人机交互界面

人机交互界面（共12篇）

人机交互界面 篇1

交互设计的目的在于使人和物之间的信息交换方法变得更加合理、科学, 体现出人性化的特点, 这样人和物之间的信息传递就会更加可靠, 以减轻人在生理和心理上的负担。交互设计在心理学、人机工程学等多学科中都有应用, 在人机对话中创建和谐的关系。人机交互在设计工作中应对人机界面问题进行充分考虑, 从多方面对用户使用计算机过程中遇到的问题进行分析, 对人机交互界面的问题进行解决, 促进人机交互效率的提高。

1 人机交互界面设计特点

近年来互联网对社会带来了极大的影响, 不仅为信息沟通提供了便利渠道, 同时对人类生活的方方面面都产生了影响。最初人们只能利用互联网进行数据传输, 现在互联网已经可以为多媒体提供全面的支持, 在多种平台中运行巨大的信息系统。在互联网快速发展的今天, 其应用范围也逐渐扩大。目前互联网已经在业务管理、商业办公等多方面得到了广泛的应用。互联网界面就是以互联网技术为基础的一种人机界面, 人机交互界面设计的方法在互联网用户界面设计中同样适用。以互联网界面为例, 在界面设计过程中需要对以下几方面因素展开分析:第一, 用户定义与使用环境。互利网用户可能是来自世界不同角落的, 因此这些用户的语言和文化背景都各不相同, 他们利用的技术平台也存在明显差别;第二, 市场与竞争者分析。互联网站竞争者可以通过网络查询和发现信息, 因为竞争对手的网站设计都是透明的, 所以在分析市场与竞争者时, 可以快速得到很多可用的信息;第三需求、任务分析与目标定义。网站拥有者可以充分利用科学技术将信息发表在网站上, 只要提供超级链接, 就能将其他网站的连接放在自己的网站上。

2 人机交互界面设计的约束条件

互联网运行的技术平台是用户界面设计的重要约束性条件, 这些条件可以反映到界面设计准则上, 下面主要针对互联网用户界面设计的相关约束条件展开分析。

2.1 屏幕可用空间

不同用户在浏览网站时所用的显示器, 其分辨率、尺寸都是不同的, 网页设计人员应结合不同显示器的情况来设计网页尺寸, 这样才能保证用户的正常使用。如果网页不能在显示器上完全显示出来, 那么用户将利用移动浏览器上方和边缘的滚动条来完成网页内容的观看。这不仅使用户在使用过程中面临很多不便, 同时一旦用户忽略了滚动条, 可能会使用户不能完全看到网页上的重点内容, 因而导致可用性问题的出现。

2.2 浏览器的不一致性

随着互联网的发展浏览器也在不断更新和发展, 因为产品开发周期以及竞争等多方面因素的影响, 不同浏览器在功能支持上存在一定的差别。某个浏览器的版本可能在其他浏览器中不能正常显示, 通常情况下同种浏览器的功能都是向下兼容的, 因此, 在较低版本支持下的网页在较高版本网页中可以正常运行, 但是相反的条件下就不能正常运行。不同流量器之间的差异就显得更大, 特别是在一些复杂功能支持上, 这种情况就更加明显。

2.3 网络速度

网页显示速度过慢, 用户可能会面临可用性的问题, 网页中使用最多的元素是文字和图像, 其中, 文字对网页大小的影响是非常小的, 一个正常大小的图像相当于很多页的文字, 因此, 在网页设计时, 对图像大小进行控制显得非常关键。

3 产品设计下人机交互应用分析

3.1 手机的交互设计

手机键盘在设计上主要利用了人机交互设计的理念, 利用设计界面用户可以随便输入自己想要联系的人, 并与其展开对话交流。还可以利用界面设计编辑短信, 用户与联系人之间实现文字上的交流。近年来设计界面操作系统得到了广泛应用, 与iava系统相比, 现在广泛使用的ios系统和安卓系统的优势非常明显, 例如可以实现触屏操作。随着交互设计越来越完善, 现在用户可以在手机操作界面上轻松的进行软件操作, 人机交互得到了很好的实现。现在以电子书阅读为例来说, 在其设计上充分考虑到了增强用户在阅读上的真实感, 在页面设计中应用了实体书页面的形式, 为读者带来一种真实的感受, 在阅读的同时还能对颜色、亮度等方面进行调节, 只要用户用手指轻触屏幕, 就能将其调整到用户想要的颜色和亮度, 大大增加了电子书阅读的舒适感。

3.2 平板电脑的交互设计

与手机相比平板电脑的交互设计优势更加明显, 从屏幕上来看, 平板电脑要比手机大很多, 不管是听音乐、看电影, 还是工作、学习, 都可以体现出巨大的实用性特点。例如, ipd平板电脑存储空间非常大, 可以存储很多书籍、音乐、电影等, 充分满足了用户在休闲和学习上的需要。从设计方面来看, ipd采用触控式按键转盘, 采用流动形式的菜单, 并具有自定义的功能。交互设计界面的优化性能非常明显, 同时在操作上还具有非常明显的便捷性特点, 用户可以利用日常生活中的习惯性动作电机界面, 这样就可以实现对ipd的操作, 可见人机交互设计完全符合了用户的日常行为与习惯。

4 结语

人机交互设计是系统发展的一个阶段, 在人机交互设计过程中, 还要对很多问题进行分析, 例如人机交互设计怎样能设计出最优化的系统, 来满足用户在舒适性、方便性等方面的需求。总之, 在产品创新及技术革新的前提下, 人机交互设计也会不断创新和发展, 这样才能使其与市场需求相契合。所以人机交互设计的优化不仅可以有效增强用户的满足感, 同时还是科技创新的一种主体, 这还需要设计师进行不断完善。

参考文献

[1]杨叶, 陈琳, 董启标.基于Phone Gap的跨平台移动学习资源设计与开发探究[J].现代教育技术, 2014, (2) :100-107.

[2]周毅, 张衍.以信息构建与信息交互为定位的信息管理专业教育——以美国i School联盟院校为样本的分析[J].中国图书馆学报, 2014, (6) :67-82.

[3]罗仕鉴, 龚蓉蓉, 朱上上.面向用户体验的手持移动设备软件界面设计[J].计算机辅助设计与图形学学报, 2010, (6) :1033-1041.

人机交互界面 篇2

中国系统分析员协会高级会员，51Testing顾问 张华

俗话说“人靠衣裳马靠鞍”，良好的外观往往能够吸引眼球，激发顾客（用户）的购买欲望，最终达成商业利益的实现。软件的设计亦如此，Window XP 在商业上的巨大成功很大一方面来自于它一改往日呆板，以突出“应用”的灰色界面，从“用户体验”角度来设计界面，使界面具有较大的亲和力。就目前的软件设计的发展趋势来说，良好的人机界面设计越来越受到系统分析、设计人员的重视。但是如何对设计的人机界面（包括帮助等）进行测试，给出客观、公正的评价，却鲜见于报端。本文试从共性分析和个性分析的角度，给出一些测试意见和原则，简单且易于上手。起到一个抛砖引玉的目的、以飨读者。

我们知道：“不立规矩无以成方圆”。在软件界面设计强调张扬个性的同时，我们不能忘记软件界面的设计先要讲求规矩－简洁、一致、易用，这是一切软件界面设计和测试的必循之道，是软件人机界面在突出自我时的群体定位。美观、规整的软件人机界面破除新用户对软件的生疏感，使老用户更易于上手、充分重用已有使用经验，并尽量少犯错误。由此我们在对软件人机界面进行测试时（设计评审阶段和系统测试阶段结合进行），不妨从下列一些角度测试软件的人机界面。（1）一致性测试

一致性使软件人机界面的一个基本要求。目的是使用户在使用时，很快熟悉软件的操作环境，同时避免对相关软件操作发生理解歧义。这要求我们在进行测试时，需要判断软件的人机界面是否可以作为一个整体而存在。下面是进行一致性测试的一些参考意见：

提示的格式是否一致；

菜单的格式是否一致；

帮助的格式是否一致；

提示、菜单、帮助中的术语是否一致；

各个控件之间的对齐方式是否一致；

输入界面和输出界面在外观、布局、交互方式上是否一致；

命令语言的语法是否一致；

功能类似的相关界面是否在在外观、布局、交互方式上是否一致（比如商品代码检索和商品名称检索）；

存在同一产品族的时候，是否与其他产品在外观、布局、交互方式上是否一致（例：Office产品族）；

同一层次的文字在同一种提示场合（一般情况、突显、警告等）在文字大小、字体、颜色、对齐方式方面是否一致；

多个连续界面依次出现的情况下，界面的外观、操作方式是否一致（当然可能会有例外，比如操作结束的界面）。

（2）信息反馈测试

假设系统的使用者是一个初出茅庐的生手，你能指望她（他）在进行操作不出错吗？但这还不是问题的所在，问题的所在在于我们都会犯错误，我们都有自己不了解的东西。如何避免，这要求我们的人机界面有足够的输入检查和错误提示功能。通过信息反馈，用户得到出错提示或是任务完成的赞许之语。但有些不幸的是，我们很多系统都在此方面做的不尽人意。下面是这类测试的一些参考意见：

系统是否接受客户的正确输入并做出提示（例：鼠标焦点跳转）； 系统是否拒绝客户的错误输入并做出提示（例：弹出警告框，声响）；

系统显示用户的错误输入的提示是否正确，浅显易懂（例：“ERR004”这样的提示让人不知所云）；

系统是否在用户输入前给出用户具体输入方式的提示（例：网站注册程序）；

系统提示所用的图标或图形是否具有代表性和警示性；

系统提示用语是否按警告级别和完成程度进行分级（若非某些破坏性操作，请对用户温和一些）；

系统在界面（主要是菜单、工具条）上是否提供突显功能（比如鼠标移动到控件时，控件图标变大或颜色变化至与背景有较大反差，当移动开后恢复原状）；

系统是否在用户完成操作时给出操作成功的提示（很多系统都缺少这一步，使用户毫无成就感）。

（3）界面简洁性测试

你的人机界面像你的脸一样对称、干净吗？我们往往看到的使很多系统在人机界面设计上就像长了天花的病人。因此我们不得不对其进行美容前的检查，下面是一些供检查的建议条款。

用户界面是否存在空白空间（没有空白空间的界面是杂乱无章的，易用性极差）；

各个控件之间的间隔是否一致；

各个控件在垂直和水平方向上是否对齐；

菜单深度是否在三层以内（建议不要超出三层，大家可以参考微软的例子）；

界面控件分布是否按照功能分组（菜单、工具栏、单选框组、复选框组、Frame等）；

界面控件本身是否需要通过滑动条的滑动来显示数据（建议采用分页显示并提供数据排序显示功能）；

实际上，一个处理该类测试的原则性的东西就是：干掉多余的东西，尽可能分组。

（4）界面美观度测试

你的界面美观吗？试想一个服装模特穿一身不得体的衣服其展示效果会如何？我至今还记得在学习美学时老师讲过的一句话：美是对比的产物。在软件界面的美观度测试上，我们不得不注意下面的一些建议。

