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人機交互論文范文1
時代在發展，科技在進步，護理人員的自身素養如何跟上時代的腳步?這是我們急需探索的一個課題。從實際來看，護理人員知識面偏窄、能力不足等問題越來越突出。這與目前的繼續教育的方式單一、內容單調等有關，說明其效果不是十分理想。
針對上述問題，筆者就如何對護理人員進行繼續教育進行了較長時期的實踐與探索，現報告如下。
1繼續教育的必要性
1.1缺乏系統的學習護理人員原有的知識已陳舊化，在日益更新的護理方式、新技術、新藥品、新手術等面前，顯得束手無棗，無能為力。因而護理人員急需充電，用新的知識來解決不斷遇到的新問題。
1.2護理科技的日益進步當今已是21世紀初，正是世界總體科技大幅度發展的階段。護理科技的發展同樣一日千里，由此而生發的護理理論層出不窮。如果不抓緊學習，終將被淘汰出局。
1.3護理成果的不斷涌現縱觀國內外護理界，研究成果疊出，其中不乏優秀者。如何將這些成果推廣，并在實踐中運用?首先要對它們進行研讀、吸收，然后應用，做到資源共享。
1.4護理經驗的總結護理人員自己的經驗教訓需要在理論指導下總結，每位護理人員走過了幾年、十幾年甚至幾十年的護理之路，有經驗也有教訓。要將它們進行總結，必須借助于全面而不斷充實更新的護理理論，因而必須進行系統學習。
2繼續教育的方式
2.1學歷性進修這是普遍采用的進修方式，目的是通過此種進修，將基礎知識學深學透，同時將護理學歷提高到大學本科或專科。但應清醒地看到學歷性進修只是一個方面。完成了學歷性進修不等于要把學習束之高閣，而必須參加其它方式的繼續教育學習。
2.2非學歷性進修這主要指各類短期培訓班、研討班等。非學歷性進修相比學歷性進修最大的特點有這么幾個:一是專題性，短期培訓不可能涉及到方方面面，只能圍繞一個專題展開;二是速效性，短期培訓往往以突擊培訓的方式，時間短，效果顯著。我們應該重視這種非學歷性的學習，可以把它作為學歷性進修的補充與延伸。
2.3專題研究這是目前護理人員比較忽略的方面，這源于認識上的偏差，認為專題研究只是科學研究人員與專家的事，不屬于自己的范疇。殊不知，護理人員進行專題研究有著其他人所沒有的得天獨厚的條件，就是她們處于長期的實踐之中，天天都遇到新的問題，天天又尋求解決這些問題的方法，這就是專題研究的厚實基礎。專題研究需要護理人員在實踐中發現課題，然后學習理論，將理論用之于實踐，進行課題的研究活動，最后得出結論，并將課題成果推廣。這既是一種相當見效的繼續學習教育方式，又將學習、工作和科研有機地結合起來，達到了一箭三雕的效果。
2.4講座性學習講座性學習分2個方面―――聽別人的講座與自己作講座。聽專家的講座，這是一種知識的吸收，這是極為有效的學習形式。自己作講座是自己的經驗、成果等知識的輸出，不僅使其資源為大家共享，而且由于準備一個講座，自己必須把自己的護理經驗、見解等在理論高度上進行總結，也屬于主動進行繼續教育學習的過程。當然護理人員作講座可以根據適用范圍，合理安排聽眾。
2.5科室性學習因醫院的專業性很強，故科室性的學習十分必要，也有條件?？剖覍W習應定期進行，除值班人員外，其余人員應全部參加，主講人員可以請醫生或年資高有經驗的護理人員，也可以請在某些方面有專長的其他人員，還可以根據自己科室的需要進行安排。同時可以閱讀護理雜志，了解最新的護理動態。
3繼續教育的管理
3.1建立檔案建立繼續教育的檔案是非常必要的，也是進行此類管理的有效措施。在科室中要記載每次學習的內容，護理人員參加學習的次數與時間，有條件者可以讓護士在簽名冊上簽名。在醫院組織的學習中，同樣應有記載。外出的繼續教育應有學習體會或回來后組織有關護理人員學習，這樣能起到督促學習的作用。繼續教育檔案可作為護士年度考核、晉升的必備資料。
3.2定期檢查在規定的期限內（季度、半年或一年）對護理人員的繼續教育要進行檢查并予以總結。應把檢查的情況記錄在案備查。沒有完成繼續教育的通知其本人，督促其完成。
3.3獎懲措施在繼續教育中規定獎懲制度、落實獎懲措施也是十分必要的，這樣能保持繼續學習的長效及有序進行。對積極參加學習的并取得一定成果的根據醫院的具體情況，可給予精神獎勵或物質獎勵;對于參加不夠認真者，予以適當的批評;對于長期不參加繼續教育學習又無特殊原因的，予以適當的處理。
人機交互論文范文2
首先通過對基于區域分析的指尖檢測算法的介紹和研究，并驗證了該算法的有效性。然后介紹了增強現實技術以及增強現實中的人機交互，并把指尖檢測算法應用到增強現實系統中，通過實驗能夠很好的識別指尖與虛擬對象的交互區域并實時反饋交互結果，證實了該算法在增強現實系統中的可行性。
【關鍵詞】區域分析 指尖檢測 增強現實 交互應用
1 基于區域分析的指尖檢測算法
1.1 改進的圖像差分算法
