三维环境手势自然交互范式研究

随着非接触式交互设备的出现和三维界面的广泛应用,传统的二维交互方式已经不能满足三维应用系统的需求,亟待研究三维界面的自然交互问题。结合用户认知心理和三维界面的特点,提出三维界面交互通用模型GOMSS(Goals,Operators,Methods,Selection Rules and Scenes),并将该模型应用于体感设备的手势交互研究,设计了三维环境手势自然交互范式。通过虚拟装配等系统进行评估,表明该手势交互模式在提升系统易学性和交互沉浸感方面的有效性。     

驾驶眼动识别设计研究

当前车载信息系统面临多层次信息集成。如何协调驾驶员的驾驶任务和信息交互任务是人车交互研究的新课题。人机交互领域的眼追踪技术为解决这一冲突提供了方向。研究分析了人的驾驶行为和认知负荷,对现有的眼追踪技术和应用进行分析,在此基础上结合实际案例提出了驾驶中眼动模式识别设计的几点设计特征,开发了眼动交互原型和交互界面。     

基于WebGL技术的虚拟地理环境构建方法

针对当前构建虚拟地理环境过程中存在的冗余度高、环境配置复杂、系统硬件要求高、缺少自然环境模拟和真实性较差等问题,利用WebGL技术及Three.js框架在Web端构建基于B/S结构的虚拟地理环境,并以三维虚拟场景为例验证所提方法的可视化效果及可行性.结果表明:综合运用WebGL技术在Web端构建的轻量化虚拟地理环境具有良好的交互性、共享性和真实性.研究结果有助于实现地理信息的可视化,促进虚拟地理环境在各个领域的广泛应用.     

安徽师范大学三维虚拟校园系统建设研究

随着虚拟现实和三维地理信息系统技术的日趋成熟,三维虚拟校园建设已成为数字校园建设的新热点.本文结合安徽师范大学三维虚拟校园建设的实际需求,分析了三维虚拟校园建设的主要内容和系统实现的总体框架,探讨了数据源的获取和处理、建模软件的选取和应用、三维模型的建立和优化等校园三维建模的技术细节,并研究了模型的快速加载与实时漫游、二三维动态交互、基于插件技术的集成应用框架等系统实现的关键技术.根据本文提出的建设方案和技术方法,采用3DMAX建模软件制作了安徽师范大学三维校园模型,并在VisualStudio 2008平台下,基于OpenGL和.NET类库,采用插件式技术编程实现了安徽师范大学三维虚拟校园原型系统,系统在运行效率、独立性、真实感和可扩展性等方面取得了较好的效果.     

多点触控手势在复杂系统数字界面中的应用优势

为将多点触控手势引入复杂系统数字界面,运用认知设计和认知评价对手势应用优势进行了论证.分析了手势交互改善大容量数字界面信息显示和用户自然交互行为的认知机理,在设计综合态势管理系统手势交互原型和手势定义的基础上,使用眼动追踪技术和用户体验评价方法,进行了鼠标和手势操作效率的对比测试.实验结果表明:手势操作的注视点数量、注视时间和操作时间3个眼动数据的平均值明显小于鼠标操作,且标准差较小;手势操作失误率为6%,略高于鼠标操作;用户选择手势操作倾向率高达86%.复杂系统数字界面中的手势操作虽然具有非精确性,但与鼠标操作相比,它在降低用户认知负荷、提升态势感知、提高操作效率和用户主观满意度上均具有明显优势.     

国内虚拟地理环境研究综述

随着虚拟现实等技术的快速发展,面向复杂地理问题求解和地理分析的虚拟地理环境成为地理信息科学研究的重要方向.本文以中国学术期刊网络出版总库为数据来源,通过文献计量软件CiteSpace绘制虚拟地理环境研究的知识图谱,对我国虚拟地理环境研究的时空变化、热点前沿进行可视化分析.结果表明:虚拟地理环境研究经历了一段快速发展时期后,其理论体系、结构功能已较为完善;现阶段研究热点集中在突破技术难题以实现理论方法与实例应用的共同发展上,以发挥虚拟地理环境的地理认知与分析能力;同时虚拟地理环境与新兴技术如物联网、云计算的结合也是发展重心.     