前景与背景色搭配是否反差过大；

前景与背景色是否采用较为清淡的色调而不是深色（比如用天蓝色而不用深蓝色和墨绿色）；

系统界面是否采用了超过三种的基本色（一般情况下不要超过三种）；

字体大小是否与界面的大小比例协调（一般中文采用宋体9-12，英文采用Arial或Times New Roman，日文采用SimSun或明朝）；

按钮较多的界面是否禁止缩放（一般情况下不宜缩放，最好禁止最大、最小化按钮）；

系统是否提供用户界面风格自定义功能，满足用户个人偏好；

（5）用户动作性测试 “科学是懒人的哲学”，这是我大学专业老师的一个观点。我们的计算机系统也不例外。我们的系统能让用户尽可能地偷懒吗（少动手肘，少记命令等），从这个角度出发，相信你会对用户动作性测试的本质有较深的体会。我相信没有一个测试员愿意做的多而收获的少。此外用户从某种角度上是心怀不测的挑衅者和肇事者。他们很少有太多的耐心来对待他们寄以很大期望的系统。下面是一些判断用户是否能够“偷懒”和“发泄防止”的测试建议。

是否存在用户频繁操作的快捷键；

是否允许动作的可逆性（Undo，Redo）；

界面是否有对用户的记忆要求；

系统的反应速度是否符合用户的期望值；

是否存在更便捷、直观的方式来取代当前的界面的显示方式；（比如用菜单界面代替命令语言界面）

用户在使用时任何时候是否能开启帮助文档（F1）；

系统是否提供模糊查询机制和关键字提示机制减少用户的记忆负担（比如清华紫光输入法的模糊音设定）；

是否对可能造成长时间等待的操作提供操作取消功能；

是否支持对错误操作进行可逆性处理，返回原有状态；

是否采用相关控件（如：日历，计算器等）替代用户手工键盘输入；

选项过多的情况下是否采用下拉列表或者关键字检索的方式共用户选择；

系统出错是是否存在恢复机制使用户返回出错前状态（如：Office XP的文件恢复）；

在用户输入数据之前，用户输入数据后才能执行的操作是否被禁止（如特定的按钮变灰）；

系统是否提供“所见即所得（WYIWG）”或“下一步提示”的功能（比如预览）；

（6）行业标准测试

每个行业都有自己的一套标识体系。请尽可能不要与其“撞车”。这就需要我们的人机界面测试人员对软件行业的符号体系有所了解，否则将很难担此大任。

界面使用的图符、声音是否符合软件所面向领域的行业符号体系标准；

界面说使用的术语是否符合软件所面向领域的行业命名标准；

界面的颜色是否与行业代表色彩较为相近；

界面的背景是否能够反映行业相关主题（比如：反映环保的背景一般采用自然风光作为背景）；

界面的设计是否反映行业最新的理念和大众趋势；

当然、每一个软件也应当具有自己的一些个性，这些个性是体现软件开发商和所面向的用户领域的特定需要的。比如微软的启动界面和苹果的启动界面就完全是两码事。一个不失个性的软件，其本身就是软件制作商的“广告代言人”。既要突出制作商，又不能喧宾夺主。下面我们给出一些常见的软件个性测试原则。

软件的安装界面是否有单位介绍或产品介绍，并拥有自己的图标；

软件的安装界面是否在界面上不同于通用的安装工具生成的界面（比如：金山快译的安装界面就比较有特色）；

主界面的图标是否为制作商的图标；

系统启动需要长时间等待时，是否存在Splash界面，它是否包含或反映制作者信息；

软件是否有版本查看机制，版本说明上是否有制作者或是用户的标识；

软件的界面的色彩、背景、布置是否与同类产品有不同之处，如果有，是否更为简洁、美观；

软件界面操作与同类产品相比，是否能够减少用户输入的频繁度；

软件界面操作与同类产品相比，是否在出错预防机制和提示上更为直观、醒目；

软件界面是否为特殊群体或是特殊的应用提供相应的操作机制（比如Windows的放大镜）；

人机交互界面 篇3

关 键 词：图像处理类软件 人机工程 软件界面 交互设计

1.界面设计中的研究方法

1.1人机工程学简介

人机工程学（Er g o n o m i c s），在美国有人称之为人类工程学（Human Engineering），在欧洲有人称之为人类工效学（Engonomics），日本称之为人间工学，其他国家大多引用西欧的名称。人机工程学不同的命名充分的体现了人机工程是“人体科学”与“工程技术”的结合。从科学性和技术性方面，人机工程学可以这样定义：人机工程学是研究“人-机-环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的科学。[1]

现代人机工程学研究的方向是：把人-机-环境系统作为系统来整体研究，以创造最适合于人操作的机械设备和作业环境，使人-机-环境系统相协调，从而获得系统的最高综合效能。随着时代的发展，人机工程学也将紧随科学技术的发展而发展，与其他学科的相互交错相互渗透更加深入。[1]软件界面设计中也普遍运用到人机工程学，其中的人是用户，机是指软件，而环境则是界面。如何处理好人-机-环境的关系，是设计人员需要着重考虑的。

1.2人机工程学在软件界面设计中运用的重要性

以用户为中心（user centered）是一种设计思想，而不是具体的设计方法"它来源于以人为本的设计价值观，认为机器应该适应人，减轻人的体力和脑力负担，成为人的辅助者。[3]运用人机工程学原理去研究软件界面设计，真正的将一款软件设计成为用户服务的软件，与未考虑以用户为中心的软件界面设计相比，其优势在于以下几个方面：1.让用户获得更加高级的使用感受。人机工程学可以为界面设计提供大量的数据，以优化界面排布、色彩、图形文字大小等。让用户在使用过程中更加愉悦，软件的交互感更强。2.提高软件工作效率。以用户为中心的设计可以研究用户在使用过程中最关注的地方，着重将用户使用和频率高的部分优化，进而提高工作效率。3.提升软件自身价值。如今软件市场竞争激烈，图像处理类软件更是是如此。一款软件能够从众多软件中脱颖而出，被大众所认可，在丰富完善软件功能的同时，也需要有一个让用户满意的界面。

1.3人机交互特点

人机交互（Human Computer Interaction）是指人与机器之间的信息交互，故可称为人机对话或人机通信。为和研究的内容靠近，本文的人机交互仅限于人与计算机系统的交互。这里所说的“交互”指的是信息交换，即计算机用户与计算机系统（如软件、硬件）之间的信息交换。[1]

人机交互的特点主要有两个：第一是人与机交互是双向的，即人传达给机器一个信息，同时机器还会反馈给人一个信息，这样人和机器就实现了对话，这种对话语言就叫做交互。第二是交互手段的多样性。早前人机对话仅仅是通过鼠标、键盘来实现的，但是随着技术的不断进步，这种对话语言呈现多种形式，例如声音、触摸。交互手段的增加意味着人与机器对话更加便利、准确，进而增强了用户体验。

2.图像处理软件简介和特点分析

计算机软件大体分为两大类，一类是系统软件，另一类是应用软件。其中操作系统就是最基本的系统软件，比如Windows、Linux、Mac等；应用程序则十分丰富，可以细分成许多小的类别，其中图像处理软件就是其中重要的一个类别。

照片处理软件是一类对数码照片进行分析、修复、美化、合成等处理的软件，在图形图像处理领域，照片处理软件属于图像处理软件的分支，是专门针对数码照片工作的软件。[2]

2.1 图像处理软件特点

软件呈系列性。现在许多大公司都将自身的软件群组成系列，共同进行推出、更新以及维护，这样做的好处在于公司横向产品线较长，为方便管理这些软件，推出了系列产品来。

操作区域最合理化。图像处理类软件属于工作软件，在使用过程中，用户需要使用大量不同类型的工具，并且尽可能观察到更多图片的细节。

用户需求不同。对于普通用户来讲，需求层次较低，仅仅需要简单的图像处理功能。对于设计师来说，则需要更加强大的图像处理功能，满足复杂作图的需求。

应用领域范围广。许多行业都有对于图片处理的需求，典型的行业有：平面设计、工业设计、计算机设计类：包括网页设计，软件界面设计，交互设计等等、摄影。随着软件功能的不断扩大，现在的图像处理软件还可以制作简单的动画和三维效果的图像，因此还可以应用于影视、建模等领域。

3.图像处理类软件界面设计中人机交互的详细研究

目前主流图像处理软件数量较多，同时不同软件定位也各不相同。专业的图像处理软件有Adobe的photoshop系列；基于应用的处理管理、处理软件picasa等，还有国内很实用的大众型光影魔术手，非主流软件有美图秀秀，动态图片处理软件有Ulead GIF Animator，gif movie gear等。[2]通过几款有代表性软件的界面进行分析，得到了一些规律，并且加以人机工程学原理分析。

3.1 软件界面设计内容

软件用户界面作为计算机软件与用户之间的交流桥梁，应具备美观、易懂易操作、易学习、用户友好等特点，因此软件界面设计越来越受到重视。软件界面设计具体包括启动界面的设计、软件整体框架风格设计、按钮控件设计、窗体面板设计、菜单界面设计、图标设计、软件产品包装等多领域设计。

用户能够直接接触到软件的地方即是设计人员需要考虑的地方，界面设计具体包括以下几个内容：启动界面设计、整体框架界面风格设计、工具面板设计、菜单栏设计、图标设计等。启动界面：启动界面是用户使用软件必然见到的一个画面，由于很多图像处理软件启动过程中需要加载大量的程序以及插件，往往需要较长的时间，同时启动速度也与用户电脑的硬件配置有关系，因此有时用户会长时间面对这个画面。整体框架界面风格设计：软件框架界面的风格可以传达出软件的定位。或者说框架设计是一款软件界面的灵魂，它决定了整个软件的风格走向。工具面板设计：工具面板是使用者接触最多的部分，因此在设计过程中应具有更好的交互感，简单易用则是它的设计原则。菜单栏设计：菜单栏是每款软件都保留的部分，软件的所有功能都能在菜单栏里找到。图标设计：图标广泛存在于软件界面之中，图形语言的信息传达是通过图形的视觉形态传达图形的指涉含义，是形义共同作用的结果。图形与图像的直观性和通识性克服了文字语言交流中的障碍、准确快速地传递着信息。

3.2 人机工程学在其中的应用

前文总结了图像处理类软件在界面上的特点以及人机工程学方法运用到软件界面设计中的重要性，因此在软件设计中必然加入人机工程学研究理论和研究方法。以下从人机工程学的三个方面来探究图像类软件界面设计规律。

3.2.1 设计心理学在其中的运用

图像处理类软件的用户基本可分为两大类，一类是专业用户，另一类是非专业用户。两类用户对于软件的功能需求基本相同，都是处理图像，但是不同点在于需求程度不同，专业用户需要对图像进行更高级更复杂的处理，而非专业用户则需要快速简单有效的处理。根据不同种类用户的需求，软件在自身界面设计上也进行了相应的调整，分成了许多模块，让不同用户都享有自己的使用空间，进行高效的操作。

用户使用感受也是设计心理学研究的一大方向，不同软件可以传达给用户不同的使用感受。软件在设计过程中注重用户的使用感受，这就是人性化设计。人性化设计是指在产品设计过程中充分考虑使用者生理和心理结构、思维方式等，使人的生活更加方便、舒适，是科学和技术在艺术与人性处的契合点[3]。人性化设计最核心最本质的理念是“以人为本”。软件界面中的“以人为本”设计体现在：界面的视觉效果“赏心悦目”，界面的布局合理以及界面的层次逻辑清晰。

3.2.2 人体测量学在其中的应用

一个软件界面中的信息交错复杂，在界面设计时要考虑不同信息的布局。根据人体尺寸中人转动眼睛和头部时的能见度图像可知，要把最重要和最经常使用的信息尽可能设置在视野中心3°范围内，一般性的信息在20°～40°内，次要信息设在40°～60°范围内，对于80°以外的视野范围，因视觉认读效率低一般不宜显示信息。[4] 人眼的水平运动比垂直运动的速度快而且幅度宽，因而显示信息排列的水平范围应大于垂直范围。[4]

在图像处理类软件界面中，图像的显示是最重要的部分，因此设置在界面中心位置，操作工具显示信息为次要信息，设置在图像两侧。界面的上部和下部则显示不重要的信息和一些使用频率低的按钮。

3.2.3 认知心理学在其中的应用

认知心理学的应用主要是两个方面，1.对界面进行信息结构划分。按心理学要求，用户界面中信息的排列应当符合操作信息的逻辑性，因此应该把显示根据所传递的信息或功能进行分组排列。这就涉及到了信息结构的设计，在人机工程学中可以运用卡片分类法和集簇分析法对信息结构进行定量分析，最后以树状图表达出来以供设计人员参考。2.提醒提示的运用。人的记忆是不完善的，经常会有遗忘的情况发生。因此在界面设计中对于需要注意的重要信息应设置取样提醒装置，提醒操作着对某个特别的信息源进行取样。根据人的知觉特性，可以采取亮的、彩色的及变化的特征来引导人的视觉注意。 [4]

4.结语

现如今软件界面设计倡导“人性化”，“以用户为中心”的理念，因此在软件界面设计中加入了人机工程学原理，使得软件界面在用户使用过程中更加顺畅，提高工作效率。同时根据图像处理类软件的特点，运用人机工程学研究方法，为图像处理类软件界面的设计提供参考。

参考文献

[1] 陆敏.基于人机工程的软件界面设计研究[D].江苏：南京航空航天大学机电学院，2008.