在傳統的鄰幀差法主要是通過前后兩幀的灰度值來檢測圖像中變化的區域，這種算法在目標運動并且背景靜止的情況下是很有效果的，但是當目標停止運動時鄰幀差法就會失效。而背景消減法主要是通過把當前幀和參考圖像相消減來獲取靜止的目標物體。所以能否準確分割的關鍵取決于如何選擇與更新參考圖像。
1.2 指尖的檢測識別
1.2.1 指尖模型
指尖模型包括二維模型和空間三維模型。空間三維手指模型可以通過提供詳盡的建模使得后面的手勢識別有很高的精確度。但是手指動作隨時都在變化，手指的空間三維模型還是很復雜而且實時計算代價很高，所以我們通過利用指尖二維平面位置檢測法來解決以上問題。
通過對手指在二維平面上各種動作的觀察，我們發現在手指運動并且變換各種動作時其指尖形變部位相對較小，所以我們可以把指尖的狀態看做是一個圓和一組平行線的組合?；谶@種情況，我們設計一個模型作為指尖模板，如圖1所示。在圖中，d表示的時手指的寬度，這個寬度由攝像頭和手指之間的距離來確定。
如果在二值化后，前景圖像中的目標是1，背景是0的話，我們可以看到在指尖區域有兩個特點：
（1）在指尖的中心被一個圓包圍，這個圓是由一圈圈像素填充所繞成的，其半徑可以定義成手指的寬度；
（2）如圖1所示，在圓外的特定搜索區域內，指尖部分是被0像素和連續的1像素所包圍。
根據形狀匹配思想，主要是通過按一個度量標準來對比匹配的物體間的相似程度來進行形狀匹配。根據這個思想，如果要想對某一模式進行識別，那么就要先準備好與之相對應的模板。因為考慮到要識別的模式其大小、方向等外部特征會發生改變的可能，所以需要對于每一種變化后的模式都要有對應的模板，這樣才能保證真確識別。因為指尖會有各自動作變化或者會有部分被遮擋，而且不同人的手指也存在大大小小的不同，所以我們采用的指尖模板要能夠伸縮、平移以及保證旋轉時不變。
1.2.2 指尖檢測
因為攝像頭和人手之間的距離一般都是相對固定了，所以我們將手指寬度設定為5和15之間，通過一些實驗，結果表明這個值的設定對于大多手指都是適用的。在搜索區域中，其邊長相比于手指直徑，一般都要大兩到三個像素。如果這個邊長的值設置的比較大，那么計算代價就會比較大，這樣就會導致檢測的精度不夠高。公式1.4中的Max和Min是對前景像素在搜索區域方向上個數的限制，一般來說Min的值等同于手指寬度d，Max為Min的兩倍。
結合上述內容，一個像素點只有同時滿足三個條件，才可以被判斷為指尖。這三個條件如下：
（1）在這個像素點得周圍區域里的前景像素一定要達到一定數量。
（2）在以這個像素點為中心的搜索區域邊界上的前景像素和背景像素各自的比例一定要合適。
（3）在搜索區域邊界上的前景像素一定要能夠直接連通。
1.2.3 指尖檢測實驗結果與分析
在實驗中，我們通過手指在投影墻壁上移動來測試以上算法能否準備檢測出指尖位置。在開始的時候，我們將背景設置為藍色，手指進入背景后緩緩移動，我們可以檢測到指尖位置，用黑色的十字叉將其表示出來。
當我們將背景從藍色變換成白色時，這時因為起始設置的藍色背景圖沒有來得及迅速更新，這時就會導致前景分割出現錯誤，當白色的背景穩定后，設置的背景圖片進行更換后，就可以檢測出之間的位置，如圖3所示。
2 增強現實中的人機交互判定與反饋
與虛擬對象交互的判定以及虛擬對象對用戶的反饋是交互模塊中主要實現的功能，也是系統中手指虛實交互的最后一個環節。
當過以上指尖定位算法，我們能夠比較精確地檢測出指尖的位置，可以得到指尖與虛擬對象交互的有效區域，這個交互區域也就是指尖和虛擬對象相交的區域。再通過坐標轉換，將交互區域的二維坐標轉換為空間三維坐標。我們通過設定一個處理動作觸發的時間來對指尖動作進行判定，一般這個觸發時間是在0.5秒到一秒之間。當指尖的觸發時間在設定的時間之內并且指尖位置沒有很大變化的時候，就判定指尖對虛擬對象進行了觸發動作，通過程序處理，虛擬對象會根據指尖的動作做出相應地反饋。
3 基于區域分析的指尖檢測算法在AR系統中的應用
通過實驗驗證，利用基于區域分析的指尖檢測算法在大多情況下能夠準確地檢測出指尖的位置，從而有效的判斷了手指與虛擬對象的交互區域。實驗運行結果如下：圖4所示為系統識別標識物呈現出來的虛擬對象，人手指點擊虛擬對象的邊角并且拖動后，圖5為手指點擊并拖動后的交互效果。
4 結束語
手勢作為一種直觀的動作表示，在人機交互中有著無可比擬的優勢，目前也是模式識別、計算機視覺等組多領域的研究熱點。但是目前的算法還是有諸多不足，包括本文介紹的基于區域分析的指尖檢測算法，也會出現一些誤檢情況。隨著人們研究的深入，一定會有更加高效的算法。通過高效的指尖檢測算法，未來的AR系統的交互將更加的實時、準確，也會促進AR技術的高速發展。
參考文獻
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作者簡介
周鋒（1987-），男，江蘇省泗洪人。碩士研究生學歷。主要研究方向為計算機監控，模式識別。
人機交互論文范文3
論文關鍵詞：初中數學，信息技術，整合運用，效果
