基于觸屏設備的人機交互界面設計研究

□秦 征

（西京學院 陜西 西安 710123）

基于觸屏設備的人機交互界面設計研究

□秦 征

（西京學院 陜西 西安 710123）

一般針對手勢或是語音等人為自然的操作控制方式容易造成歧義的產(chǎn)生以及編解碼較為復雜的情況，所以進一步提出基于觸摸操作的人機協(xié)作的操作方法，借助這種較為自然的方式實現(xiàn)人機的交互。其中涉及到的硬件基礎主要有無線網(wǎng)絡，觸摸屏設備以及雙目攝像機等，主要是在Android版本的框架之內(nèi)實現(xiàn)人機遠程的交互界面，通過雙目攝像機獲得的圖文圖像借助無線網(wǎng)絡通訊將其顯示在觸摸屏的移動設備上，在有實際用戶在二維界面上通過觸摸進一步給出目標的三維坐標，進一步實現(xiàn)驅(qū)動機器人操作作業(yè)，大量實驗證明這種界面可以支持用戶像玩游戲一樣達到對機器人的控制以及完成預設的任務，提高人機互動的可操作性與準確性。

人機界面；觸屏設備；設計

1 基礎的硬件結構一直是人機交互界面實現(xiàn)的重要組成部分

一般而言人機的交互界面中，整個系統(tǒng)中所需要的硬件主要是兩部分：客戶端以及終端得分服務器，機器物件是其終端服務器的主要承載著，由整個機械的本體設計，驅(qū)動機器運作的驅(qū)動系統(tǒng)，和最為關鍵的觀察操作的環(huán)境的攝像機充當?shù)氖菣C器物件的雙眼功能。這是一些主要的重要設備，同時還伴有一些其他性的輔助性設備。對于機器物件實現(xiàn)像人一樣的操作功能還有賴于借助無線網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程的觸屏通訊對機器物件的遠程指揮操作。其中觸屏式設備的作用對是對機械物件現(xiàn)場操作的的相關信息反饋回來，呈現(xiàn)在觸屏設備的圖面上，針對反饋回來的信息可以方便后臺的操作人員針對現(xiàn)場操作的情況對遠程機器物件實施操控，借助在觸屏平面上輸入相關的控制指令，達到對機器物件的控制。同時借助觸屏設備還可以很方便的實施一些較為特殊性的操作控制。不難理解無線網(wǎng)絡的通訊功能就是為了方便的實現(xiàn)人對于現(xiàn)場的操作機器物件實現(xiàn)遠程遙控，同時還負責控制現(xiàn)場各種信息傳輸與反饋，方便操作人員具體了解現(xiàn)場操作的情況，及時做出恰當準確的決策，一般進行傳輸?shù)闹饕獌?nèi)容是大部分是現(xiàn)場操作的視屏信息，這種情況下的傳輸對于無線網(wǎng)絡的通訊質(zhì)量有著極高的要求，稍有不慎就可能影響后天的指揮人員作出錯誤的預判，所以盡可能的保持無線網(wǎng)絡高質(zhì)量的工作運轉(zhuǎn)[1]。最后機器物件主要是進行執(zhí)行任務的操作執(zhí)行者，結合終端遠程發(fā)過來的控制信息，獨立完成執(zhí)行任務的同時，還需要對周邊的現(xiàn)場施工操作環(huán)境進行監(jiān)督收集，再將其內(nèi)容發(fā)送回遠程終端控制處，為后臺的指揮人員進行下一步的戰(zhàn)略部署提供切實可行的戰(zhàn)略依據(jù)。

2 關鍵性技術在人機交互界面中的重要作用

2.1 雙目的視覺技術

這一技術的應用主要是為了較為準確的獲得目標的三維坐標信息，需要準備兩臺性能較好以及運行比較穩(wěn)定的攝像機，放置在平行平面上，對攝像機實施安裝與固定，確定兩臺攝像機之間的焦距與基線，一般對于焦距與基線這兩個參數(shù)的具體確定可以通過雙目攝像機的標定算法求的，具體的算法一般現(xiàn)在較為普遍使用的是張正友先生倡導的標定算法，比較科學合理。之后再進一步計算出空間點在兩個攝像機成像平面上的投影圖像坐標與像素點，從而計算出所對應實物的具體三維坐標，并最終以數(shù)組的形式將信息存儲在計算機內(nèi)存中[2]。需要注意的是之所以選擇兩個型號性能一樣的雙目攝像機，就是盡可能保證實現(xiàn)兩個實際參數(shù)較為接近的攝像頭，集成過約束裝配在一個箱體上并進行封閉，這樣操作固定的主要目的就是為了最大限度上的防止發(fā)生振動，而影響雙目攝像頭發(fā)生結構的變化，使其盡可能的保證通過雙目攝像頭，得到的標定外部參數(shù)的真實有效性。

2.2 提取目標的三維坐標

在機器人物件視野的范圍內(nèi)，用戶進行點取具體目標的操作時，系統(tǒng)就自動可以通過對該點以及該點附近的區(qū)域所呈現(xiàn)的顏色特征作為前景特征，之后在采用交互的漫水分割算法，盡可能的將其區(qū)域內(nèi)較為相似的像素進行區(qū)分分割，將分割開的圖像像素坐標投射到景深圖像的區(qū)域之內(nèi)，從而得出該區(qū)域的實際深度值，進一步得出所獲取目標的三維坐標信息。

結束語

一般將數(shù)字圖像可以看做是，空間物體在二維平面上的實際映射，但是通過利用雙目攝像機，可以盡可能的將二維圖像中的局部三維信息，進一步得到景深圖像，以比較自然的方式實現(xiàn)二維界面上的空間目標選取，更進一步的提高了人機進行交互的效率。實現(xiàn)我國人機交互水平提升的同時，更大限度上的發(fā)揮人機交互在實際應用中的價值。

[1]劉佰鑫,劉成良,貢亮.基于觸屏設備的人機交互界面設計[J].機電一體化,2015,21(4):45-47.

[2]趙漢武,趙會珍,楊佳.便攜式檢測設備的觸摸屏人機界面設計[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新,2014,27(1):90-92.

1004-7026（2017）08-0106-01

TN873

A

秦征（1999.2-），男，黑龍江慶安，西京學院，機電一體化專業(yè)。

10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.08.082