多点触控环境下双手交互相关技术的研究

论文摘要

多点触摸技术是一种新型的人机交互技术,可以支持人双手的一个或多个手指同时操作,打破了过去单点触控的局限,使用户可以更自然的发挥人在复杂任务中协调双手的潜能,增加了触摸交互的输入自由度和输入带宽。因此,双手交互在触摸交互领域得到了广泛的认可和研究。然而,多点触摸交互技术仍然存在着一些缺点,尤其是触摸精度低,错误率高,手易疲劳性以及由于手势扩展麻烦等问题,这些都在一定程度上制约了基于多点触控的双手交互技术的发展。这些缺点主要是由手的运动机制缺陷、双手输入和软件映射关系不合理及手势设计没有统一的规范等原因造成的。为了加深界面设计人员和用户对双手交互技术理解,本文中回顾了基于多点触控的双手交互相关技术及理论,为双手交互技术的合理开发和界面设计的优化提供了理论指导。另外,过去的触摸界面设计大多都是针对单点的,只考虑了单手（大多情况下指惯用手）的触控需要,并没有兼顾惯用手和非惯用手。随着多点触控技术的出现,设计者需要考虑人双手的属性和运动特点等影响因素,并改良过去的界面控件设计和布局形式以及界面组件的控制方法。那么对双手运动机制的差异性进行研究就显得比较重要了。本文通过一个通道穿过实验研究双手在执行Steering Law任务上的差异性,并为基于双手触摸的用户界面菜单的设计和控制技术的改善提供了一些建议和思路。最后,不同的交互技术融合将成为未来双手触摸交互技术的新热点,尤其是笔+触技术。笔+触技术作为一种新颖的双手交互研究方向,有很多优势和问题等待人们去挖掘和解决。本文对笔+触技术进行了初步的调研和探讨,并为下一步深入研究笔+触交互技术搭建了一个成本低廉的应用程序开发框架,经实例检测,该框架能够支持笔+触交互手势和应用场景的开发。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 触摸屏技术
• 1.2.2 多点触控桌面交互系统
• 1.2.3 手输入属性
• 1.2.4 基于手势输入的桌面交互系统
• 1.2.5 手势识别
• 1.2.6 双手交互技术及理论
• 1.3 论文研究内容及主要结构
• 1.3.1 论文研究内容
• 1.3.2 论文结构
• 第二章 人机交互界面设计
• 2.1 人机交互界面设计评价定律
• 2.1.1 费茨定律
• 2.1.2 Steering Law
• 2.1.3 希克定律
• 2.2 菜单交互改进技术
• 第三章 双手通道穿过实验设计
• 3.1 研究目的及实验设计
• 3.2 实验设备和开发环境
• 3.3 实验程序设计及具体实现
• 3.3.1 实验程序设计
• 3.3.2 实验执行步骤
• 第四章 实验结果分析
• 4.1 基于Steering Law的双手性能对比
• 4.1.1 惯用手运动结果
• 4.1.2 非惯用手运动结果
• 4.1.3 输出量评价
• 4.1.4 结果总结
• 4.2 菜单改进研究与方法
• 4.2.1 用户菜单选择习惯
• 4.2.2 菜单改进方法
• 4.2.3 菜单改进结果对比
• 4.3 菜单改进实验结果总结
• 第五章 笔+手触交互框架的实现
• 5.1 笔+触技术
• 5.2 框架实现开发环境
• 5.3 OpenFrameworks框架
• 5.3.1 OpenFrameworks框架结构
• 5.3.2 OpenGL
• 5.4 笔+触摸框架实现流程
• 5.4.1 笔输入信息检测
• 5.4.2 手指触摸信息检测
• 5.4.3 笔+触开发框架运行结果
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文以及软件著作权