在知識更新、信息爆炸、科學技術迅速發展的今天，數學教學工具有了劃時代的突破，數學教學從單一的教學逐步入聲、圖共存的多媒體教學時代。計算機網絡技術和多媒體技術以不可阻擋之勢快速走進中學數學課堂教學領域，它必將改變課堂教學的模式、課堂教學手段，促進教師教育思想的轉變和教育觀念的更新。下面根據數學教學中的實踐經驗，談談初中數學教學中多媒體教學的幾點嘗試。 一、巧借信息技術的交互性，激發學生學習數學的興趣和充分體現學生的主體作用 1、人機交互是多媒體計算機的顯著特點，多媒體計算機可以產生出一種新的圖文聲色并茂的、感染力強的人機交互方式，而且可以立即反饋。這種交互方式對于數學教學過程具有重要意義，它能有效地激發學生的學習興趣，使學生產生強烈的學習欲望，因而形成學習動機。 2、人機交互有利于發揮學生的主體作用，有利于激發學生自主學習的積極性。傳統的數學教學，教師是主宰，學生是配角，從教學摘要論文開題報告范文。 三、巧借信息技術的豐富資源，培養學生的創新精神和發現式學習 信息技術的豐富資源，能為數學教學提供并展示各種所需的資料，包括文字，聲音，圖片，視頻等，能創設、模擬各種與教學內容相適應的情境，為所有學生提供探索復雜問題、多角度理解數學思想的機會，開闊學生數學探索的視野。比如初三幾何“探究性活動：鑲嵌”，可分三個階段進行。第一階段為進入問題情景階段，教師投影“美麗的鑲嵌世界”，把學生引進一個五彩繽紛的圖案王國之中，并提出探究的各種問題。第二階段為實踐體驗階段，學生利用校園網資料，搜集一些平面鑲嵌圖案，在教師的啟引下效果，由簡單到復雜，逐步探究各種問題，并總結規律和歸納結論。第三階段為表達交流階段，每組學生把探究成果貼在“我的成果”目錄中，互相交流，對比，歸納。特別一提的是，教師提供了邊長相等的3—24邊正多邊形，配上不同顏色，鼓勵學生設計一、二個地板的平面鑲嵌圖，課堂氣氛頓時高漲起來，學生經過設計，復制、粘貼、組合，排列出的圖案千姿百態，有些圖案大出教師意外，很有創意。由此可見豐富的信息資源，開拓了視野，激活了思維，增強了想象，從而培養了學生的創新精神，改變學生學習方式，讓學生樂意并有更多的精力投入到現實的探索性的數學活動中去。 總之，信息技術提供了理解、探究教學的平臺，使得數學教學更加生動活潑，真正從書本中、課堂上、考試中走出來，回到數學教學的主體上來，而且與其他學科相結合，使得數學知識與其他知識融通起來，進而使學生深刻體會數學的作用與價值，感悟數學的真諦，真正經歷數學化的過程，共享學習收獲，從中真切地感受數學的優美、力量、統一性。
參考文獻：
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人機交互論文范文4
關鍵詞: 多媒體課件教學特點和發展發展趨勢
多媒體課件是20世紀90年代隨著多媒體技術的發展與CAI相結合的產物,它能同時抓取、處理、編輯、存儲、展示不同類型信息媒體,將文字、聲音、圖像、圖形、動畫等多媒體進行教學內容的呈現和傳遞,是為輔助教學而專門設計的計算機程序。多媒體課件應用于教學的優點:速度快、容量大、交互能力強。它能夠擴大課堂教學的信息量,提高課堂效率;具有豐富的表現力,有利于知識的獲取和保持;良好的交互性有利于激發學生的學習興趣,發揮其作為認知主體的作用;對教學資源能夠有效地進行組織和管理,實現資源共享,有利于擴大教學規模。近年來,越來越多的高科技成果滲透到教育領域,為很多學科提供了發展的空間,多媒體與其它學科結合的新的教學方法的研究越來越多。
對教師來說不僅接觸到高科技領域,學習了新知識,而且在教學過程中,可減少示范次數,節省體力,有較多的時間和精力去發現問題,及時糾正錯誤。同時,教師能從繁重的教案編寫中解放出來,一方面可以專心搞科研;另一方面,也有充沛的精力設計出有創意的更多更優秀可以因材施教的課件,使教學質量不斷地提高。
1.多媒體的概念
多媒體(Multimedia)是隨著科學技術的發展和人們對傳播媒體的廣泛應用而產生的一個復合術語。從早期教學技術中多媒體優化組合來理解多媒體,是指語言、文字等傳統教學媒體和各種電子類現代教學媒體的有機組合。這種結合使相應的單個教學媒體功能互為補充,但各種媒體信息并不能統一為一個整體進行處理和管理。20世紀80年代中后期,多媒體計算機的出現使得多媒體的內涵發生了深刻的變化。今天的多媒體主要是指處理和應用多種媒體信息(如符號、文字、圖形、動畫、聲音、視頻、圖像等)的一套綜合技術。在理論上關于多媒體的定義很多,以下定義能較好地反映多媒體的內涵特征:多媒體是指在計算機的控制下,通過人機交互方式實現同時采集、處理、編輯、存儲和展示兩種以上不同類型的信息媒體技術,包括:文字、圖形、圖像、動畫、聲音等。
2.多媒體課件的概念