基于眼动追踪技术的网络地图交互功能分析

为了探究更符合大众需求的网络地图交互功能,利用眼动追踪技术对中国流行的4款网络地图的交互功能可用性进行研究。结合眼动录像和眼动指标,测试用户在执行网络地图的典型任务时的认知差异。对网络地图的功能识别、地理信息查询、路线规划和周边服务查询等交互功能进行分析。结果表明:(1)工具的设计以文字和抽象符号相结合的方式表示更容易引起用户注意;(2)提高网络地图显示区域在界面布局中所占的比重,对交互效率的提升具有重要影响;(3)4款网络地图的周边查询功能设计不明显,易被用户忽略。这些研究结果可以给网络地图设计者改善交互功能提供一定的参考。     

塔台管制中认知负荷交互指标的选取与检验

为研究塔台管制中的认知负荷交互指标选取与检验,对管制员认知结构模型进行研讨分析,选取11个待检验指标;利用塔台管制模拟软件、眼动仪和生理多导仪搭建实验平台,设计4种任务难度(每分钟起落航班架次分别为0.6架、0.8架、1.0架、1.2架)的塔台管制模拟场景,结合实验数据,利用方差分析法和多独立样本非参数检验对认知负荷交互指标进行检验,分析各指标与认知负荷的相关性。结果表明:认知负荷交互指标的选取,应包含主观评价指标和客观因果指标两部分;平均信息处理时间、注视时长占比、时间需求、脑力需求、业绩水平、受挫程度、瞳孔大小和平均信息反应时间为主要认知负荷交互指标,这些指标与任务难度的变化显著相关,可以用于进一步构建认知负荷评价模型。     

虚拟实验中三维模型的交互要素及其实现

本文从构成虚拟实验的三维模型交互的基本要素入手,以＂眼的解剖和生理功能＂实验为例,系统地描述了虚拟实验中三维模型的交互元素和具体的建模流程,以提高虚拟实验中的教学交互。     

提升源网荷储多元协同的虚拟化网格划分方法

为减少分布式源荷双侧随机性及时序不匹配对配电系统经济运行的影响，提升区域内源网荷储多元功率互补协同，促进可再生能源就地消纳能力，提出一种全面兼顾分布式电源消纳、负荷需求响应、储能支撑及网络拓扑多元协同的配电网虚拟化网格划分方法。通过图论搜索算法遍历虚拟网格内所有节点信息，充分依托负荷需求响应节点、分布式电源节点以及储能节点建立虚拟网格信息优化模型。引入二阶锥规划松弛电压、电流辅助变量，获得优化后的网络潮流分布。考虑虚拟网格通信成本，兼顾虚拟网格供电率、虚拟网格间功率交互以及虚拟网格节点控制维度，建立了虚拟网格分区划分目标函数模型，提出虚拟网格分区划分策略。以IEEE33节点系统为案例，对所提出的虚拟化网格分区划分策略进行验证，结果表明虚拟网格分区划分方法可提高源荷匹配度、虚拟网格供电率以及经济性。     

基于计算机仿真的虚拟自动生产线实验系统

随着web和虚拟现实技术的迅速发展，虚拟实验的实现成为可能。根据机电一体化实验的需求，这里研制了基于计算机仿真的虚拟自动生产线实验系统：系统平台设计——基于Web的B／S结构模式、混合使用HTML、JSP、Jave、Applet，Web服务器与数据库管理系统的集合，增强系统图形信息的动态传输和网络交互操作功能；联合使用UG与VRML和优化VRML模型数据结构，降低建模难度、提高模型品质、改善网上动态传输和交互的实时性；提出的优于传统拼接法的隐藏替换法有效地解决动画拼接，很好地实现了用户视觉上的连贯性。该实验系统试运行表明，研究达到预期效果。     

基于KML和虚拟地球的三维数字校园研究——以兰州大学为例

提出了一种新的三维数字校园建设的技术路线.在介绍相关技术背景的基础上,详细阐述此技术路线包含的两个关键部分,即基于KML的三维模型优化策略和基于虚拟地球应用程序接口的三维数字校园系统架构.最后将兰州大学三维数字校园系统作为实验案例,实现了在线访问、三维浏览、查询定位等功能,并且具有三维环境漫游流畅和系统开发便捷的特点.通过本系统取得的良好效果,证明了本文提出的基于KML和虚拟地球的三维数字校园建设技术路线切实可行,并在三维建筑物模型优化和轻量级的系统架构方面有很大优势.     

基于眼动跟踪技术的界面可用性评估

为解决因界面而造成的整体系统效率低下的问题,以认知学为理论基础,提出将眼动跟踪技术运用于界面可用性检测.首先讨论了眼动跟踪设备的优势与技术原理,然后以德国汉堡城市轻轨U4线站台界面的交互设计为例,描述眼动跟踪实验的流程.最后从眼动路径、热度、信息量、任务用时和注视频率等方面对新旧界面进行实验,以定量实验方法评估新旧界面的优劣.实验结果分析比较表明:新界面的各项实验检测数据都明显优于旧界面,更符合用户的需求和认知习惯;同时,眼动跟踪实验的可靠性高,数据结果比较精确,适合进一步推广应用,并为后续航电系统界面设计研究工作提供了一种有效的评估方法.     