[2] 季慧.图像处理软件界面设计研究[D].湖南：湖南大学软件学院，2011.

[3] 何晓佑，谢云峰.人性化设计[M].江苏：江苏美术出版社，2001.

计算机人机界面交互的美感体现 篇4

关键词：人机交互,界面,美感,美学原则

0 引言

人机界面是人与机器之间的通信介质或者方式, 人机之间可以通过它进行人机信息交流。当人们使用某个系统时, 人、机器和实用环境三者是相互联系的, 构成一个整体。它能够帮助实现计算机硬件, 软件和人三者之间的恰当联系和协调一致。人与计算机的交互作用是通过用户界面来实现的。虽然美学所研究的内容虽然具有很强的主观性, 但是研究计算机人机交互的普遍特点, 道破界面美感的规律, 能够让设计者更明确的使用一些设计原则去引导用户关注他们所需要的信息, 从而综合提高计算机人机界面交互的美感。

1 人机界面设计中的要素

计算机人机交互界面设计中的主要视觉元素包括文字, 色彩, 图形图像图标, 点线面的构成, 空间立体造型, 质感肌理, 动态视觉元素等元素。在界面设计各种要素中, 形态是一种最容易被理解的要素。界面设计中的形态是指, 由内在的质、组织、结构、内涵和功能等因素, 升华并上升到外在的表象因素。任何形态, 无论其复杂性如何, 都可以归纳为点、线、面、体, 四个固定的结构。

①对于用户来说, 点具有空间感并对他们可以形成心理张力以及韵律感。单个点具有孤独感和寂寞感;两个点能够促成一种吸引感和张力感;三个处于任意位置的点具有一种流动感, 规则排列的三个点则具有安全, 稳固的感觉;大小不同的点形成不同的组合方式, 会给人远近不同的距离感, 节奏感以及空间层次变化。在界面设计中, 可以将按键、指示、文字等元素作为点来进行处理, 进行排列能够达到很好的效果。②在造型意义上, 线不仅是二位空间的代表, 也具有深度、宽度, 它能起到分割的作用。直线给人以速度、紧张、简洁等感觉;曲线则有具有活力、自由、丰满等感觉;垂直线有端正、挺拔之感;水平线有稳定、沉着、冷峻之感。③几何形界面给人以明朗、秩序、端正的情感;组合形是两个相同或不同的形状重叠或分离后组成的面, 其造型变化丰富;自由形态包括自由直线形和自由曲线形, 其形式感强, 造型丰富多彩。④体的特征在于体积感和重量感的表现, 立体的重量感有正量感和负量感两种类型, 正量感的体面依据面的不同组成形式可以分为平面立体和曲面立体两种。

2 计算机人机界面美学原则

界面的美感体现不但在于界面设计元素中, 也在于各个要素之间相互组合的美学原则。界面设计中设计者不仅要遵循大众的使用习惯, 还需要遵循用户的普遍审美, 将美的原则应用于计算机界面设计, 可以增强界面的美感, 提升用户的使用效率。在图形用户界面的设计过程中, 需要遵循的美学原则有对比原则、协调原则、平衡原则和趣味原则。

2.1 对比原则

对于界面设计而言通过对比可以在界面中形成视觉中心, 使得主题更加鲜明, 从背景中突显出来。对比分为不同类型包括:大小的对比, 明暗的对比, 质感的对比等。①大小关系是界面布局中非常重要的一项, 界面中的区域间采用不同的对比会给用户以不同的视觉感受。区域间的大小关系决定了用户对系统的最基本的印象, 大小的差别小给人的感觉是比较温和的;大小的差别大给人以鲜明, 具有震撼力的效果。通常可以通过将重要的区域设计的大一些来突出主题内容。②明暗对比是色感中的基本要素, 利用明暗对比也可以达到突出主题内容的效果, 将界面中重要的菜单或图形部分进行亮的处理, 在暗的背景衬托下, 能够形成主体地位提升的效果。③在计算机界面设计中, 质感也是非常重要的形象要素, 通常我们能够接触到的质感有:平滑感、凹凸感、粗糙感等。质感能够与用户产生情感的沟通, 界面上的不同元素间可以采用不同的材质效果从而形成对比。对比的方法还有很多, 这里不一一列举, 需要注意的是对比的形式只存在于同一性质的因素中, 不同性质的因素之间不存在对比关系。交叉混合使用对比方法, 进行组合搭配, 能够使得界面的美感提升。

2.2 协调原则

对比的方法可以使得界面生动, 个性鲜明避免平淡;协调可以使得界面柔和亲切, 避免感觉上的杂乱无章。只有对比没有协调, 界面就会产生生硬杂乱的感觉, 而只有协调没有对比就会使得界面平面、呆板。所谓协调就是将界面上的各种元素之间的关系进行统一的处理, 进行合理搭配, 使之构成和谐统一的整体。它包括同一界面中各种元素的协调, 也包括不同界面之间的各种元素的协调, 主要有这几个方面:主与从, 动与静等。

①界面设计中要明确“主角”和“配角”, 只有明确主与从的关系, 才能使得用户关注重要的信息。如果主从关系模糊, 就会使用户无所适从;主角过强又会使得界面庸俗。②界面设计中需要动态与静态的配合, 动态部分包括动态的画面和事物发展过程, 静态部分通常指的是界面上的按钮, 文字等。一般来说, 动态部分占界面的大部分面积, 静态部分所占面积较小。

2.3 平衡原则

画面平衡感是非常重要的。达到平衡的基本方法是, 将界面在高度上三等分, 画面的中轴在下三分之计划分线上, 这样可保持空间上的平衡。平衡并不是对称, 应用对称原则会使得产品具有庄严的感觉, 但是缺少活泼感, 一般在界面设计中不主张运用对称原则。重心也是平衡的一个方面, 人的视觉对从左上到右下的流向较为自然, 将右下角编排一些标题和插图, 会产生一种自然的感觉, 反之就会觉得不平衡。

2.4 趣味原则

运用形象, 直观, 生动的图形优化界面能够提高计算机界面软件的趣味性, 从而提升用户对界面的美感。趣味原则需要控制好以下内容的使用, 包括:比例、心态的意向、变化率规律感、空白区等。

①比例是指整体与局部, 局部与局部之间的大小对比关系, 以及整体或局部资深的长, 宽, 高之间的尺寸关系。黄金分割点, 也称黄金比例, 是界面设计中非常有效的一种方法。在设计物体的长度、宽度、高度及其型式和位置时, 如果能参照黄金比例来处理, 就能产生特有的稳定和美感。②在界面设计中, 必须根据内容决定标题的大小, 标题和正文之间的比率就是变化率。一般来讲, 变化率越大, 界面越活泼;变化率越小, 界面格调越高。依照这种尺度来衡量, 就容易判断界面的效果了。标题与正文字体之间的大小关系, 以及两者之间的比例关系对界面的影响非常重要, 需要反复考虑和琢磨。③具有共同印象的形状反复排列或出现时, 就会产生规律感。界面中不一定要用同一形状的东西, 只要使用户产生强烈印象就可以了。规律感在设计一个应用系统时, 可以使用户很快地熟悉系统, 掌握操作方法。④界面设计的空白量也很重要, 无论排版的平衡感有多好, 没有恰当的留白, 会使得用户立刻感到厌烦。设计者不应在一个界面上放置太多的信息对象, 以至界面拥挤不堪。空白部分越多, 界面的使格调会提高并且稳定界面;空白越少, 会使人产生活泼的感觉。

3 总结

综上所述, 合理的将美学原则应用于计算机界面设计中, 能够提升界面给用户的使用感受, 能够使得界面清晰明了, 使用效率高。美的本质就是功利其物, 对于某些形式的实用优点的感觉, 就是在美感上对它的称赞。

参考文献

[1]乔治·桑塔耶纳.美感[M].中国社会科学出版社, 1982.

[2]罗仕鉴等.人机界面设计[M].北京:机械工业出版社, 2004.

[3]陈启安.软件人机界面设计[M].北京:高等教育出版社, 2008.

人机交互界面 篇5

2008-06-26 18:55:43| 分类： 关于我的学术研究 | 标签： |字号大中小 订阅

河南理工大学工程实训中心前身是私立焦作工学院时期成立的校内实习工厂。在学校近百年的办学历程中，中心继承和发扬“好学力行”的优良校风，不断改革、创新，现已发展成为一个立足本校、面向社会，以实践教学为主、集实践教学、科学研究、成果转化为一体，在省内外高校产生广泛辐射作用的综合性工程训练中心。学校十分重视实践教学工作。自1931年学校自建了动力厂、试金室作为学生的实习基地以来，训练中心取得良好发展和喜人成绩。参加工程训练的专业有：机械设计制造及其自动化、材料成型与控制、热能与动力工程、工业设计、测控技术与仪器、采矿工程、工业工程、交通工程、安全工程、消防工程、公共安全管理、矿物加工、材料科学等。每年在中心参加工程训练项目学生达9300多人，年完成72万余人时的教学任务。

2008年6月24日星期四上午，我作为焦作大学机电工程学院工业设计专业07级2班的一员，有幸参观了该工程实训中心的车床、数控技术设备、特种加工技术实践教学设备；数字化专业设计系统、快速成型技术、反求技术、可视化制造技术等先进设备；常规制造技术设备；机械基础实验设备；电工电子实训设备；机电一体化自动控制实训设备；矿井安全实训装置等内部设施。相关负责人为我们就相关知识进行了认真而细致的讲解，给我们的实地调查以完美答复，达成了我们实地了解机器设备人机界面的心愿。

现以数控技术设备为例探讨人机界面的设计：

人机界面（Human-Machine Interface）是人与机器进行交互的操作方式，即用户与机器互相传递信息的媒介，其中包括信息的输入与输出。应结合心理学、人机工程学、计算机语言学、艺术设计、智能人机界面、社会学与人类学等多学科知识对人机界面设计进行研究。其发展趋势也向着更加人性化、高科技化的方向发展。

有学者认为，人机界面设计可理解为广义的人机界面设计和狭义的人机界面设计。狭义的人机界面是计算机系统中的人机界面，又称人机接口、用户界面，它是计算机科学与心理学、图形艺术、认知科学和人机工程学的交