計算機能夠進行教學是因為在計算機系統中運行了具有教學功能的軟件,這種具有教學功能的計算機軟件統稱為課件(Courseware),它是在一定的學習理論指導下,根據特定的教學目標設計,反映某種教學策略,呈現某種教學內容,指導和控制教學活動的計算機程序。多媒體課件是根據教學大綱的要求和教學的需要,經過嚴格的教學設計,并以多種媒體的表現方式和超文本結構制作而成的課程軟件。多媒體計算機輔助教學軟件也稱多媒體CAI課件,簡稱多媒體課件或MCAI課件。我們可以主要從兩方面來認識:從技術上講,多媒體課件主要采用多媒體技術交互處理文、圖、聲、像等信息媒體,以表現內容的一種計算機軟件;從內容上講,多媒體課件是針對教學目標和教學對象的特點,合理地選取與設計教學信息媒體并進行有機的組合,從而形成優化的教學結構的一種教學系統。
3.多媒體課件的特點
(1)集成性。多媒體計算機系統把多種形式的信息媒體整合在一起,可以進行集中的加工、處理,再綜合表示出來。這種對媒體信息的集成性能改善信息的采集、加工、存儲和表達的方法,使人們通過各種感官的有機組合獲取信息,從而更能吸引人的注意力。
(2)交互性。多媒體計算機系統利用圖形菜單、圖標、窗口等美觀的圖形界面作為人機交互界面,利用鍵盤、鼠標、觸摸屏及數據手套等多種方式作為人機之間進行信息交互的接口,使信息的傳播和信息的接收之間進行方便的通信和交流,用戶可以隨意地控制,任意地操作各種媒體。
(3)智能性。多媒體課件不僅僅只是一個呈現者,還應該是能根據學習者的學習過程對其學習效果進行評價,決定學習內容和進度來促進學習。
(4)虛擬化演示和模擬是多媒體中應用的一個重要的方面,虛擬化是未來多媒體發展的一個趨勢。
4.多媒體課件的發展趨勢
根據多媒體課件的現狀和計算機技術的發展,目前多媒體課件大致有以下幾個發展方向。
(1)工具化。進行一個多媒體課件的開發,至少需要由教學專家、學科專家、計算機專家等分工協作,共同完成。而在實際工作中,很難組織這樣一個彼此協調的團體,且又很難找到一個這樣精通各方面的專家。通常是精通教學的不一定懂計算機軟件開發,懂計算機軟件開發的不一定有教學和具體學科方面的知識,這在很大程度上限制了高質量課件的開發,從而影響了多媒體課件的推廣應用。為了從根本上解決這一問題,我們必須加強對教學軟件和課件開發工具的研究,因為一個通用型多媒體課件工具軟件,不僅可以綜合處理包括文本、圖形、動畫、圖像和音響等各種信息,而且對使用者的計算機方面的知識要求不高,使用者只需根據系統的提示輸入有關課件結構、教學單元內容、教學管理和教學單元之間的連接等方面的數據,即可生成課件,因而提高了課作制作效率,加快了課件開發進程。依靠課件開發工具的支持,課件的制作就可實現工程化和產業化。國外已有一些著名的開發工具,如Director,Authorware等。
(2)理論化。目前人們愈來愈重視認知學習理論對多媒體課件的指導作用。近年來,隨著認知學習理論的普及,人們認識到學生是信息加工的主體,是意識的主動建造者,教師不可能向學生直接灌輸知識,必須創建良好的學習環境和理想的交互作用方式以利于學生發揮主動性和創造性。因此,在多媒體課件教學中,“個別化”模式己被打破,因為根據認知學習理論的研究發現,個別化模式確實有利于發揮認知主體的主動性,但就其學習效果來說,往往只對涉及較低級認知能力的學習,目標比較有效,而對涉及較高級認知能力的學習目標則不如“協作型”教學模式。在多媒體課件中學生模型是用于記錄學生情況的一種數據結構,是為了使計算機輔助教學在進行教學時能了解所教對象,做到比較有針對性而建立的。傳統的學生模型大多數是“知識型”,即只能記錄學生的原有知識水平。隨著認知學習理論的發展,目前的學生模型己逐漸轉向“認知型”,即著重記錄學生關于當前所學概念的認知結構與認知能力特點,實現認知模型的學生模型建造。目前這些問題仍處于研究、探索階段,其關鍵是要解決認知結構的形式化表示與認知能力的表征及定量測量等問題,解決這些問題是多媒體課件教學在理論上的一個發展方向。
(3)網絡化。多媒體課件與計算機網絡結合,使每個終端可在遠地通過網絡從主機的大容量存儲器中隨時提取教學內容進行學習,并可與計算機交互作用,討論學習的心得體會。所完成的作業、練習及所提的問題可輸入計算機,由網絡傳送給教師,所有的學習者可在不同的時間內,通過同一學習內容而互相聯系,展開討論,形成交互式學習。因此,它是一種共享各種教學資源、開放的、遠距離大面積的交互式教學方式,是一種較理想的多媒體教學系統。隨著網絡化的模式的出現,多媒體課件教學方式在個別化方式的同時,還呈現出另一個重要特性,即協作化學習。協作化學習是指多個學習者對同一問題用多種不同觀點進行的觀察、比較、分析、綜合等交互活動,這些交互活動是深化問題理解和獲得高級認知能力的外部條件。多媒體課件教學中的協作學習,就是能對學習者群體的合作學習進行支持的一種多媒體教學模式,即為學習過程的參與者提供協商討論、相互交流和信息共享的環境。