一种二三维联动地理信息系统的实现

二维平面地图和三维空间场景集成是当前地理信息系统的一种重要应用方式,本文构建了一个由二维平面地图与三维空间场景集成的虚拟城市地理信息系统, 包含建筑地物模型的加载与漫游功能。在此基础上研究了二维场景和三维场景在可视层面上的联动关系与实现途径。基于参数假定,提出了一种联动算法,根据二维平面视点参数定位三维场景视点位置,根据三维场景视点参数定位二维平面视点位置,并通过事件触发机制保持二者视图在交互过程中的位置同步发生变化。二三维联动系统实现了操作二维或三维中的一个视图时,另一个视图同步移动到相同的区域和视角。通过三种不同条件下的视角转换获取到二者场景视点的同步效果,实现效果表明,该系统能够适应各种用户操作下的视点同步,具有可行性和精确性。     

植物三维形态虚拟仿真技术体系研究

植物形态结构及生命属性的数字化、可视化表达是现代农业的重要研究内容,开展数字植物研究具有重要理论意义和应用价值.提出数字植物三维形态虚拟仿真技术体系框架,按照数据-知识-模型的逻辑关系,从三维数据获取、几何建模、场景显示和交互应用4个层次论述和总结了数字植物三维形态虚拟仿真关键技术,系统介绍了相关技术的理论基础和应用前景.重点阐述了数字植物三维形态虚拟仿真所面临的关键问题及可行的解决方案,以期为数字植物研究的进一步发展提供参考.     

基于VRML及JavaScript的交互式三维虚拟电子示波器建造

VRML构造复杂三维虚拟仪器时,通常需要采用一个部件控制其他部件的运动.因此,如何实现三维空间物体联动交互问题十分关键.VRML本身不能进行复杂联动交互,因而对于电子示波器调整这种复杂交互操作就不能只用VRML进行.结合创建的虚拟示波器实验,采用JavaScript编程实现这种功能,讨论了VRML中Script节点的应用,完成了具有交互控制功能的三维虚拟电子示波器实验开发,实现了复杂运动的交互操作与联动控制功能.     

网页交互任务的用户情感测量方法

针对网页交互过程用户情感难以客观衡量的问题,提出运用用户完成交互任务时的眼动数据来衡量用户情感的方法.首先,选择中文版PAD情感量表及初步眼动指标,通过问卷调查选择代表性网站,并确立交互任务;其次,通过实验获得不同网页交互任务下被试的眼动数据及PAD情感数据,以情感类别为影响因素对眼动数据做方差齐性检验和单因素方差分析,确定与情感变化有关的眼动指标;最后,采用偏最小二乘方法建立眼动指标与用户情感之间的关系模型,并对模型进行有效性和适应性验证.结果表明,该模型可很好地测量用户情感.     

网页交互任务的用户情感测量方法

针对网页交互过程用户情感难以客观衡量的问题,提出运用用户完成交互任务时的眼动数据来衡量用户情感的方法.首先,选择中文版PAD情感量表及初步眼动指标,通过问卷调查选择代表性网站,并确立交互任务;其次,通过实验获得不同网页交互任务下被试的眼动数据及PAD情感数据,以情感类别为影响因素对眼动数据做方差齐性检验和单因素方差分析,确定与情感变化有关的眼动指标;最后,采用偏最小二乘方法建立眼动指标与用户情感之间的关系模型,并对模型进行有效性和适应性验证.结果表明,该模型可很好地测量用户情感.     

基于"海洋石油301"船的船舶数字化三维模型开发

建立与实际船舶环境高度一致的虚拟环境,以立体化的形式显示在人机交互设备上,可提升实船环境认知感与操作感.以"海洋石油301"为目标船建立全船系统的三维模型,为提供人机实时交互的高沉浸感平台打下基础.通过三维船舶整体、主要舱室和典型设备及其他设备的建模与模型的优化,搭建与实船完全一致的三维模型,最终结果表明模型的精度较高...     

虚拟数字校园漫游系统中的模型构建技术研究

虚拟数字校园漫游系统的开发是通过三维实景模拟的表现方式,在现实校园的基础上构建起的三维立体校园空间。访问者能随着鼠标的点击进入虚拟校园,获得身临其境的感受。三维建模技术是整个虚拟现实系统建立的基础。它的研究有助于提高虚拟环境的真实感、实时交互的速度和实际交互的可操作程度。本文将结合3ds max等工具软件介绍三维建筑模型的建构技术。