个设计界、产业界和用户需求相沟通的平台，对产业链上的各方都能有所裨益。对于本届大赛拓展了云电视和一体机设计比赛项目的做法，作为大赛评委，何人可非常赞赏。在他看来，随着云计算的发展，移动终端及其服务将变得越来越丰富。
【关键词】人机交互；用户界面；图形用户界面；用户研究
1 人机交互界面
UI的本意是用户界面，是英文User和Interface的缩写。从字面上看是用户与界面2个组成部分，但实际上还包括用户与界面之间的交互关系，所以这样可分为3个方向，它们分别是：用户研究、交互设计、界面设计。UI实际上是体现在我们生活中的每一个环节，例如我们切菜的时候刀把手是这个界面，开车时候方向盘和仪表盘是这个界面，看电视的时候遥控器和屏幕就也这个界面，用电脑的时候键盘和显示器还是这个界面。于是我们可以把UI可以分成两大类：硬件界面和软件界面。
UI也可以被看作是一个系统，在这个系统中用户可以和机器（软件）进行良好的交互。用户界面包括硬件部分（物理因素）和软件部分（逻辑因素）两个元素，它存在于各种各样的系统当中，它的存在主要有这两方面的意义：1）输入――允许用户对系统进行操控。2）输出――允许操作系统显示用户操作之后的效果。
对于工业设计领域中的人机交互设计就是指人和机器之间发生交互的时候能够高效率、舒适的对机器进行操控，在操作者需要对机器的操作做出决定的同时也能够帮助机器快速的给用户以反馈。当我们设计一个用户界面的时候一定要考虑到用户界面的适用性，同时也会运用到人机工程学以及设计心理学等学科的内容。界面设计不是单纯的美术绘画，它需要考虑使用者、使用环境、使用方式，并且最终实现为用户而设计，是纯粹的科学性的艺术设计。检验一个界面的标准既不是某个项目开发组领导的意见也不是项目成员投票的结果，而是最终用户的感受。所以界面设计要和用户研究紧密结合，最终为用户设计出一个高效、舒适人性化的交互界面。
2 图形化交互界面（GUI）
2.1 GUI定义及各组成元素
GUI（GraphicalUserInterface）是一种结合计算机科学、美学、心理学、行为学，及各商业领域需求分析的人机系统工程，强调“人――机――环境”三者作为一个系统进行总体设计。GUI是人机交互图形化用户界面设计，准确说就是屏幕产品的视觉体验和互动操作部分。GUI的出现则是意味着更加的用户友好型界面。这种面向客户的系统工程设计其目的是优化产品的性能，使操作更人性化，减轻使用者的认知负担，使其更适合用户的操作需求，直接提升产品的市场竞争力。GUI结合了各种科技和设备来为用户提供一个可以交互的平台，这个平台的目的就是收集和产生信息。一系列的GUI元素构成了一种可视性语言，在GUI中最常用的元素就是“WIMP”：窗口、标志、菜单和指针。WIMP元素在个人电脑上的使用尤为突出。
2.2 GUI用户界面和交互设计
设计这些视觉元素和GUI的时序行为是软件应用程序的很重要的一部分。设计的目标是提高使用效率和使以逻辑设计为基础的储存程序更加容易使用，这就是我们所熟知的设计原则可用性设计。以用户为中心的设计可以确保将视觉语言元素很好的引入到界面当中，并且能够使得操作任务更加高效、准确、舒适的完成。通常情况下，用户通过操控可视性控件来对信息进行交换。一个精心设计的交互控件能够高效的支持用户去实现自己的目标任务。一个模型化的图标可以有灵活的构成形式，在结构当中控件界面是一个独立的形式并且间接的与应用的功能性相连接。所以，GUI可以很容易为用户专门定制。这样可以允许用户去选择或自己设定不同的皮肤，而且更加方便设计师去改变界面以适应用户需要。
3 UI与GUI的关系
在人和机器的互动过程中，有一个层面，即我们所说的界面。从心理学意义来分，界面可分为感觉（视觉、触觉、听觉等）和情感两个层次。用户界面设计是屏幕产品的重要组成部分。界面设计是一个复杂的有不同学科参与的工程，认知心理学、设计学、语言学等在此都扮演着重要的角色。用户界面设计的三大原则是：置界面于用户的控制之下；减少用户的记忆负担；保持界面的一致性。UI设计从工作内容上来说分为3个方向，它主要是由UI研究的3个因素决定的，其分别是研究工具、研究人与界面的关系、研究人。
GUI的广泛应用是当今计算机发展的重大成就之一，它极大地方便了非专业用户的使用，人们从此不再需要死记硬背大量的命令，取而代之的是可以通过窗口、菜单、按键等方式来方便地进行操作。准确来说GUI就是屏幕产品的视觉体验和互动操作部分，是在图形环境下控制机器的部分。通常情况下，控制计算机是通过键盘鼠标，所有输入和输出的信息都会通过GUI在屏幕上显示。通过GUI实现控制并不局限于个人电脑，GUI已经被用在了越来越大的机器上了。这些机器都有一个共同点就是它们是被可编程逻辑控制器所控制或驱动。像这类自动化操作的机器都非常的适合应用GUI。UI是一个集合，而GUI就是UI里的一个子集，即UI的“研究工具”方向。用户界面不仅指的是某种特定的机器、网站或应用，它可以被描述成任何形式的一个平台，通过这个平台用户可以为执行特定的任务与其进行交互。UI可以分为好多种：CLI―命令行界面，VUI―语音用户界面，GUI―图形用户界面等等。其它的界面还包括一些硬件，比如机器、键盘、显示屏等等。所以任何帮助用户去完成某项目标的实施行动都可以被当作是用户界面。这可以适用与任何物体。
现在人们经常把UI和GUI当作同一种东西。但实际上，UI指的是用户界面设计，GUI指的是图形化用户界面设计。GUI在图形可用性方面已经划分的非常具体，（图片、图标、色彩、按键、滚动条、菜单等等）去帮助用户去完成目标任务。在早期，电脑软件上的许多应用根本没有GUI，仅仅是有一些简单的文本化的UI设计。