(4)多媒體化。多媒體課件具有生動形象、主動靈活、人機交互、及時反饋和個別化等特點,這些方面是其它媒體無法比擬的。多媒體技術,不僅具有計算機的存儲記憶、高速運算、邏輯判斷、自動運行的功能,更可以把符號、語言、文字、聲音、圖形、動畫和視頻圖像多種媒體信息集于一體,使人通過多個感官來獲取相關信息,提高信息傳播效率,同時由于多媒體采用了圖形交互界面、窗互操作、觸摸屏等技術,使人機交互能力大大提高,可實現教學中信息的雙向交流。另外,大容量的磁盤、光盤等存儲設備的出現,為計算機存儲大量的聲音和圖像信息提供了物質條件,新的壓縮技術為圖像信息的存儲和傳輸提供了必要的技術手段。因此,多媒體技術應用與CAI形成的多媒體課件系統是一種利用多媒體計算機綜合管理和控制符號、語言、文字、聲音、圖形、圖像等多種信息,把多媒體各個要素按教學要求,進行有機組合并顯示在屏幕上,同時完成一系列人機交互操作的教學系統,而不是多種信息媒體的簡單復合。它既能向學生快速提供豐富多彩的集圖、文、聲、動于一體,作用于學生各個感官的教學信息,又為學生提供生動、友好、多樣化的人機交互界面和方便靈活、多樣的人機交互方式。它是一種較理想的教學系統,也是當前世界教育技術發展的新趨向。
(5)智能化。智能CAI系統(ICAI)是指將人工智能理論和技術應用于計算機輔助教學,為學生提供一個新型的學習環境,它能根據學生的學習特點、學習歷史和學習風格,采用不同的教學方法和教學策略,能更好地滿足不同學習者的不同需要,診斷學習者的錯誤,判斷錯誤產生的原因并產生相應的校正策略,能更好地體現因材施教和個別化的教學原則。它是當前多媒體課件研究的主要方向。
參考文獻:
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人機交互論文范文5
關鍵詞：增強現實；展示設計；前景
虛擬現實技術成為熱門詞匯，但并不是近些年才開始發展的。事實上，早在1965年，美國學者伊凡•蘇澤蘭就在國際信息處理聯合會中首次提出了具有聲音提示、交互圖形顯示和力反饋設備的虛擬現實構想。隨后，人類開始了用實際行動探索虛擬現實技術。1966年，美國麻省理工學院研制出了基于模擬力量和觸覺的力反饋裝置的頭戴式顯示器。1989年，VPL公司提出“VirtualReality”的概念，并推動虛擬現實技術走向商業化道路。如今，計算機軟硬件技術和數字交互技術快速發展，特別是GoogleProjectGlass的出現，使增強現實技術備受關注。隨著增強現實技術的不斷發展成熟，增強現實技術在飛行器與尖端武器研發、虛擬訓練、娛樂與藝術、數據模型可視化等領域凸顯出明顯的優勢與價值，基于增強現實技術的游樂設施、會展模式也不斷涌現?？梢灶A見，增強現實技術在將來會迎來更廣闊的發展前景。文章以展示設計行業為例，分析增強現實技術在展示設計行業應用的可行性與優勢，并展望該項技術在展示設計行業的發展前景。
一、展示設計行業的現狀及發展趨勢
展示設計是通過空間與平面設計創設特定主題的空間，不斷調動觀眾的感官，吸引觀眾參與，以實現展品的宣傳、促銷目的。近年來，在黨和政府的支持下，國內展覽展示行業規模不斷擴大，并保持著良好的發展態勢。數據顯示，2015年全國共舉辦展覽9283場，同比增長15.9%，在展覽會面積、觀展人數上均顯現出強勁的發展動力。當前，國內展示設計行業顯現出展示手段不斷更新、展館類型不斷豐富、展示內容與空間高度融合等新趨勢，這些趨勢均體現出以下共性特征：一是數字技術輔助實物展示。隨著數字技術的不斷發展，展示設計的展示手段、類型、內容等也日新月異。傳統展示設計主要以文字、圖片、模型的靜態形式呈現，手段單一、內容單薄，不足以充分引起參觀者的興趣，也難以全面展現設計師的才華?；跀底旨夹g的展示設計能盡可能調動聲、光、電、影視等多項資源，且形式多樣、展示內容豐富，可最大限度調動觀眾的視覺、聽覺、觸覺等多個感官，極大提升觀眾的參與積極性與參觀體驗感。二是注重情境參與性與趣味性。在互聯網和大數據環境下，觀眾習慣了交互式、趣味性的信息接收方式，因而交互式、趣味性的展示模式更容易吸引觀眾的眼球。未來，展示設計必將引入更多創新技術，讓觀眾享受跨越時空界限、如同身臨其境的體驗，使其能在展廳中暢游，獲得視覺、聽覺和觸覺一體化的感知效果。
二、增強現實技術在展示設計行業的應用現狀
增強現實技術(AugmentedReality，簡稱AR)基于網絡跟蹤、計算機顯示、交互及定位技術，將計算機的虛擬信息在現實場景中顯示，充分調動人們的視覺、聽覺、觸覺等感官，從而實現對現實場景的增強，強化觀眾對現實世界的體驗?？傮w來看，增強現實技術具有顯著的三維配準、實時交互和虛實結合特征?；谠鰪姮F實技術的展示設計可有效提升用戶體驗，借助RFID、自然圖像識別等技術，可對室內三維空間坐標進行準確定位，從而將現實空間擴大到虛擬現實領域。國外在增強現實技術應用于展示設計行業方面積累了較多的經驗。如，2012年印度的一場汽車展上，主辦方基于增強現實技術，將象征新車XUV500靈魂的虛擬的野生豹帶到車展現場，在現場引起了熱烈的反響，成功吸引了全場所有觀眾的目光和興趣，成功聚集了人潮并創造了話題。在該次車展中，計算機實時計算野生豹的運動軌跡，并調整攝影機影像的角度與位置，輔以相應的圖像技術，使虛擬的野生豹得以在現實世界中展現并與人進行互動（圖1）。