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未来指挥所双手触摸式自然交互技术研究

作　者: 王鹏
导　师: 老松杨
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 军事运筹学
关键词: 未来指挥所多点定位人机交互双手交互双手交互模型
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 152次
引　用: 5次
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内容摘要

未来战争环境错综复杂,战场信息多种多样,但是目前的指挥所体系中指挥员与指挥信息系统间仍然介入了操作人员这一层,指挥员无法与作战信息进行无障碍的交互,而始终要将大量的精力投入在输入输出的控制过程中,这种交互方式已经远远满足不了未来复杂作战环境的需要。未来指挥所应该提供各指挥人员高度可视化、自然直观交互、多指挥员通力协作的智能指挥环境。多模态人机交互使用户可以使用多个感觉通道,提高感知信息的效率,拓宽了计算机到用户的通信带宽,实现三维、隐含及自然的人机交互。在多通道人机交互中,双手交互及其在行为学和认知心理学上的一些优点而逐渐受到人们的重视,这种交互方式不但能自然地提高交互带宽,而且能把用户在现实生活中的操作技能自然地映射到人机对话中,认知负担大大降低。将这项技术应用于未来指挥所,可以大大地提高指挥员的指挥效率,获得战争的主动权。本文基于红外光感应多点识别与定位技术,分析了双手触摸式自然交互技术,研究了双手触摸式自然操作的状态模型和认知过程模型。本文设计实现了触摸式指挥研讨系统,将双手自然交互方法应用于指挥研讨操作,并以案例的形式分析了这种交互方法的有效性。本文的主要贡献体现在以下几个方面:1.介绍了红外光感应多点定位与识别的几项关键技术,基于这种定位技术,研究多分辨率红外探测的技术框架和实现体系。2.研究了双手触摸式交互方法,结合人的日常行为习惯分析定义了多种双手触摸式自然交互手势,并对这种交互方式进行了操作状态以及认知过程的建模研究。3.设计实现了双手触摸式指挥研讨系统,建立了双手触摸式自然交互军事应用系统的分层体系结构和模块结构,对系统的通用硬件层和软件层进行了详细分析设计。4.通过双手触摸式指挥研讨系统的案例操作,验证了双手触摸式自然交互在作战态势图浏览和标记绘制中的优势,分析了触摸式交互系统支持下多指挥员的协同。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章绪论  11-18
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 面向未来指挥所的多模态交互  12-13
  1.3 国内外现状  13-16
    1.3.1 多模态人机交互现状  13-15
    1.3.2 双手人机交互技术现状  15-16
  1.4 本文的主要内容  16-17
  1.5 论文的结构  17-18
第二章红外多点识别与定位技术  18-29
  2.1 高分辨率红外探测技术  18-22
  2.2 光感应触摸定位技术  22-25
  2.3 光感应多点触摸识别  25-26
  2.4 多点模糊处理  26-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章双手触摸交互及模型研究  29-44
  3.1 双手自然交互动作定义  29-35
    3.1.1 双手动作分类  29-30
    3.1.2 传统交互缺点分析  30-31
    3.1.3 双手自然交互动作定义  31-35
  3.2 双手触摸式交互状态模型  35-38
  3.3 双手交互认知过程建模  38-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章双手触摸式指挥研讨系统  44-51
  4.1 双手触摸式指挥研讨系统结构  44-46
  4.2 光感应触控终端  46-47
  4.3 系统通用软件层设计  47-51
    4.3.1 多点定位识别硬件驱动  47-48
    4.3.2 双手交互识别通用程序  48-49
    4.3.3 触摸式协作支持界面  49-51
第五章指挥操作案例分析  51-64
  5.1 智能交互通用指挥平台  51-52
  5.2 双手指挥研讨操作  52-58
    5.2.1 作战态势图双手操作  52-53
    5.2.2 双手自然标绘  53-58
  5.3 双手交互指挥操作时间分析  58-60
  5.4 多指挥员协同研讨  60-64
结束语  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
作者在学期间取得的学术成果  69

未来指挥所双手触摸式自然交互技术研究

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