叉研究领域，是人与计算机之间传递和交换信息的媒介，是计算机系统向用户提供的综合操作环境。从广义的人机界面角度来讲，它主要是研究人与机关系的合理性。人机界面中的“人”是指作为工作主体的人，包括操作人员、决策人员等。人的生理特征、心理特征以及人的适应能力都是重要的研究方向。人机界面中的“机”是指人所控制的一切对象的总称，包括人操作和使用的一切产品和工程系统。设计满足人的要求、符合人的特点的“机”，是人机界面设计探讨的重要问题。数控机床的人机界面可分为软件人机界面和硬件人机界面。

1、数控机床软件界面设计原则。软件在数控机床中的作用非常重要，其用户界面直接影响着数控机床的工作效率和效果。数控机床软件界面的设计原则可归纳如下：

(1)一致性原则。软件人机界面的一致性原则主要是指在不同的系统之间及应用系统内部具有相似的界面外观、布局、人机交互方式及信息显示格式等。一致性原则有助于用户学习机床的操作，并减少使用时的出错率。

(2)提供信息反馈。信息反馈是指机床对用户的操作所作的反应，它可以表明用户的操作是否为机床所接受、是否正确，以及操作的效果怎样。反馈方式可以是文本、图形和声音等。

(3)保持界面空间布局的合理性。界面空间的布局应简洁明了。设计师应根据对现实操作物的理解设计出能给用户带来方便的界面。例如数控钻床

CNC5000V200控制系统软件的图形界面中，有三个功能独立的过程（PROCESS）：OPERATE，PROGRAM，CONTROL。每个过程分别服务于系统的操作者，程序员和监控者（SUPERVISOR）。每一个过程都有自己的菜单行，在菜单行下的菜单是下拉菜单，具有自己的子菜单。子菜单可以被选择，以进行下一步的操作。

(4)合理利用颜色和图形。界面上使用颜色可以更好地进行提示操作，还能缓解操作者的视觉疲劳。所用颜色一般不超过3～5种。例如在数控钻床

CNC5000V200控制系统软件的图形界面中，高光表示被激活的过程（PROCESS），被激活的过程具有自己的色彩，并显示为屏幕的前景，OPERATE对应绿色，PROGRAM对应深蓝色，CONTROL对应浅蓝色。图形具有直观、形象、信息量

大等优点，在界面中使用图形可增强操作的可理解性及易学易用性。

(5)选择适合的字型和大小。一个界面中，最好不要有太多的字型，更不宜选用字型太复杂或软弱无力的字体，越简洁清晰则辨识性越佳。例如，字符高宽比可取2∶1或1∶1，以便清晰识别。

2、数控机床硬件界面设计原则。

由于数控机床应用数字技术实现了对机床的执行运动顺序和运动位移的直接控制，传统机床的变速箱结构被取消或部分取消了，因而机械结构也大大简化了。数控机床的硬件人机界面的设计原则可归纳如下：

(1)机床外观色彩的设计原则。机床固定安置，工作气氛平静，因此色彩不宜过于刺激与兴奋，也不宜过于沉闷，应使操作者在工作时心情愉快。一般以纯度低而明度高的颜色为宜，不宜大面积采用有刺激和兴奋作用的色彩，但应有适当的对比效果，一般采用装饰色带、面板色及警惕色与主体形成对比。对于大型机床设备，不宜采用太浅的颜色，如略带中性灰的颜色可产生坚固有力及稳重的视觉感，同时可采用多色配置，避免整体色调较暗，达到既稳重又生动和谐的效果。有些机床形态，竖向长且有高耸、不稳定之感，为达到视觉上的稳定性，可用线条或色带对床身进行横向分割，利用分割错觉调整视觉上的尺寸比例感觉，从而增加稳定感。

(2)机床外观尺度与比例的设计原则机床主要部件之间，以及它们与整个机床结构之间的尺度与比例，对机床造型设计来说是至关重要的。例如，在确定机床的基本尺寸时，运用了“黄金分割”的原则，机床的高度与长度之比为0.1618，使机床的轮廓更紧凑、机床各部件的尺寸关系更协调，增加了机床造型的美感。机床是以水平线作为整体布局的基准，各个部件之间均以水平线分割。水平线忌不整齐、无规则、无层次，要有严格的层次，要统一和协调，为机床增加精密感、规则感和稳定感。机床的垂直划分线不多，在其衬托下使机床的水平划分更加突出。垂直划分线应简明、规则、大方。此外，机床表面忌凹凸部位过多，以防积存油污灰尘，不易清理。

(3)机床工作台面和控制面板的布置原则主工作台面的高度应根据操作要求，按立姿，坐姿，坐/立姿的操作要求进行设计。工作台面上，像手轮和摇把类的手动操纵器的设计，应根据功能和使用方式的不同，进行大小、形状、类别及位置的设计。控制面板上的控制按钮和显示仪表，应按功能区进行划分，同时满足显示-控制相合性的要求，其位置高度和布置排列应符合人机关系，使人方便操纵和观察。例如，显示仪表应尽量放置在人的水平视线向下0～30°的水平视野和人的垂直视野左右各15°的范围内。控制面板上按钮的颜色根据用途进行分类，例如，红色表示危险、停止、禁止等，可用于车床的自动报警按钮、停止按钮等。绿色表示安全、正常、运行等，如机床的启动按钮就采用绿色。工作台面上，位于操纵器上或侧旁，用文字或符号标明其功能的标号编码，宜用白色和黑色。

河南理工大学工程实训中心为学生打造工厂实地练习的平台，学生可亲自动手利用相关机器设备加工不同工业零件，未将来走进工厂就能加工产品打下基础。而工业设计的目标是打造良好的人机关系，真正体现以人为本的设计理念，其中的人机界面设计是重要一环。通过对该工程实训中心机器设备的观察，我发现当代车床，数控设备等重要加工设备的人机界面距离“以人为本”的设计思想还有一定的差距。比如其中的铣、刨、磨加工设备，机器运转以后，噪音很大，对人的听力有一定影响；加工用的硝水喷头过大，不能有效用于加工点，虽可循环利用，但起到的效用不高，而且过多的流量造成飞溅，影响操作员；各传动轴沾满润滑油，整个操作台会很容易因此而沾满油污，并有油味飘出，与人不利，应当用橡胶套尽量覆盖有油轴承；台面上各个操作手柄均以不锈钢制成，太光滑了，抓握打滑，不利于相应操作，应当在手柄上添加有花纹的橡胶套，增加摩擦，使操作精确到位；下方加工时产生的的丝状铁屑没能很好地收集，有时会扎到人，而且部分铁屑还顺着切削刀刃的转动切线飞出，有安全隐患，应该在相应部位增加防护罩。再比如数控设备，它的屏幕过小，不利观察，而且若为纯平，观察精度更高；加工过程一般较长，应在屏幕前设置座位，减少操作员疲劳时间；在观察屏幕的同时，操作员还会观察内部实际加工情况，那么玻璃舱门会因为沾满内部飞溅的油污而模糊，应在舱门内部安装像汽车前窗那样的自动擦除器。

苹果手机界面交互设计 篇6

关键词：手机界面；交互设计；比较；优势；策略

一、界面交互设计基本概念

界面交互设计，又称互动设计，是定义、设计人造系统的行为的设计领域。人造物，即人工制成物品，例如，软件、移动设备、人造环境、服务、可佩戴装置以及系统的组织结构。交互设计在于定义人造物的行为方式的相关界面。

二、苹果手机界面交互的特征和方式

提及购买手机，消费者第一反应都是联想到造型和功能。当购买之后，才注意到这款手机界面交互的操作性，通俗地说就是是否好用。这是一个由显性到隐性、由表及里的过程。对购买苹果手机前的消费者提及手机的界面交互方式这一术语，他们大多与操作方式等同起来，更具体地说是，手机屏幕区和按键区的操作方式，苹果手机只有直板式。但这只能属于手机主体机身造型的划分依据或屏幕一按键之间的操作方式，并不能涵盖交互界面范畴。

苹果手机的功能涉及了三大交互界面类型即手机屏幕区、手机主体、手机声响。它作为消费类电子信息产品，按照界面传递信息的特征与产品操作的角度进行考察，可分为图形用户界面，实体用户界面，声音用户界面。这三者能全部概括完手机功能的界面方式，也是狭义的界面设计的分类。其中，手机的屏幕其实是属于手机的实体，但是由于图形界面大多都必须由屏幕来显示内容，为了方便功能归纳，将手机屏幕区与图形界面对应起来。产品的交互界面还有其它的分类，比如软界面、硬界面。但是图形界面、实体界面、声音界面更能清楚描述与归纳，适合于手机等的消费类电子产品。当然，某些手机产品功能可能涉及了多种界面，而不是单一的交互。

三、苹果手机界面交互原理

（一）交互性测试

用户希望产品易学、易用、有效、安全，并且令人满意。此外，对一些消费类产品还有有趣、引人入胜等要求，于是需要对交互界面设计能否达到相应方面的要求进行评估。产品界面交互测试必须把其目标用户参与进来，而不是仅仅在设计师与专家间开展。它既在用户与设计任务的分析阶段也在设计的过程之中。因为以用户为中心在实际的设计中就要求用户参与式设计以及设计的迭代性。界面交互测试的主要方法有专家评估、实验室测试与研究、观察法、问卷调查、用户访谈、焦点小组讨论、原型法等。除此之外，边说边做法可能是单个最有价值的可用性工程方法。采用边做边说法的测试就是让用户在使用的同时把他们的想法大声地说出来。通过测试用户对自己想法的描述，我们就能了解他们对系统的看法，还能很容易地确定用户的哪些主要的误解。这种测试可以显示出用户对每个界面成份是如何理解的，并且能真实了解这个思维过程，直接反馈给设计师或研究人员。

（二）交互性原则

界面设计的交互性原则建立在交互性测试与可用性经验性之上。它由理论知识、实践经验和常识结合而成，通常陈述为“命令”的形式，即要求设计人员在界面处提供什么、避免什么、或者应该或不应该什么。这些基本的设计原则更多的是一种提醒或提示，以确保在界面上提供了必要的内容。人们己经提出了许多设计原则，而这些原则具有通用性，都是关于用户在使用交互式产品执行任务时应见到什么和做些什么可视性、反馈、限制、映射、一致性、可行性。如果把设计原则应用于实践中，那么这些原则通常被称为“启发式原则”。这个术语强调的是，在解决具体问题时，必须处理这些原则。特别地，设计时可以借鉴以往的经验，例如设计反馈、如何满足一致性等。

（三）理解苹果手机用户

理解苹果手机用户，不仅要把握用户的特征，还要考虑到苹果手机用户与其他手机用户相比而具有的独特性或差异性。理解用户，就是认识和读懂用户，并融入于设计的全过程中。设计本身就有着自己的设计定位及其产品的目标用户，研究用户这既是设计的要求也是设计的必须。工业设计本身就是一个交叉学科，人的因素，即这里谈到的交互界面的用户是必不可少的一个环节。

四、界面与用户的关联

界面和用户之间的交互，这意味着是双方面影响的，界面绝不是要被动让用户去操作去适应，而是可以通过设计去适应用户所需，引导用户适合的操作，并在情感上与之共鸣。可以说，好的交互界面是人能力的延伸。

用户，是交互界面设计的一个核心观点。用户在设计研发过程中，其价值越发凸现，从平台上升到理念。从公司的资料上可以看出随着时间的推移、交互技术的发展，最终的焦点回归于用户，而非技术本身。这一点己在以用户为中心的研究方式下的商业回报里得到了最直观的体现和现实的证明。有资料表明，以用户为中心设计与可用性每美元的投入带来的是到美元的收益。“以用户为中心”是指应以真实用户和用户目标作为产品开发的驱动力，而不仅仅是以技术为驱动力。设计良好的系统能充分利用人们的技能和判断力，应同用户的工作直接相关，而且应支持用户，而不是限制用户。这是一种设计思想，而不是纯粹的技术。