國內增強現實技術在展示設計行業的應用仍處于初級發展階段，較典型的有華堂展業在互動控制和多媒體技術等領域的探索，相關科研人員在增強現實領域研究了體感互動、智能體感手環控制大屏系統、卡片識別增強現實、移動終端增強現實等技術，在展廳設計上掌握了增強現實、多點觸摸、多媒體顯示屏、全息成像等核心技術。如，華堂展業為足球展館設計的互動體驗方案（圖2），基于增強現實技術，利用攝像頭捕捉人們的踢球動作并觸發相應的射門動作，將虛擬的場景與真實世界的人物行為相結合，大大提升了觀眾的參與興趣。隨著互聯網技術、大數據技術、人臉識別技術的全面推進，這些技術與增強現實技術配合在展覽業內獲得了廣泛應用，為展示設計的形式、內容、手段和技巧注入了活力，極大地提升了會展服務的水平和效率，為行業發展提供了更大的想象空間。目前，由于人才、資金限制，會展活動對增強現實技術的應用不足，仍多采用傳統的展示方式。展覽中大多采用櫥窗、展柜、貼墻的傳統方式陳列商品，每件商品貼有對應的紙牌標簽，用寥寥幾行文字介紹商品品名、基本情況等，周邊雖然也配有講解員，但是對展品的介紹點到為止。這種單向的、缺乏交互的展示模式難以打動觀眾，因而也難以獲得理想的展示效果。由此看來，在展示設計行業引入增強現實技術，從而增強展示與觀眾之間的互動，拉近展示與觀眾的距離，激發觀眾的參觀興趣，顯得尤為重要。在未來的展示設計中，必須結合網絡虛擬展示與實地展示等多方優勢，通過品牌文化展示、科技展示、使用體驗、促銷互動游戲等方式提升展示的互動性、趣味性，從而最大限提升產品的展示效果。
三、增強現實技術在展示設計中的應用前景
1.對未來會展服務形式的影響
增強現實技術可以將過去以實物展示為主的展會服務形式轉變為基于大量動態數字音頻、數字模型及大容量計算機儲存技術的虛擬實物和實景再現形式，通過生動、全面的虛擬現實場景增強觀眾的感官體驗。以房地產展會為例，房產銷售商組織展會的目的是將樓盤配套齊全、規劃合理等優勢展現給觀眾，而僅靠傳統的手冊、噴繪畫、沙盤等展示形式是比較困難的。結合增強現實技術，通過設計AR情景播放的宣傳片、經過特殊處理的視頻、基于AR的大屏互動、立體閱讀、游戲等場景，可以為觀眾營造更為震撼、真實的展會氛圍，通過極強的互動性與真實性給客戶帶來全新的感受；亦可通過VR設備+AR顯示的模式展現小區的虛擬現實場景，所有關于產品的信息介紹均以文字、圖像、音頻、視頻的形式添加在虛擬現實場景中，使觀眾無需講解員就可了解產品的詳細信息，身臨其境地感受自己的未來生活，從而大大提升了會展活動的舉辦效果，在未來會展服務中必將擁有良好的發展前景。
2.對未來會展服務效率的提升
隨著增強現實技術與會展行業的結合，會展服務效率將得到大大提升。傳統會展服務模式大多是講解員向觀眾以無差異、灌輸式的方式進行會展服務，而虛擬現實技術的引入將會注入更多個性化、自主式、體驗式的元素。觀眾在參與過程中可沉浸在虛擬現實環境中，個性化選取所需講解內容，亦可實現與虛擬環境的互動交流。同時，增強現實技術在展示中增加聲、光、電、影視等元素，極大地增強了會展的趣味性、真實感和互動性，通過3D模型創設虛擬現實場景，使抽象的產品展示更加形象化、可視化，便于觀眾理解。由于基于AR技術的會展模式可以為觀眾展現全方位、互動化的虛擬現實場景，將主辦方想表達的內容通過易為觀眾接受的形式予以表達，將會顯著提升會展服務效果，也為企業提供了更多的商業機會。
3.對未來會展服務的創新的影響
增強現實技術不僅為會展服務形式注入了新鮮的血液，而且加快了會展服務的創新腳步。就AR技術本身的發展來說，當前較為流行的是人手交互的人機交互模式，即向機器傳輸手指、手掌和手勢等信息實現人機交互。業界關于AR技術的研究不斷推進，像基礎3D模型、透明視頻、場景展現、AR游戲、VR結合、大屏互動都是常見的AR技術表現形式。隨著增強現實技術的行業滲透力不斷增強，尤其是物聯網、人臉識別技術、人工智能的不斷發展，增強現實技術在展示設計中如虎添翼，增強現實技術的應用與研究也在不斷推進。未來，普及度高、攜帶方便的智能移動設備將成為AR技術的重要載體，憑借智能手機的高清攝像頭、GPS定位、強勁的CPU等，無須配置任何外部設備即可方便運行AR應用，如果將其應用于展會中，無疑將會成為吸引觀眾眼球的亮點。
結語
增強現實技術的核心理念在于人機交互，而展示的目的在于項目方與客戶的交互。因此，基于增強現實技術的展示設計必然需要強調人機交互理念，通過品牌文化展示、科技展示、使用體驗、促銷互動游戲等方式吸引觀眾的眼球，從而最大限度提升產品的展示效果。當前，國內展示設計行業的增強現實技術仍存在許多技術難題需要攻克，如3D圖像成像性能、自然圖像識別的準確性及應用界面人機交互性能等，這些關鍵技術直接影響用戶體驗。隨著計算機軟硬件技術、數字交互技術、計算機圖形學及微電子傳感器設備的不斷發展，基于增強現實技術的展示設計行業必將迎來光明的發展前景。
