【摘 要】
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随着“以人为中心”的设计理念的盛行和发展,在互联网技术和传感器技术等软硬件设备的支持下,人机交互技术得到迅速发展,其中将人的眼动数据作为计算机输入触发信号而产生的交互形式,即眼控人机交互方式,因其自然、直接、快捷的操作特征而备受人们的关注,是具有前瞻性的人机交互研究方向。眼机交互系统中目前常用的触发动作是凝视,会带来严重的米达斯接触问题,对交互系统的稳定易用性造成较大影响。本文整理并归纳了国内外各
【基金项目】
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国家自然基金(71801037); 航空科学基金(20200058069002)
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随着“以人为中心”的设计理念的盛行和发展,在互联网技术和传感器技术等软硬件设备的支持下,人机交互技术得到迅速发展,其中将人的眼动数据作为计算机输入触发信号而产生的交互形式,即眼控人机交互方式,因其自然、直接、快捷的操作特征而备受人们的关注,是具有前瞻性的人机交互研究方向。眼机交互系统中目前常用的触发动作是凝视,会带来严重的米达斯接触问题,对交互系统的稳定易用性造成较大影响。本文整理并归纳了国内外各种眼控人机交互系统的优缺点和局限性,创新性地提出使用眨眼作为交互界面控件的触发动作,并通过对单一眨眼动作进行复合,进一步提出了基于眨眼的复合交互动作,规避了无意识眨眼对系统的干扰。通过Tobii眼动仪和高清摄像头硬件以及Unity软件对眼控交互平台进行搭建,对眼控动作的具体形式,以及基于眨眼的眼控交互界面元素呈现形式进行深入探究。在眨眼复合触发动作研究中,设置了两类复合方法,一是通过连续多次眨眼进行组合,二是通过凝视加一次眨眼进行组合。邀请东南大学视力良好的研究生20人作为实验被试。通过随机目标触发实验得出如下结论:(1)“眨眼与眨眼组合”动作中,眨眼次数对控件的触发成功率和触发反应时间有极显著影响,复合动作中的眨眼次数越多,控件的触发成功率越低,且操作时间越长,且多次眨眼之间的时间间隔随眨眼次数的增多而增长,两次眨眼具备较高触发成功率和较低的任务负荷。(2)“凝视与眨眼组合”动作中,凝视时长对控件的触发成功率和用户的操作反应时长有显著影响,且凝视时间为400ms时,界面控件的触发成功率达到最高;且复合动作中的凝视时间越长,用户用于操作的反应时长越长。基于此,推荐“400ms凝视+1次眨眼”作为此类动作中的较优选择。上述两种交互动作均具有超过95%的触发成功率。在基于眨眼触发的界面元素呈现形式研究中,相继对界面控件元素尺寸和控件元素间距开展了基于目标搜寻为任务的工效学实验及评价。并得到如下结论:(1)控件尺寸对触发成功率和反应时有显著影响。在控件尺寸不大于200px时,控件尺寸越大,其触发成功率越高,大于200px后该效应不再显著。故在屏幕分辨率为1920*1080px且用户与显示器之间距离为50cm时,200px为控件的推荐尺寸。(2)控件间距对触发正确率有部分显著影响,总体趋势为间距越大,触发正确率越高。同时,控件间距对交互反应时有部分显著影响,总体趋势为间距越大,反应时越长,最终选出间距为“0.6倍控件直径尺寸”时,系统具有较佳的使用绩效。最后,本课题根据上述结论设计了一款多媒体播放器作为验证界面,邀请用户对其进行基于固定任务流的实际体验,并填写NASA-TLX量表。验证评估结果表明:该验证界面具有较低的任务负荷,文中研究结论十分有效。本文探究内容克服了传统眼机交互过程中存在的米达斯接触问题,具有广泛的应用价值。
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