五、扩展界面交互隐形面积

手机产品的界面设计受限于屏幕尺寸以及设备性能，因此，若要实现交互界面，则应当考虑如何突破界面面积的限制。在实际的设计过程中，通常采用独立模块或者可伸缩的控件，以增加界面的输入输出通道，使界面的面积得到隐形的扩展。

六、结语

交互界面设计必须对用户，更准确地说是该产品的目标用户，展开相关的研究与分析，包括用户的人因特征、不同层次的需求、认知习惯和情感因素等等方面。以用户为中心的思想同样也是可用性理论的核心，于是可用性提供了一系列较为具体的方法去分析并评估设计，在应用层面上具备指导意义了解用户和交互界面之间关联的设计才可能是成功的设计。因此本章在理清了交互界面相关概念之后，从理解用户的角度展开了探讨。

【参考文献】

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[3]WARE Colin.设计中的视觉思维[M].陈媛嫄，译.北京：机械工业出版社，2009

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[6]刘心雄，申之民.基于用户心智模型的3G手机交互界面设计[J].包装工程，2010，31（18）：8—10

人机交互界面 篇7

随着国民经济的高速发展, 工业过程分析仪表的应用越来越重要及广泛, 对工业分析仪表的性能的要求也越来越高。作为工业分析仪表的重要组成部分的人机交互界面, 对工业分析仪表的性能有着重要的影响, 由于目前CPU的处理能力已不是制约工业分析仪表系统应用和发展的主要障碍, 所以人机交互界面的设计水平已经成为决定整个仪表系统性能的主要制约因素。

工业仪表软件开发的一个重要问题是与硬件的耦合过强。本文针对前工业分析仪表人机界面设计现状和问题, 提出了一种“基于小型化实时操作系统 (μC/OS-II) +状态机的人机界面设计方法”;能够较好地降低工业仪表设计过程中人机交互界面软硬件过度耦合的问题, 提高代码的重用效率, 降低开发周期并提高软件设计的可靠性。

2有限状态机的形式化描述

2.1有限状态机。有限状态机 (Finite State Machine, 简称FSM) 是一种具有离散输入输出系统的数学模型, 它以一种“事件驱动”的方式工作, 可以通过事件驱动下系统状态间的转移, 来表达一个控制系统的控制流程[1]。

2.2层次式有限状态机。对于像工业分析仪表HMI系统这样较为复杂的系统而言, 传统的有限状态机是无法对系统进行清晰的建模, 因此在这里采用一种层次式的FSM表达方法。层次式FSM类似于软件工程中结构化分析方法中的数据流图, 如图1所示, 其组织原则是:建模对象是一个复杂的系统, 将控制系统划分为多个相互协作的超状态机 (S1, S2, 包含有子状态机) , 每个超状态机根据要求又被划分为多个相互协作的子状态机 (S11, S12, S21, S22) , 不能被细分的子状态机被称为基状态机 (S11, S12, S21, S22) 。

在层次式FSM中, 每个基状态机都对应着一个父级的状态机, 多个基状态机的相互协作的状态机子群构成一个低层次的FSM。这样子群内状态机间的层次和逻辑关系构成了相应FSM间的层次和逻辑关系。复杂系统的控制流程就可以由这样一组FSM来表达:{一个顶层FSM, 若干个一层FSM, 若干个二层FSM, …}。

超状态机至少包含了一个子状态机, 父状态机对子状态机的包含关系实质上体现了子状态机对父状态机控制行为的继承。这种继承类似于面向对象程序设计模式的类继承特性, 有了这种继承特性, 在编程的时候可以按差异性进行, 只需要定义子状态机和父状态机行为的不同之处, 而其它的则可以重用在父状态中的定义, 这便极大地优化程序的结构和提高了程序的可维护性。

2.3界面化的FSM。有限状态机FSM (Finite State Machine) 由状态、事件、转换和活动组成。每个状态有1个状态进入动作 (entryaction) 和1个状态退出动作 (exit action) , 每个转换有1个源状态和目标状态并且与1个事件相关联。另外当初始化时, 我们定义了一个初始化信号量;以及界面的刷新, 我们定义了一个复位信号量。当在源状态时, 该事件发生且触发转换的监护条件为真, 则顺序执行下列一些动作: (1) 源状态的退出动作; (2) 转换动作; (3) 目标状态的进入动作。

用软件实现有限状态机有两种方法:表格法和过程驱动法。表格驱动法利用一个二维数组[2], 该数组中的短一行与一个状态相对应, 每一列与一个输入事件相对应, 每一项则与某一状态下对事件的处理相对应。表格驱动法适用于具有结构规则、操作简单的有限状态机。

过程驱动法为每一个状态都定义一个处理过程, 处理过程实现在此状态时对事件的响应, 包括输出处理及对当前状态值的转换。这个过程可以用case语句区分事件, 并采用相应的处理。无论采用何种方法实现FSM, 当FSM收到一条消息时必须知道当前的状态。为此, 对应每一个状态机必须能够保存当前所处的状态。过程法适用于实现一个具有几种转换和复杂操作的有限状态机。

基于消息驱动的程序设计思想, 为了保证系统的实时性, 在中断中只负责发送消息到相应的任务的消息队列, 由应用级的任务来处理, 保证各个处理的时间是可确定的。主程序在消息循环中不断地判断各个任务的状态, 执行进入就绪态的任务。这就允许采用异步方式处理各种中断及任务。

3软件设计

3.1状态机的软件实现。本系统程序中采用了两组有限状态机, 运用消息驱动的方式来驱动状态的变更。一组是通信任务中以串口接收数据驱动为事件对象的有限状态机, 另一组是以用户按键和命令码驱动为事件对象的有限状态机。

3.1.1通讯的有限状态机。为了保证通信的可靠, 系统中采用停止等待协议。在发送数据前要对数据打包, 接收到数据要先解包, 处理器在接收主系统发过来数据包的后需要去掉通信协议字段, 然后对有效数据进行正确的处理。为此, 定义了一个FrameFSM类型的数据结构, 用来对接收到的数据进行处理。

利用主机发送过来的消息驱动有限状态机, 串口接收数据驱动的有限状态机包括以下几种状态; (1) 任意状态。 (2) 任意状态 (除了INIT_STATE之外) 。 (3) INIT_STATE, 初始状态。 (4) AA_SYN_STATE, 收到同步字符状态。 (5) SRC_ADDR_STATE, 收到源地址状态。 (6) DEST_ADDR_STATE, 收到目的地址状态。 (7) DATA_LEN_STATE, 接收数据长度状态。 (8) DATA_STATE, 接收正常数据状态。 (9) CHECKSUM_STATE, 接收校验和状态。

对应的状态转换图 (state transition diagram) 如下图所示。

3.1.2键值和命令码驱动的有限状态机

这组有限状态机主要依靠用户对菜单的操作进行状态转换, 即把键值和命令码作为FSM的激励源, 其中键盘消息是最主要的激励源。应用层的FSM具有多种主状态, 用户未按键或者是没有接收到新的数据帧时, 状态处于IDLE_STATE;接收到消息后, 转入对应的主状态。然后, 根据按键的不同或者是接收命令码的不同, 转入对应的子状态进行处理。任务处理完毕, 再将状态置为IDLE_STATE, 按取消键, 可回到上一级状态。

以用户控制仪表调零, 系统开始处于IDLE_STATE (选中调零菜单选项) 。若用户按确认, 则进入调零参数设置页面, 并显示当前设置的调零参数.选择确认键, 进入确认当前调零状态;选择确认件后仪表进入调零状态, 在该状态执行向上命令操作后, 状态重新转入IDLE_STATE, 并伴随着输出菜单的相应变化, 按取消键可回到上一级选择状态。对于其他按键, 系统全部过滤掉不作响应, 状态也不进行转换。仪表调零设置的状态转换图如下图所示。

3.2基于μC/OS-II的模块化设计

在实时操作系统μC/OS-II下, 整个HMI分为四个模块, 三个任务来实现, 分别是键值处理模块、与主机通信模块和时钟模块以及界面显示模块。 (为了结构的清晰, 我们把键值的处理单独成立一个任务, 实际为了方便和实时性的处理, 把键盘的处理放在TICK中处理也是很好的一种处理方法) 。

3.2.1键值处理模块

先初始化所有的模块, 然后在循环中接收并处理键盘的输入, Key-Process (char Key Value) 根据相应的输入键值和系统所处的状态, 对菜单进行相应的操作。

State_Trans (char Rx Data) 根据键值输入事件负责调度系统的状态, 并在相应的状态下, 根据从主系统收到的信息显示菜单。

3.2.2主机通信模块

通过消息队列OSQPend (OS_EVENT*pevent, INTl6U timeout, INT8U*err) , 接受串口或者CAN中断发来的消息队列, 对其中的数据进行处理。在人机交互的过程中, 需要大量的与主系统的交互, 单独用一个任务负责与主系统的通信, 实现串口和CAN接收数据驱动的有限状态机。

3.2.3时钟模块

时钟任务, 使用处理器的时钟中断, 可以设置各个任务需要的定时器, 通过消息队列发给需要定时的任务。

3.2.4界面显示模块

界面显示任务, 初始化状态机, 以及父状态界面, 通过获取实时状态, 实现界面的切换和事件的处理。

4测试

HMI系统的测试采用μC/OS-II V2.52较以前的版本, 该版本增加了两个系统任务:CPU负荷监测任务与堆栈容量检查任务。这两个任务给程序的调试带来很大的方便[3]。

将系统配置常数OS_TASK_STAT_EN设为l, 统计任务OSTask Stat () 就会建立。它每秒钟运行1次, 计算出当前CPU的利用率, 放在一个有符号的8位整数0SCPUUsage中, 精确度是l%。μC/OS-II内存是固定分配的, 通过0STask Stk Chk () 可确定每个任务实际需要的最大堆栈空间, 根据测得结果合理地分配内存空间。表l是用以上函数测出的系统参数。使用MC9S12XDT512单片机系统相应的调试工具Code Warrior, 可跟踪程序的运行。通过运行在PC机上Code Warrior能够追踪程序中各种参数的变化, 查看处理器内存的使用情况。

在实际测试中, 采用μC/OS-II系统及有限状态机的HMI系统, 比普通前后台系统的实时性提高35.2%, 测试时间缩短14.3天, MTBF≥1440hour, 代码重用率≥75%, 整体性能得到了很大的提高

结论。经测试证明, 使用实时操作系统前。运用前后台的程序设计方式。在需要显示较多数据在屏幕上, 同时又需要接收数据时, 处理器处理不及时, 可以通过调试工具Code Warrior看到接收缓存接收的数据帧不完整, 而不能正确地在屏幕上显示数据。移植μC/OS-II操作系统之后, 工作可靠, 同时系统的反应速度, 即实时性有了很大提高。本章介绍的HMI系统与嵌入式主系统是独立的模块, 可以灵活地在处理器上加载控制模块, 适合应用于各种嵌入式系统中。

参考文献

[1]梁伟晟, 李磊.基于与或逻辑的界面关系模型表示方法.计算机科学, 2008, 35 (4) :203-204.

[2]刘成玉, 李明, 陈洁.浅谈状态机的设计方法及应用[J].集成电路通讯, 2007, 25 (1) :20-24.

