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界面隐喻作为一种比喻的方法,使得人们对于用户界面的理解、操作更加容易、高效。随着计算无处不在的不断发展,使得计算机已成为儿童学习、娱乐的工具,而设计和开发面向儿童的互动系统的主要瓶颈也在于如何设计界面隐喻,使其更易于儿童理解、学习和使用。本文通过对现有界面隐喻研究与应用的介绍,结合对儿童的认知特征及体能特征的分析,面向儿童提出一个基于儿童卡通读物的界面隐喻—3IBook;同时分析了基于3IBook界面隐喻的交互模型。在此基础上,通过一个互动游戏系统的实现来评估该界面隐喻在面向儿童的交互式软件中应用的合理性和有效性。在对界面隐喻研究与应用的分析部分,首先介绍隐喻及界面隐喻的概念,并介绍目前关于界面隐喻的分类研究,主要包括方向性隐喻、实体性隐喻及结构性隐喻等。其次,介绍界面隐喻的设计步骤和设计内容,并详细介绍本文所提出的界面隐喻四步设计法。随后,对界面隐喻的评估方法进行介绍,以此用来评估本文所提出的界面隐喻是否合理、有效。最后,分析目前面向儿童的界面隐喻研究及应用中所存在的问题。在3IBook界面隐喻设计部分,针对目前所存在的问题,依据本文所提出的设计步骤,首先从认知及体能特征两个方面对儿童特征进行分析,提出面向儿童的界面设计目标,以此指导3IBook界面隐喻的设计。其次,介绍3IBook界面隐喻的概念,并从结构、操作及实效设计三个方面具体介绍。随后,在介绍交互模型相关概念的基础上,对3IBook交互模型从交互任务、交互行为、交互事件及交互反馈设计四个方面分别进行论述。在原型系统开发部分,其设计主要是依据3IBook界面隐喻及交互模型的设计,以此用来验证本文设计的是否合理。在系统实现部分,主要介绍本文所使用的目标检测、目标跟踪及手势识别等关键算法。其中,目标检测是通过对现有背景差分算法的改进而实现;目标跟踪算法是在Kalman滤波算法的基础上结合颜色等特征信息实现对运动目标的跟踪。最后,通过对系统的具体应用,来评估3IBook界面隐喻在面向儿童的交互式软件中应用的合理性和有效性。本文的研究受到国家“八六三”高技术发展研究计划项目(编号:2006AA01Z328)、中科院计算机科学国家重点实验室开放课题基金项目(编号:SYSKF0704)、国家自然科学基金项目(编号:60873095)的资助。