基于觸屏設(shè)備的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)研究

□秦 征

（西京學(xué)院 陜西 西安 710123）

基于觸屏設(shè)備的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)研究

□秦 征

（西京學(xué)院 陜西 西安 710123）

一般針對(duì)手勢(shì)或是語(yǔ)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(fù)雜的情況，所以進(jìn)一步提出基于觸摸操作的人機(jī)協(xié)作的操作方法，借助這種較為自然的方式實(shí)現(xiàn)人機(jī)的交互。其中涉及到的硬件基礎(chǔ)主要有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，觸摸屏設(shè)備以及雙目攝像機(jī)等，主要是在Android版本的框架之內(nèi)實(shí)現(xiàn)人機(jī)遠(yuǎn)程的交互界面，通過(guò)雙目攝像機(jī)獲得的圖文圖像借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊將其顯示在觸摸屏的移動(dòng)設(shè)備上，在有實(shí)際用戶在二維界面上通過(guò)觸摸進(jìn)一步給出目標(biāo)的三維坐標(biāo)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人操作作業(yè)，大量實(shí)驗(yàn)證明這種界面可以支持用戶像玩游戲一樣達(dá)到對(duì)機(jī)器人的控制以及完成預(yù)設(shè)的任務(wù)，提高人機(jī)互動(dòng)的可操作性與準(zhǔn)確性。

人機(jī)界面；觸屏設(shè)備；設(shè)計(jì)

1 基礎(chǔ)的硬件結(jié)構(gòu)一直是人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)的重要組成部分

一般而言人機(jī)的交互界面中，整個(gè)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(wù)器，機(jī)器物件是其終端服務(wù)器的主要承載著，由整個(gè)機(jī)械的本體設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)機(jī)器運(yùn)作的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，和最為關(guān)鍵的觀察操作的環(huán)境的攝像機(jī)充當(dāng)?shù)氖菣C(jī)器物件的雙眼功能。這是一些主要的重要設(shè)備，同時(shí)還伴有一些其他性的輔助性設(shè)備。對(duì)于機(jī)器物件實(shí)現(xiàn)像人一樣的操作功能還有賴于借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的觸屏通訊對(duì)機(jī)器物件的遠(yuǎn)程指揮操作。其中觸屏式設(shè)備的作用對(duì)是對(duì)機(jī)械物件現(xiàn)場(chǎng)操作的的相關(guān)信息反饋回來(lái)，呈現(xiàn)在觸屏設(shè)備的圖面上，針對(duì)反饋回來(lái)的信息可以方便后臺(tái)的操作人員針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作的情況對(duì)遠(yuǎn)程機(jī)器物件實(shí)施操控，借助在觸屏平面上輸入相關(guān)的控制指令，達(dá)到對(duì)機(jī)器物件的控制。同時(shí)借助觸屏設(shè)備還可以很方便的實(shí)施一些較為特殊性的操作控制。不難理解無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的通訊功能就是為了方便的實(shí)現(xiàn)人對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的操作機(jī)器物件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，同時(shí)還負(fù)責(zé)控制現(xiàn)場(chǎng)各種信息傳輸與反饋，方便操作人員具體了解現(xiàn)場(chǎng)操作的情況，及時(shí)做出恰當(dāng)準(zhǔn)確的決策，一般進(jìn)行傳輸?shù)闹饕獌?nèi)容是大部分是現(xiàn)場(chǎng)操作的視屏信息，這種情況下的傳輸對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)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(cuò)誤的預(yù)判，所以盡可能的保持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)高質(zhì)量的工作運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。最后機(jī)器物件主要是進(jìn)行執(zhí)行任務(wù)的操作執(zhí)行者，結(jié)合終端遠(yuǎn)程發(fā)過(guò)來(lái)的控制信息，獨(dú)立完成執(zhí)行任務(wù)的同時(shí)，還需要對(duì)周邊的現(xiàn)場(chǎng)施工操作環(huán)境進(jìn)行監(jiān)督收集，再將其內(nèi)容發(fā)送回遠(yuǎn)程終端控制處，為后臺(tái)的指揮人員進(jìn)行下一步的戰(zhàn)略部署提供切實(shí)可行的戰(zhàn)略依據(jù)。

2 關(guān)鍵性技術(shù)在人機(jī)交互界面中的重要作用

2.1 雙目的視覺(jué)技術(shù)

這一技術(shù)的應(yīng)用主要是為了較為準(zhǔn)確的獲得目標(biāo)的三維坐標(biāo)信息，需要準(zhǔn)備兩臺(tái)性能較好以及運(yùn)行比較穩(wěn)定的攝像機(jī)，放置在平行平面上，對(duì)攝像機(jī)實(shí)施安裝與固定，確定兩臺(tái)攝像機(jī)之間的焦距與基線，一般對(duì)于焦距與基線這兩個(gè)參數(shù)的具體確定可以通過(guò)雙目攝像機(jī)的標(biāo)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(dǎo)的標(biāo)定算法，比較科學(xué)合理。之后再進(jìn)一步計(jì)算出空間點(diǎn)在兩個(gè)攝像機(jī)成像平面上的投影圖像坐標(biāo)與像素點(diǎn)，從而計(jì)算出所對(duì)應(yīng)實(shí)物的具體三維坐標(biāo)，并最終以數(shù)組的形式將信息存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中[2]。需要注意的是之所以選擇兩個(gè)型號(hào)性能一樣的雙目攝像機(jī)，就是盡可能保證實(shí)現(xiàn)兩個(gè)實(shí)際參數(shù)較為接近的攝像頭，集成過(guò)約束裝配在一個(gè)箱體上并進(jìn)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(dòng)，而影響雙目攝像頭發(fā)生結(jié)構(gòu)的變化，使其盡可能的保證通過(guò)雙目攝像頭，得到的標(biāo)定外部參數(shù)的真實(shí)有效性。

2.2 提取目標(biāo)的三維坐標(biāo)

在機(jī)器人物件視野的范圍內(nèi)，用戶進(jìn)行點(diǎn)取具體目標(biāo)的操作時(shí)，系統(tǒng)就自動(dòng)可以通過(guò)對(duì)該點(diǎn)以及該點(diǎn)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(jìn)行區(qū)分分割，將分割開(kāi)的圖像像素坐標(biāo)投射到景深圖像的區(qū)域之內(nèi)，從而得出該區(qū)域的實(shí)際深度值，進(jìn)一步得出所獲取目標(biāo)的三維坐標(biāo)信息。

結(jié)束語(yǔ)

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(shí)際映射，但是通過(guò)利用雙目攝像機(jī)，可以盡可能的將二維圖像中的局部三維信息，進(jìn)一步得到景深圖像，以比較自然的方式實(shí)現(xiàn)二維界面上的空間目標(biāo)選取，更進(jìn)一步的提高了人機(jī)進(jìn)行交互的效率。實(shí)現(xiàn)我國(guó)人機(jī)交互水平提升的同時(shí)，更大限度上的發(fā)揮人機(jī)交互在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。

[1]劉佰鑫,劉成良,貢亮.基于觸屏設(shè)備的人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)[J].機(jī)電一體化,2015,21(4):45-47.

[2]趙漢武,趙會(huì)珍,楊佳.便攜式檢測(cè)設(shè)備的觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計(jì)[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)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(xué)院，機(jī)電一體化專業(yè)。

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