人机交互界面 篇8

目前,农业专家系统在我国的应用还处于起步阶段,其中一个重要的原因在于大部分农民的计算机水平比较低,不能高效正确地使用专家系统的决策推导来指导农业的发展。这里设计了一个可视化的农业专家系统,利用可视化的人机交互界面,指引用户进行挖掘,并通过人机交互的过程,帮助用户挖掘出理想的决策规则。

“可视”是指将某些不可见的或抽象的事务表示成看得见的图形或图像;可视化规则挖掘的目的是使用户能够交互地浏览数据,参与挖掘过程等[1]。农业专家系统和可视化成功的结合在于将可视化技术渗透到专家系统决策规则挖掘的每一个步骤中去,使用户看到数据处理的全过程,监测并控制数据分析过程,用直观的图形将信息模式、数据关联或趋势呈现出来[2]。

1 系统总体设计

1.1 系统模型与功能描述

该系统提供一个农业专家系统决策规则挖掘过程的交互环境,以可视化的方式指导用户完成决策规则的数据挖掘任务。可视部分主要在数据可视和模型可视部分。数据可视部分提供可视界面供用户理解、分析选择挖掘的数据集,获取相关信息,并选择与挖掘任务相关的特征属性;模型可视部分给用户提供与训练集的交互接口,允许用户对训练集进行过滤,理解每个特征属性对目标变量的影响程度;显示训练集的各个属性的关系趋势图,提供对数据的统计和对数据模型的测试,检验模型的精确度。对于规则挖掘算法采用经典的Apriori算法。

1.2 系统总体设计方案

对于系统总体设计,笔者从以下3个方面提出设计方案:

1) 基于组件的软件开发[3]。

以组件为中心,对整个系统进行设计。在基于组件的软件开发中,首先需要拟定一个公用的接口标准,采用COM技术来实现。COM为组件通讯提供了公用的接口标准(二进制组件标准),它可以直接调用进程内组件。对于进程外(本地)组件和远程组件,COM能够利用进程内代理、占位程序实现组件相对于客户的位置透明性。为了提高整个应用系统的复用能力,将数据库表名作为接口,访库语句封装在组件内部,提高了接口的通用性,使系统简单、实用的同时兼顾了再次开发或移植的潜力。

2)可视化人机交互界面的设计

对于系统总体界面的设计选用Visual Basic来实现,挖掘的数据源则存放在SQL Server2000数据库中。Microsoft Visual Basic的IDE中有许多访问SQL Server的工具和对象模型,如Visual Database Tools、the Data Environment Designer、 SQL-DMO、ADO和T-SQL Debugger等,它们都可用于访问SQL Server 数据库以及与SQL Server数据库进行交互。VB也越来越多地用于作为C/S应用程序的前端开发工具,与后端的SQL Server数据库相结合,提供一个高性能的客户机/服务器解决方案。

3) 后台数据分析与处理。

选用VC来开发组件对象模型(COM),然后由VB直接调用。VC提供了一种比较好的软件开发环境和使用性强的ATL模板库,可以增强软件的通用性和运行速度。用VC++的ATL模板库,可以快速、高效地创建COM组件。在创建的过程中,VC++不仅提供组件的骨架代码,还完成包括创建类标识符、接口标识符,创建和实例化类这样一些细节工作,可以集中精力用IDL定义接口、用C++编写接口的实现代码。

上述系统方案可以简要地看作由两大功能模块组成。即VB生成的集成控制模块和VC生成的关联规则挖掘模块。集成控制模块具体包括的功能是:对数据库的读取及相关的基本操作、挖掘过程中的参数设定、可视化结果的输出。决策规则挖掘模块的功能是实现决策规则挖掘算法,选择了数据挖掘中关联规则挖掘的经典算法-Apriori算法,将算法以COM的形式封装,并向外部提供统一的接口。

2 可视化模块设计

可视化遍及整个知识发现阶段的全过程,它们可以从几个方面进行融合:数据可视化、决策规则挖掘结果可视化、决策规则挖掘过程可视化、交互式的可视化数据挖掘等[4]。但可视化主要集中在知识发现的前期及知识发现的后期,即数据的可视化和模型的可视化。

2.1 数据可视化分析

数据可视化能有助于理解数据处理的整个过程,包括区分以及选择相关属性,在子区间内划分数据属性域,取代或去除噪声数据(如丢失的值、空值等),得到一个有代表性的数据采样,并将数据集分为训练集、验证集和测试集等。利用一定的数据可视化工具和技术,可以对原始数据集或转换后的数据集创建二维或三维的图形,通过直观的对二维和三维的数据可视化进行观察和交互来分析数据,识别出数据集中有价值的信息和模式,从而提升知识和洞察力[5]。

以农业病虫害数据库为例,数据库中包含的相关字段有病斑颜色spot_color、病斑位置spot_position、病斑形状spot_shape和病斑特征spot_character等。在进行数据预处理之后,用户还可能需要进一步理解、分析选择挖掘的数据集,本系统提供了一个可视界面,供用户获取采样数据集的相关信息,并选择与挖掘任务相关的特征属性。界面如图1所示。

2.2 模型可视化

模型可视化[6]应能让用户讨论并理解模型后隐藏的逻辑。因而模型可视化必须满足两个条件:一是允许用户进行可视交互以便能够回答用户的简单问题;二是以一种用户便于理解的方式将数据挖掘输出可视。

2.2.1 模型交互

通过模型交互,用户可以操作数据,并观察结果的动态变化;可以对训练集进行过滤,理解每个特征属性对目标变量的影响程度;可以对数据模型进行测试,检测模型的精确度;可以对挖掘模型进行剪枝,并对比剪枝前后模型精确度的变化,进而理解模型。用户可以不停地交互直至他们理解模型中各个数据的作用为止。

2.2.2 模型可视结果

采用用户容易理解的方式将挖掘出的规则输出。这里采用表格的形式将结果呈现给用户。系统以采样原始数据集中的5%的数据为例,展示了挖掘的部分结果,如图2所示。

3 结论

本文针对农业专家系统中决策规则的技术特性,设计了一个易于操作的人机交互系统。用户通过可视化的环境与系统进行交互,参与到决策规则的挖掘过程中。通过交互的过程,使用户清晰地理解了规则挖掘的全过程,并准确地挖掘出能指导农业生产的决策规则。

参考文献

[1]周海燕,郭建忠,王家耀.知识发现与数据可视化技术浅析[J].信息工程大学学报,2002,3(4):78-80.

[2]段晓君,杜小勇,易东云.可视化数据挖掘技术及应用[J].计算机应用,2000,20(1):54-56.

[3]Guy Eddon,Henry Eddon.VB6.0组件编程技术[M].北京:希望电子出版社,2001:30-51.

[4]Jiawei Han,Micheline Kamber.Data Mining Concepts and Techinques[M].北京:高等教育出版社,2001:229-236.

[5]万家华,刘冰,江早.知识发现中的可视化技术[J].计算机科学2000,10(增刊):102-105.

人机交互界面 篇9

1 利用KJ法建立多指标可用性定义

1.1 KJ法的引入

KJ法是将未知的复杂领域的相关事实、意见和想法不加取舍与选择的以语言文字的形式收集起来，根据其内在的相互影响、作用关系，进行组合归纳，做成归类合并图，以便整理思路、抓住思想实质、找出解决问题新途径的方法[5]。机械产品操作系统涉及面广，其可用性因素的考虑层面也相对广泛，宜采用此方法。

1.2 多指标可用性定义建立流程

应用KJ法建立适合具体机械产品的多指标可用性定义的流程步骤主要如下:

首先确定受访者，为KJ法的实施作相应的准备;之后对受访者进行信息搜集，并将所有信息整理为“基础卡片”，同时需要对“基础卡片”的内容进行筛选检查后将卡片顺序打散;然后按卡片信息进行重新编组，归纳制作“小组标题卡”;同样地，对“小组卡片”进行归纳分组得到“中组标题卡”“大组标题卡”等;最后编排卡片间的逻辑关系之后得出相关结论。本次研究的逻辑编排如图1所示。

2 利用网络分析法(ANP法)确定各可用性指标权重

2.1 ANP法的引入[6]

网络分析法(ANP法)是一种适应非独立的递阶层次结构的决策方法。在许多实际问题中，各层次内部元素往往是依赖的，低层元素对高层元素亦有支配作用，即存在反馈，此时系统的结构更类似于网络结构[7]。网络分析法正是适应这种需要。

ANP首先将系统元素划分为两大部分:第一部分称为控制因素层，包括问题目标及决策准则。控制层中每个准则的权重均可用ANP方法获得。第二部分为网络层，它是由所有受控制层支配的元素组成的，其内部是互相影响的网络结构，元素之间互相依存、互相支配，元素和层次间内部不独立，递阶层次结构中的每个准则支配的不是一个简单的内部独立的元素，而是一个互相依存，反馈的网络结构。控制层和网络层组成为典型ANP层次结构，如图2。

2.2 可用性指标权重确定流程

2.2.1 根据系统目标建立网络层级架构模型

采用KJ法得到的机械操作界面可用性评估指标，作为ANP结构模型。

2.2.2 ANP问卷设计

应用ANP对产品可用性进行评估，采用问卷调查的方法收集原始数据。以各可用性指标作为评估的影响原则，分别对所有元素组内的可用性指标进行两两比较，得到重要性评估结果。问卷形式如下:

请以“总目标P”为主准则，以“元素e11”为次准则，给元素组C1内各元素进行影响力打分，在1～5分的范围内，在您觉得适合的分数下打钩，如表1。

如果认为基本无影响，则打分为1，不存在分数为0，与无从比较的现象。所以这种打分的方法是合理且易于用户理解的。

2.2.3 问卷填写与数据整合

依据用户的打分求得重要性比值，如:用户对e11的打分为2分，用户对e12的打分为4分，那么认为以“总目标P”为主准则，以“元素e1”为次准则，用户对e11与e12的两两对比判断值为2/4[9]。将搜集到的多份问卷数据进行整合时，采用几何平均的方法来取值[10]。最后建立可用性指标的有向影响力分值表，用于建立成对判断矩阵，如表2。

将表2中的各指标间的影响力、影响力方向与KJ法得到的多指标可用性定义中，中组标题间有向网络结构进行比对验证，如果结果吻合，表示ANP问卷得到的各指标间的关系具有可靠性，如果结果不吻合，则要针对不吻合的指标进行重新问卷调查，直到得到吻合的数据为止。

2.2.4 建立“成对比较判断矩阵”，计算特征值与归一化特征向量W

将问卷整合的结果转换成成对比较判断矩阵A，如公式(1)，式(2)。

式(1)中，

当得到成对比较判断矩阵后再通过特征根法，求出判断矩阵的归一化特征向量Wij。以“元素组Ci”为例，Wij表示以“总目标P”为主准则，以“元素组Ci”内的“元素ej”为次准则，“元素组Ci”内，各元素影响力的相对权重。

Wij的求法为:计算出相应判断矩阵A最大特征值对应的特征向量，将特征向量内所有元素分别除以特征向量内的元素和，同时得到A的最大特征值。

为了避免e1比e2非常重要，e2比e3非常重要时，e3比e1非常重要的情况出现，需要对矩阵进行一致性检验。但由于新的问卷方法是通过得到各元素的分值，再将两元素的分值进行比较，得到元素之间两两比较的优势度判断矩阵的一致性是可以保证的，可以省去一致性检验这一步。

2.2.5 建立“超矩阵”U

将成对指标判断矩阵的特征向量组合为超矩阵，具体操作如下:

