人機(jī)交互與

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)1人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024什么是人機(jī)交互人機(jī)交互（Human-ComputerInteraction,HCI):是研究人、計(jì)算機(jī)以及它們間相互影響的技術(shù)用戶界面:是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對(duì)話接口，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分人機(jī)交互與用戶界面是兩個(gè)有著緊密聯(lián)系而又不盡相同的概念人機(jī)交互強(qiáng)調(diào)的是技術(shù)和模型，用戶界面是計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵組成部分2人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024人機(jī)交互技術(shù)的目標(biāo)美國總統(tǒng)信息技術(shù)顧問委員會(huì)的“21世紀(jì)的信息技術(shù)報(bào)告”中列出了新世紀(jì)四項(xiàng)重點(diǎn)發(fā)展的信息技術(shù)研制能聽、能說、能理解人類語言的計(jì)算機(jī)使計(jì)算機(jī)更易于使用，操作起來更愉快，從而提高使用者的生產(chǎn)率3人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024人機(jī)交互技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)兩個(gè)重要的應(yīng)用趨勢(shì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的擬人化：

以虛擬現(xiàn)實(shí)為代表計(jì)算機(jī)的微型化、隨身化和嵌入化：

以手持電腦、智能手機(jī)為代表人機(jī)交互技術(shù)是面臨這種趨勢(shì)的瓶頸技術(shù)。以人為中心、自然、高效將是新一代人機(jī)交互的主要目標(biāo)。

4人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024人機(jī)交互的發(fā)展方向人機(jī)交互將呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)。桌面和非桌面界面、可見和不可見界面將同時(shí)共存。網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算將進(jìn)入家庭和生活，人們可用多種簡(jiǎn)單的自然方式進(jìn)行人機(jī)交互。以不可見、可移動(dòng)為特征的無所不在計(jì)算和以三維、沉浸為特征的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，將是人機(jī)交互面臨的重大挑戰(zhàn)和研究目標(biāo)。人機(jī)交互是一門綜合學(xué)科，它的發(fā)展需要計(jì)算機(jī)硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)、認(rèn)知心理學(xué)、人類工效學(xué)等多學(xué)科共同努力。5人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024人機(jī)交互技術(shù)的研究熱點(diǎn)自然、高效、無障礙的多通道交互技術(shù)；新的交互設(shè)備、智能技術(shù)、交互軟件和平臺(tái)；無縫的不同網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)；以認(rèn)知科學(xué)為基礎(chǔ)的交互模型和設(shè)計(jì)方法；上下文感知的計(jì)算模型；6人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）VR的概念和發(fā)展

VR系統(tǒng)的硬件組成

VR系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

VR的研究?jī)?nèi)容增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）

VR應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展趨勢(shì)7人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/20241965年計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的奠基者IvanSutherland發(fā)表了“TheUltimateDisplay”論文，提出了一種全新的圖形顯示技術(shù)。他在論文中提出使觀察者直接沉浸在計(jì)算機(jī)生成的三維世界中，而不是通過窗戶（計(jì)算機(jī)屏幕）來觀察。１）觀察者自然地轉(zhuǎn)動(dòng)頭部和身體，他看到的場(chǎng)景就實(shí)時(shí)地發(fā)生變化。２）觀察者能夠以自然的方式直接與虛擬世界中的對(duì)象進(jìn)行交互操作，觸摸它們，感覺它們，并能聽到虛擬世界的三維空間聲音。什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）8人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)不同的人的有不同的含義。比較狹義的解釋是：虛擬現(xiàn)實(shí)是由計(jì)算機(jī)生成的、可交互的仿真環(huán)境。該虛擬環(huán)境具有以下三個(gè)特點(diǎn)：1）該環(huán)境將向介入者（人）提供視覺、聽覺、觸覺等多種感官刺激。2）該環(huán)境應(yīng)給人以一種身臨其境的沉浸感。3）人能以自然的方式與該環(huán)境中的一些對(duì)象進(jìn)行交互操作，既不使用鍵盤鼠標(biāo)等常規(guī)輸入設(shè)備，而強(qiáng)調(diào)使用手勢(shì)（數(shù)據(jù)手套）、體勢(shì)（數(shù)據(jù)衣服）和自然語言等自然方式的交互操作。虛擬現(xiàn)實(shí)的狹義理解9人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024一個(gè)典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)10人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024虛擬現(xiàn)實(shí)是由計(jì)算機(jī)生成的給人以沉浸感的虛擬環(huán)境。虛擬現(xiàn)實(shí)的廣義理解11人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024

VR系統(tǒng)的典型設(shè)備和環(huán)境

顯示和觀察設(shè)備 沉浸式現(xiàn)實(shí)設(shè)備非沉浸式顯示設(shè)備交互設(shè)備數(shù)據(jù)手套（輸入手的各種姿勢(shì)）三維鼠標(biāo)游戲桿傳感設(shè)備數(shù)據(jù)手套數(shù)據(jù)衣位置跟蹤裝置三維立體聲系統(tǒng)三維數(shù)據(jù)獲取設(shè)備12人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024頭盔式顯示器的特點(diǎn)用戶帶著頭盔；雙眼看到不同的圖象；跟蹤器跟蹤頭的方向；具有看穿功能（see-through)的頭盔顯示器13人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024

快速響應(yīng)的工作平臺(tái)14人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024洞穴狀的投影屏幕（CAVE）15人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024

安裝在浙江大學(xué)的CAVE16人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024CAVE示意圖17人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024

圓柱型的投影屏幕18人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024

由矩形塊拼接構(gòu)成的投影屏幕19人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024全景圖20人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024可支持多用戶協(xié)作的投影屏幕21人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024可支持多用戶協(xié)作的投影屏幕的改進(jìn)22人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024數(shù)據(jù)手套(cyberglove)：23人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024三維鼠標(biāo)24人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024

DVR的實(shí)例

25人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用（一）虛擬戰(zhàn)場(chǎng)核爆炸、戰(zhàn)略導(dǎo)彈的虛擬殺傷虛擬飛行/駕駛虛擬建筑漫游虛擬風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造26人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024戰(zhàn)場(chǎng)仿真27人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024虛擬駕駛模擬28人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024虛擬建筑漫游29人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024虛擬課堂虛擬手術(shù)和遠(yuǎn)程手術(shù)城市規(guī)劃和建筑設(shè)計(jì)的虛擬演示虛擬商店、虛擬旅游、虛擬劇場(chǎng)虛擬體育仿真虛擬文化遺產(chǎn)保護(hù)（虛擬博物館）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用（二）30人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024虛擬手術(shù)31人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024虛擬故宮漫游32人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024虛擬博物館33人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024虛擬體操訓(xùn)練系統(tǒng)

（SheffieldHallamUniversity）34人機(jī)交互與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)5/8/2024虛擬滑雪訓(xùn)練系統(tǒng)

（ReebokSpo