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人機交互論文范文6
關鍵詞:隨機Petri網; 軟件體系結構; 軟件開發; 面向對象方法
中圖分類號:TP311文獻標識碼:A
文章編號:1004-373X(2010)08-0051-03
Study on Performance Computing Software Architecture for Stochastic Petri Net
DING Jing, HAN Qiang
(School of Computer Science and Engineering, The North University for Ethnics,Yinchuan 750021, China)
Abstract:For the purpose of establishing software architecture with stochastic Petri net, the architecture of the system was designed to realize with the methods of object-oriented system analysis and design, functions of each module based onrequirement analysis of performance calculation softwares. The performance calculation software architecture composed of three modules: man-machine conversation module, master module and performance calculation module is proposed. The software architecture is suitable for the performance calculation software based on the basic modeling theory.
Keywords:stochastic Petri net; software architecture; software development; object-oriented method
0 引 言
Petri網是1962年由德國波恩大學的著名科學家Carl Adm Petri 在他的博士論文《用自動機通信》中首次提出來的,其目的是以它作為研究計算機系統中各組成部分之間的異步通信的數學模型。早期的Petri網沒有引進時間概念(稱之為基本Petri網),它主要用于系統邏輯行為的描述和邏輯性質的研究,即系統定性時態性質的研究\。20世紀80年代初,Molloy提出了隨機Petri網(Stochatic Petri Nets,SPN),即在每個變遷的可實施與實施之間聯系一個隨機的延遲時間。SPN的可達圖同構于一個連續時間齊次馬爾科夫鏈,可用馬爾科夫隨機過程求解各標識穩定狀態概率,即基礎性能數據,并由基礎性能數據計算各擴展性能數據,從而為基于SPN目標模型的性能分析工作奠定基礎。同時,Petri網在軟件測試、語義Web服務方面具有廣泛的應用范圍\。
一個軟件系統被分成許多模塊,模塊之間有相互作用,組合起來有整體的屬性,就具有了體系結構。在基于具有高復用性的構件和體系結構的軟件開發方法下,程序開發模式也相應地發生了根本變化。軟件開發不再是“算法+數據結構”,而是依托以軟件構件/構架技術為核心的軟件生產線\,將應用系統的軟件開發過程變為“問題定義軟件需求分析軟件體系結構軟件設計軟件實現”,可認為軟件體系結構架起了軟件需求分析與軟件設計之間的一座橋梁\。
1 軟件體系結構總體設計
1.1 隨機Petri網與軟件體系結構的關系及定位
軟件體系結構是設計抽象的進一步發展,能夠更好地理解軟件系統,方便地開發更大、更復雜的軟件系統的需要。建立軟件體系結構的目的是通過對主要任務的需求分析,建立該軟件的邏輯模型,并依據邏輯模型采用某種軟件開發方法將需求映射到相應的軟件模塊中,隨著軟件模塊可復用性的提高,軟件模塊向可復用構件轉化,同時建立模塊/構件之間的接口,最終建立軟件體系結構。
隨機Petri網性能計算軟件的體系結構研究是本文的主要任務,在建立該軟件體系結構之前,必須確定清楚二者的關系及定位。隨機Petri網定位于該軟件如何建立系統模型的理論依據,因此相應數據結構必然以隨機Petri網為準,軟件體系結構定位于該軟件采用何種體系架構組織安排上述任務。二者在軟件過程中分別扮演問題域理論基礎和解域結構基礎的角色,二者相互配合在本文選擇的解域理論基礎――面向對象的分析設計及人機接口等方法和技術\9\〗、瀑布模型的過程指導下共同服務于該軟件的分析與設計。
1.2 軟件基本需求
根據軟件總體任務的需求分析,該軟件需要滿足的需求可分為三部分:
(1) 實現隨機Petri網模型的建立,該項需求進一步劃分為模型的輸入、修改、刪除以及模型中各元素性能參數的錄入。在具體表現形式上,采用圖形化界面配套菜單及對話框選項等方式實現。
(2) 實現隨機Petri網模型的計算,該項需求進一步劃分為依據隨機Petri網模型建立同構的馬爾科夫方程、解馬爾科夫方程、依據解獲得基礎性能數據、依據基礎性能數據和結果集參數獲得擴展性能數據。
(3) 實現隨機Petri網模型性能的輸出,該項需求進一步劃分為性能輸出結果集參數的輸入、結果集的輸出。在具體表現形式上,采用具有多個選項的對話框方式實現。
1.3 軟件總體框架結構
根據上述需求分析,結合本文研究重點,初步建立起由三個模塊共同組成的軟件體系結構,即:
(1) 主控模塊:該模塊是軟件運行的組織核心。它以循環方式運行,僅當用戶選擇退出菜單時結束軟件整體的運行。在循環過程中,它負責協調其他模塊負責隨機Petri網模型的建立、計算和性能結果集的選項輸入及結果輸出。
(2) 人機交互模塊:該模塊是軟件的界面。它以圖形配合菜單及對話框以人機交互方式完成隨機Petri網模型的建立;它以對話框方式完成性能輸出結果集參數的錄入和結果的輸出。
(3) 性能計算核心模塊:該模塊是軟件的實現關鍵。它以后臺方式運行,依據隨機Petri網理論公式,根據已建立的隨機Petri網模型計算基礎性能數據,依據基礎性能數據和結果集的輸入參數計算擴展性能數據。
通過上述分析,初步給出隨機Petri網性能計算軟件的軟件體系結構是:人機交互模塊-主控模塊-性能計算模塊,詳見圖1?？紤]到該軟件是以單用戶方式、每次計算完成用戶一次結果集輸入參數的計算為主,將該軟件設計為串行方式運行。
2 軟件體系結構詳細設計
2.1 主控模塊詳細設計
主控模塊循環調用人機交互模塊和性能計算模塊,在圖形化窗口中分別以圖形方式顯示最新的隨機Petri網圖,以結果集對話框方式顯示基礎性能數據和擴展性能數據。具體流程設計見圖2。
圖1 隨機Petri網性能計算軟件總體框架結構
2.2 接口設計
結合該軟件總體任務和本文研究重點,考慮到今后向提高模塊可復用性、軟件體系結構抽象性和可復用性的方向發展,決定采用面向對象的開發方法對本文重點進行研究。根據面向對象開發方法的指導流程,應該按照抽象原則,構建軟件體系結構中的模塊和接口,而模塊和接口均可以按照具體的需要以類的方式靜態表示。
根據前節的軟件基本需求,三個模塊的功能已經規劃完畢,重點是建立彼此之間的接口。理論上三個模塊之間應該有三個接口,但是該軟件由主控模塊統一協調其余兩個模塊的運行,因此僅有兩個接口,分別代表軟件運行數據的輸入和輸出方向。具體是,輸入方向:隨機Petri網類、結果集參數類;輸出方向:結果集基礎性能參數類、結果集擴展性能參數類。
由于上述接口中除隨機Peitri網類外,其他三個類均與結果集密切相關,因此在具體設計中將其合并到一個結果集類中集中反映,便于具體模塊的設計。
根據上述分析,最終確定該軟件三個模塊的兩個接口是:
(1) 隨機Peitri網類
成員:庫所數組、變遷數組、弧數組、圖元半徑;
操作:添加庫所、添加變遷、添加弧、清除數組、刪除庫所、刪除變遷、刪除弧、繪畫隨機Petri網、選擇庫所/變遷/弧。
(2) 結果集類
成員:庫所數、變遷數、可達標識數、可達標識矩陣、轉移速率矩陣、穩定狀態概率數組;
操作:建立馬爾可夫鏈,解馬爾可夫鏈、計算狀態駐留時間、計算狀態等待時間、計算庫所標記概率密度函數。
上述接口在軟件運行過程中的作用是:
(1) 輸入方向
① 用戶通過人機交互模塊以圖形化方式建立隨機Peitri網模型,以隨機Peitri網類為接口傳遞給主控模塊;主控模塊將隨機Peitri網類傳遞給性能計算模塊,交由其計算基礎性能數據,寫入結果集類。
② 用戶通過人機交互模塊輸入結果集參數,以結果集類為接口傳遞給主控模塊;主控模塊將結果集類傳遞給性能計算模塊,交由其根據隨機Peitri網類和結果集類計算擴展性能數據,寫入結果集類。
③ 輸出方向:
性能計算模塊將基礎性能數據和擴展性能數據寫入結果集類傳遞給主控模塊,主控模塊將其傳遞給人機交互模塊,交由其以對話框方式展示\。
圖2 主控模塊流程設計
3 結 語
作為描述目標系統的基本理論和分析評價系統性能的重要手段之一,隨機Petri網自提出以來,日益受到學術界和產業界的關注。通過分析設計隨機Petri網性能軟件,得出關于計算隨機Petri網的通用軟件體系結構模型。這里的重點是分析數據結構,建立軟件體系結構,價值是對于以后的此類通用課題,建議嘗試本文提出的三大構件組成的軟件體系結構。
由于是理論性研究,尚缺乏通過實現來驗證該體系結構的正確性、完備性和可擴展性等,以及如何更好地剝離隨機Petri網性能計算的要素,提煉出更加抽象、更加通用的軟件體系結構,是以后的研究方向。
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