假设“元素组C1”内有5个元素，则各元素间相互影响的权重分别为W11、W12、W13、W14、W15权重矩阵为U11;U11=[W11,W12,W13,W14,W15]。

重复以上步骤，可依次求得U11,U12,U13,U14，…，Unn，即Uij(i=1,2,3，…，8;j=1,2,3，…，8)。Uij表示在“元素组Ci”内，以“元素组Cj”内的各元素为次准则时，“元素组Ci”内各元素对应“元素组Cj”组内准则元素的影响力权重。若两组二级指标之间是无相互关系的，则此时的Uij=0，这种情况下可省略计算步骤。当计算出所有的Uij后，便得到了最终的超矩阵U，如公式(3)。

2.2.6 建立“加权矩阵”A

超矩阵U的子块Wij是归一化的，但是U却不是归一化的，因此以“总目标P”为主准则，对总目标下各元素组Ci对次准则Cj的重要性进行比较，建立判断矩阵。如:以“总目标P”为主准则，“元素组C1”为次准则，计算各元素组影响力的相对权重，即元素组之间的间接优势度比较，建立判断矩阵。并计算出该判断矩阵的归一化特征向量(排序向量)A11=[a11,a21，…，aN1]T，求A11的算法与求Wpq相同。

以类似方法计算出，以“总目标P”为主准则，以其他元素组为次准则的判断矩阵，并计算得到相应的归一化特征向量A12，…，A1N。并判断各矩阵的一致性，将一致性检验结果满意的判断矩阵特征向量组合为加权矩阵A，如公式(4)。

2.2.7 计算“加权超矩阵”并进行K次演化

对已得的超矩阵U的元素进行加权，如公式(5)。由此可得到加权超矩阵其列和为1，称为随机矩阵。

设加权超矩阵的的元素为则的大小反应了元素i对元素j的一部优势度。通过计算还可以得到i对j的二步优势度，即为的元素，仍为归一化的。当存在时，的第j列，就是网络层中各元素对元素j的极限相对排序向量，即影响力权重值。是一个长期稳定的矩阵，这时得到的超矩阵的各行非零值是相同[8]的，原矩阵各评估指标元素所对应的值，为其相对于目标稳定的权重。该权重即为所求可用性评估指标权重。分别将各元素组内的元素权重值相加，即可得相应元素组的权重值。

3 挖掘机操作界面可用性案例研究

以下是运用上述研究方法对小松HB205—1挖掘机操作界面可用性研究的部分实验数据与结果。

3.1 挖掘机多指标可用性定义

通过KJ法得到挖掘机多指标可用性定义、三级指标间的有向网络结构图、二级指标间的有向网络结构图，如图3。

3.2 挖掘机操作界面可用性评估相对权重

运用上述ANP法，最终可得挖掘机作界面可用性评估相对权重如表3所示。

3.3 挖掘机操作界面可用性评估

以ANP法评价产品可用性的目的是要以一个综合的数值全方位描述方案的优劣，方便对不同方案进行比较，也能从评价数值中了解到产品本身的可用性问题，找到改进方向。当同时应用于多个方案的评估后，就可以选择最优方案，并通过取长补短，对其优化。

挖掘机的可用性综合评分，可由所有指标的评估值和其全局权重乘积的和得出。用户在问卷中对小松HB205—1的8个三级指标进行优劣评分。整理问卷，分别计算每个可用性指标分值的几何平均值，作为其可用性评估的最后分值，见表4。

将各可用性指标的评估分值与其全局权重相乘并求和，得到其综合可用性评分对照表，如表5。

3.4 挖掘机操作界面可用性评估结果分析

根据表5所显示的研究结果可知，小松HB205—1的界面整体可用性综合评分为0.880 6，一般产品可用性评分在0.54以下定义为较差，是不能接受的，需要重新设计，可用性介于1～0.85之间属于优秀水平，但是仍存在优化空间。

根据可用性评估结果，针对评估不满意的可用性指标“操作可靠性”、“使用心情”、“可学习性”，具体到挖掘机的操作界面元素，进行进一步分析。在得到新的可用性界面之后，再按照表3的挖掘机操作界面可用性评估体系计算新界面的可用性评估综合评分。再与原有的界面进行比较、改进，直到各单一可用性指标及可用性综合评分均达到优秀。

4 结论

正确评估机械产品的可用性，可以为选择最优的操作界面方案和为未来的设计、优化方向提供建议，带来指导性帮助。设计了一种以定量的方式，评估定性可用性指标的可用性评估方法。

1)在可用性评估过程中，结合KJ法，设计出一种确定产品可用性指标的多指标定义模型作为机械产品的可用性定义，并将该递阶层次结构体系，作为可用性评估的基础。

2)将KJ法得到的机械产品人机交互界面多指标可用性定义模型中二级指标间有向网络结构作为ANP结构模型;应用优化后的ANP法，确定多指标可用性定义模型中各相互影响的可用性指标的具体权重。

3)以小松HB205—1型挖掘机为案例，建立适用于机械产品人机交互界面可用性评估体系，并分析各指标间的关系。对应到具体操作界面元素，提出不足之处和相应改良建议。

摘要：机械产品的用户界面属于实体用户界面,已被广泛应用于生活和生产中;但与图形界面相比,实体界面可用性设计的相关研究分析非常少。因此,针对机械产品的人机交互界面,在其可用性评估过程中,结合KJ法设计出了一种确定产品可用性指标的多指标定义模型,从而将现有的固定可用性定义转换为一种以“操作界面整体可用性”为总目标的多指标定义形式。然后将KJ法得到的机械产品人机交互界面多指标可用性定义模型中二级指标间有向网络结构作为ANP(analytic network process)结构模型,采用定性转化为定量的方式对数据进行处理,计算相互影响的可用性指标权重,得到可用性评估体系。针对评估体系,继续采用问卷的形式,得到用户对机械产品人机交互界面的可用性评估分值。对评估结果进行分析;并采用用户访谈的方式将评估结果与实际的界面元素相落实。该可用性评估方法可以快速把握产品可用性现状及产品可用性改进方案。

关键词：人机界面,多指标可用性评估,KJ法,ANP法,实体用户界面

参考文献

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[9] Saaty T L.The analytic hierarchy process:planning,priority setting,resource allocation.New York:Mc Graw-Hill,1980

人机交互界面 篇10

1) 人机交互是指借助一定的方式, 使用某种计算机对话语言, 以计算机为媒介来完成人和计算机进行信息交流的过程。一个好的用户界面是一个计算机系统成功的关键。对人机交互界面设计在产品可用性中的应用探析有利于更加充分满足用户需求, 也有助于更好的交互界面的建立。人机交换不仅涉及到大部分计算机科学方面的知识, 而且也与认知心理学有着不可分割的联系。人机交互将设计评估实施为一体的系统展现在人们的面前, 使人们能够更好的更容易的利用它。早期的计算机用户是一些专业人士, 在计算机发展还不太成熟的时候, 交互式用受到了很大的限制, 比如高昂的系统价格、运行速度、可靠性等。那时机器还不能满足人们各方面的需求, 人们只得调整自己的行为方式去适应笨拙的机器。从20世纪80年代开始, 计算机的性能方面有了很大的提升, 系统能够逐渐满足人们的需求。计算机快速的进入了人们的视线中, 为人们的工作, 生活带来了极大的便利。这时候人们关注的不仅仅使计算机的系统运行速度, 更是计算机的用户界面。广大的用户和计算机的研制人员迫切的想要一个简单、大方、和谐的用户界面。与此同时, 计算机的用户扩大到了社会上的普通老百姓, 人机界面的好与坏对计算机的整个系统起着至关重要作用, 因此, 人机界面设计的提升成为一个亟待解决的问题。人机界面, 无形中影响着用户的选择, 甚至影响到用户的日常工作与生活。

2) 人机界面是用户与计算机进行信息传递交流重要媒介。人机界面用一种普通大众都能够理解并且接受的形式将计算机内部信息传达给用户。人机界面广泛的存在于人与机器交互过程中, 它人与机器之间进行有效的信息传递。可以说, 人机界面与人机交互是两个不同但又密不可分概念。

3) 简单来说, 能够使客户的需求得到满足, 并且达到客户所需的使用简单、方便记忆、错误性少的效果, 就是我们所说的可用性。它是交互式计算机的相关产品及其系统的重要指标。产品可用性的最核心的东西是能否顺利实现产品的任务功能。一个产品在用户心中所呈现的产品质量成为它是否具有可行性的标杆, 这也是产品是否具有核心竞争力的重要因素。

4) 在产品的可用性方面存在许多的问题。首先, 设计师在设计许多产品的时候并没有对该种产品相关问题进行市场调研, 从而不能保证该种产品是否具有可用性。究其原因, 是由于设计师自身的主观意识和内部的行业情况的局限使用户在使用产品的过程中产生的期望和需求未被规划到设计中。其次, 由于缺乏单独的对市场调查的数据[1]设计师没有市场上用户实际需要的数据, 使得在设计产品的过程中很难抓住重点, 与用户的真正需求存在很大的偏差。最后设计公司进行产品设计的时候只单单注重产品外形设计, 并未考虑到用户的情感体验, 所以, 设计出来的产品缺乏和用户情感上的交互性。

2 产品交互设计中的人机界面原则

2.1 形式美与正规性的原则

一个优秀的人机界面, 它的页面结构必须能够清楚简洁的呈现在用户面前, 这就需要设计师在设计过程中遵循美学法则及视觉元素, 紧紧围绕产品的风格、特色、功能等进行创作, 使产品的整个人机页面看起来非常正规, 而且富有美感, 能让用户在使用过程中进入一个非常舒适的状态。

2.2 合理有序性原则

用户在使用产品时, 会用自己的思维方式和处理事情的方式进行摸索, 他们会利用在长期生活中形成的自成一套的经验来对产品进行评估, [2]而有序合理的界面能够降低用户使用的难度, 能够轻松的进行使用, 这极大地方便了用户的生活。这是所有人机交互界面设计所要追求的最终目标。

2.3 安全稳定性原则

设计师在设计产品界面的时候, 需要全面的、综合的考虑到用户在使用时可能出现的种种问题, 在保证出错率较低的情况下设计方案解决此类问题。例如, 用户在进行操作时, 面临可能出现的各种问题, 能有选择的余地, 通过有效的信息提示, 利用自身经验作出有利自己的合理选择, 在因选择错误提示而产生较为严重的故障时, 能有相应的补救措施, 使系统回到正常状态。

3 中国目前人机交互界面设计的发展状况

人机交互界面设计在全世界范围内相关产业中都占据着举足轻重的地位。由于我国人口众多, 成为了人机界面的一个大的市场, 尽管我国对其需求量非常庞大, 但是, 在页面设计技术领域离世界水平还有很大的差距, 近些年来, 随着设计公司在实践中的不断积累, 我国的人机界面设计技术取得的较大的突破, 出现在了许多之前不运用人机界面的产业中。整个产业一副欣欣向荣的“美景”。这充分证明人机交互界面将在全世界得到发展和应用。它给人们的生活带来了极大地便利, 成为人与机器交流的一种媒介, 人们不用费尽心思去学习枯燥乏味的机器语言。这会使越来越多的人开始使用高级计算机。由于这样庞大需求, 人机交互界面的设计会发生大的变革, 使其更加贴近人们的工作、生活、学习。

4 提高人机交互界面在产品可用性中效果的途径

1) 提高人机交互界面产品的可用性。利用简单且行之有效的标准对页面进行设计, 使其具有让用户在使用产品时的快速响应性和容错纠错性。2) 提高交互界面的灵活性, 不同的社会群体使用产品时的需求有很大的差别, 只有具有灵活性的交互界面, 才能满足其需求。这也提高了产品的可用性, 我们可以在众多的页面中选择自己喜欢的用户界面, 不适合自己的界面我们可以删除或者隐藏起来。3) 提高交互界面的稳定可靠性。在各种产品的设计中, 设计师可以将交互界面引入其中, 产品将充分融合交互界面的功能, 发挥其所有价值。使用户简单高效、快速稳定的使用产品并保证其安全性。[3]

5 人机交互界面设计在产品可用性中的发展前景

有许多的设计公司在进行日常工作的时候, 非常注重用户的体验、习惯、选择偏好等方面的问题, 并进行数据收集和分析研究, 以求设计的产品达到用户的需求。但是设计师在进行人机交互界面设计的时候可能会陷入一个误区, 就是过分考虑产品的外观, 而不是产品的功能, 这样违背了用户的真正需求, 很难得到用户的认可, 这需要设计师们格外注意。另外, 未来科技更加发达, 用户可以自己利用网络找到相关信息, 并对其进行探究, 布置属于自己的界面。时间为人机交互界面的发展提供了无限种可能。

6 结论

人类历史上产品设计的重大突破便是人机交互界面的产生、发展、延续、它将图像、语音、视频等融入其中, 提高了产品的实用性和可用性。产品的未来发展和其市场前景是由产品的可用性决定的。可利用有效的手段来提升产品的可用性, 结合时代主题环境保护、回归大自然的思想, 将使用产品的方法创新, 以达到用户正确引导产品发展方向的目的。从认知心理学和人机学的角度上优化产品操作方式。谋求产品可用性提升的最高目标。产品可用性将会受到人机交互界面的影响, 由此可见, 未来人们生活中会出现更多形式的融合人机交互界面理念的产品, 形成新的高科技产品, 引领人们走向更美好的未来。

参考文献

[1]韦燕.人机交互设计在手机终端上的应用[J].信息与电脑:理论版, 2015, 20:81-83.

[2]刘颖.人机交互界面的可用性评估及方法[J].人类工效学, 2002, 2:35-38.

人机交互才刚刚开始 篇11

中国正在成为智能终端的消费大国。根据研究机构Counterpoint Research的数据，作为全球最大智能手机市场的中国，目前仍在以每年19%的增速快速发展。伴随智能手机的普及，帮助人机实现高效交互的触控技术已经融入人们的日常生活，而可穿戴设备、物联网、车联网等概念的逐渐落地，让市场对人机交互技术的发展前景有了更多期待。Synaptics公司高级副总裁Bret Sewell认为，人机交互有很多全新领域需要探索，那些能够帮助消费者建立优质体验的技术最终将脱颖而出。

C：可穿戴设备、物联网、车联网等概念的逐渐落地对于触控技术意味着什么？触控技术的发展又面临了哪些挑战？

S：触控技术是目前最为成功的人机交互技术，可穿戴设备、物联网和车联网等概念的落地，可以让触控技术拥有更广泛的应用领域。这些设备都涉及到人对设备的控制以及人和设备之间的交互，这就给触控技术提供了很大的发挥空间。但是巨大且增长迅猛的市场只是一个方面，触控技术还面临着不小的挑战，这个市场的竞争非常激烈。另外，移动设备主要的增长潜力目前集中在中低端市场，这部分市场显然对成本更加敏感，因此触控技术公司也面临着较大的成本压力，我们的客户、合作伙伴会不断要求用更具性价比的方式来实施触控技术。从这个方面来讲，触控技术虽然取得巨大成功，但是人机交互新技术的研发也势在必行。

C：在触控技术被人们广泛接受之后，还有哪些人机交互技术值得期待？

S：在人机交互技术方面，目前业界仍在进行多方面的探索和尝试，但生物识别技术和手势控制技术是目前最值得期待的技术。生物识别是以人的生命体征作为识别依据，包括指纹、虹膜、面部，乃至眼睛当中的血管，它们都有可能帮助智能终端设备验证用户本人的身份。当云服务被人们更加广泛地采用时，生物识别技术将帮助我们更方便和安全地登录到云端账号。在不久的将来，生物识别技术将使我们不需要再随身携带信用卡、钱包或者现金这些东西，所有的信息都将与我们自身的生命体征绑定。除此之外，结合高保真影像技术的使用，手势控制技术同样具有非常好的应用前景。

C：为什么手势控制技术拥有很好的应用前景？

S：手势控制技术是近年来我们非常感兴趣的一个人机交互技术，它的应用场景非常多。例如，目前汽车影音系统的控制通常是由操作几个机械式按钮完成，开车时这样的控制系统不是非常安全，如果可以通过手指往上或者往下来选择要播放的CD，就可以让驾驶员更加方便和安全地进行控制。在公共场所中，一些为公众提供公共内容服务的显示屏同样可以采用这项技术，如果所有人都需要用手去触摸显示屏，就会带来人体卫生和显示屏清洁的问题，通过手势去控制能避免这些问题的发生。

C：随着小米等品牌的崛起，中国正在成为智能终端的品牌大国。如何看待中国市场？怎么应对这个市场正在发生的变化？

S：我们确实注意到有越来越多的中国公司加入这个市场，这意味着更多的创新，消费者也由此能够获得更多的选择。中国有着非常强的工程能力、制造能力以及产品开发设计的能力，这对于我们来说是非常重要的。针对这个变化，类似Synaptics这样的公司就需要做出一些积极的调整：首先要对这个市场更加重视，加大对于中国市场的人员投入；其次需要跟合作伙伴更加紧密地合作，我们拥有一些最新的理念和技术，通过与中国伙伴共同创新，帮助它们在产品中实现更多的功能和更优的性能；另外中国市场还有一个特点，那就是除了OEM厂商，一些国外设计公司以及增值服务商在这个行业中还发挥着非常重要的作用，所以我们还需要跟这两类公司进行更多的沟通，开展密切的合作。（采访：王水）

操控设备人机界面设计 篇12

用户和机器之间存在一个面, 这个界面被称作为人机界面, 引为人与产品的交互关系。也就是说机器的运行状态通过界面操作和显示系统传递给用户, 实现从机器到用户的信息传输。产品的用户界面包括产品外观、可视性操作、产品说明和品牌标识的应用。

人机界面中的“人”是指作为工作主体的人, 包括使用者、决策人员、操作人员等。人机界面中的“机”是指人所控制的一切对象的总称, 包括人操作和使用的一切工具和工程系统。笔者以大型设备单晶炉手持操控器这一典型的工业用生产设备为例展开研究, 生产制造业为了追求经济利益, 往往只注视产品功能性而忽略了产品外观设计的宜人性。

设计改良的对象为原厂提供的T80A手操器, 该手操器用于操控单晶硅锅炉生产, 从外观上将整个手操器界面可以分三大区域 (图1) :上方显示器件、按钮操控区、手柄持握部位。公司为节省成本将设计的内部元件直接安装入通用机壳来使用的。但其界面表意不明确, 不能给使用者一个舒心的使用感受更没能实现优良的用户沟通。

一、操控设备人机界面特性

方便良好的操作界面会降低操使用者的误操作, 简易可视性的操作界面会使人与产品之间的情感体验互动变得更积极, 产品操作变得更直观有趣吸引消费者。界面设计不合理就会导致用户操作事故, 严重影响系统运行的安全与稳定, 同时对操作人员造成心理或生理上的伤害。因此分析研究人机界面设计的合理程度就显得十分必要, 操控设备具有以下几个特性。

1. 高准确性。

作为重工业生产领域的操控设备在执行任务时不允许出现任何小的失误。由于操控设备属于系统元件是整个操作系统的一端, 只有保证了产品的准确性, 才能保证设备系统的准确性。

2. 良好的宜人性。

在重型加工作业环境中长时间工作容易使操作者产生不良情绪, 尤其一些涉及生产安全的加工制造企业, 良好的用户操作体验会简单、明确的传达信息同时减少记忆负荷, 此外舒适的外观形态都会体现良好的宜人性。

3. 适用范围广。

操控设备具有高可靠性、高稳定性和高安全性且应用范围广的显著特点, 它所传递出的信息能否可靠地被使用者接收并且准确的反馈, 直接影响其工作效率和操作的舒适性。该手操器设计是单晶炉的附属设备, 属于低批量操控设备设计, 专业化强并与生产安全紧密相关。设计者在设计操控设备时需要谨记用户界面、用户输入硬件 (如触摸屏、键盘、按钮) 、处理元件、电源系统、模制塑料零件等部件之间的相互作用。

二、操控器人机界面分类及设计原则

界面可以分为软界面和硬界面, 软界面是指软件界面, 就是计算机系统中与用户交流的接口通道, 是显示屏看到的计算机显示屏幕的交互界面设计;硬界面则是指硬件界面, 是客观的操控接触面, 是人机交流的媒介, 体现人与产品的交互关系, 亦称用户界面。在产品设计领域我们重点研究硬件界面应用。硬件界面的设计原则有以下几点。

1. 操控设备外观尺度与比例的设计原则。

操控设备通常分控制区和持握区, 运用“黄金分割”的原则安排各部件, 线条的分割需体现规则和秩序, 同时设备表面忌转折面过多, 一方面防积存污垢另外减免对手掌心的过度施压, 简洁和稳定感的造型更能突显设备的严谨、可靠性。

2. 操控设备控制面板的布置原则。

操控设备控制面板长宽尺度应该按手掌尺寸、视线范围的操作要求进行设计。如显示屏幕和操作按键的设计, 尤其是按钮应按使用中功能不同区域进行划分, 比如单晶炉操控器应根据功能需求不同, 进行大小、形状、类别及位置的设计。例如可以利用三角形本身的形状特征结合功能需求强化了方向指示性 (图2) , 合理的操控面板会提高工人的认知度。

3. 操控设备外观色彩的设计原则。

色彩作为产品设计构成中极为重要的构成因素, 任何产品, 光靠良好的性能、美观的造型是不够的, 其色彩也非常重要。首先, 产品的主色调必须根据产品功能来决定;其次, 应该考虑到改产品使用的环境和气候条件、温度等因素。另外, 还要注意产品的形状、质地与色彩的统一。比如空调一般不太适合用纯暖色, 若选用纯度高的暖色往往给人一种制冷效果特差的感觉。

根据说设计的产品属性来选用合适的色彩系统, 为了使应使操作者在工作时保持平和的情绪和愉悦的心情, 在色彩应用上不宜过沉闷, 也不于刺激与兴奋。一般此类工业产品需注重安全色的应用。多用黑白色配以安全色, 具有适当的对比效果。此外还可以利用色彩来对设备形态进行修正达到视觉上的稳定性, 利用分割错觉调整视觉上的尺寸比例感觉, 达到视觉上的平衡增强产品的重量感。我国标准规定的安全色为红色、黄色、蓝色、绿色四种, 并规定黑、白两种色为对比色。安全色的四种颜色具有以下特性:红色:醒目明显, 能使人产生兴奋感和刺激性。辨认度很高, 所以用其表示危险、禁止和紧急停止的信号。但容易使人神经紧张, 有不安感。黄色:黄色是明度最高的颜色, 比红色更高, 黄色与黑色组成的条纹是视认性最高的色彩, 特常用作警告信号。蓝色:注目性和视认性虽然都不高, 但与白色配合使用会产生较好效果, 因此适合用作指令标志的颜色。绿色:绿色是环保、年轻的代表, 具有舒适、安静、安全等的心理效应, 所以用作提示安全的信息。

4.

另外, 还有很多影响因素, 如工作环境与安排、人体因素的设计、物理空间与安排、照明、环境气氛、噪音和运动影响等。

三、结语