人机交互十讲

本书聚焦人机交互这一多学科交叉领域，注重实践问题与应用导向，结合丰富的教学案例，内容紧贴前沿
动态。由活跃在科研与教学一线的专家执笔，分享宝贵经验与思考，具有较高的学术与实践参考价值。

在现代社会中，利用通信、计算机等信息处理技术进行社会活动是人们日常生活的一部分。因此，在人与计算机等机器之间连接一座桥梁至关重要，而研究人与机器的相互关系和相互影响的人机交互技术已成为现代信息技术、人工智能等领域中的热门研究方向。本书从十个方向全面阐述人机交互领域的重点理论知识、前沿热点技术，引导读者系统、全面、深入地了解人机交互的关键研究方向和未来发展趋势。本书适合作为高等院校计算机科学与技术、软件工程等专业一年级研究生或高年级本科生学习人机交互的教材，也适合作为人机交互领域研究人员和从业人员的参考书。

喻纯，清华大学计算机系副研究员，现任CCF人机交互专委会委员，中国图象图形学学会人机交互专委会副主任。研究方向是人机交互，其研究围绕人机交互自然性的计算原理和优化方法开展，具有重要的理论和实际应用价值。

目　录<br /><br /><br /><br />丛书序<br /><br />“十讲”序<br /><br />前言<br /><br /><br />第1讲　智能文本输入<br />1.1　引言/2　<br />1.1.1　人机界面的发展/2　<br /><br />1.1.2　文本输入/3　<br />1.2　提升贝叶斯方法的计算精度/8　<br />1.2.1　引言/8　<br /><br />1.2.2　建模超小全键盘上的打字模式/9　<br /><br />1.2.3　评测高精度贝叶斯算法的输入效果/15　<br />1.3　针对模糊输入语义的计算方法/18　<br />1.3.1　引言/18　<br /><br />1.3.2　COMPASS:设计与实现/19　<br /><br />1.3.3　文本输入性能评测/26　<br />1.4　小结/28　<br />参考文献/29　<br /><br />第2讲　笔式交互<br />2.1　引言/34　<br />2.2　笔式用户界面/35　<br />2.3　纸笔隐喻与笔式用户界面范式/38　<br />2.4　笔式交互设备/46　<br />2.4.1　笔式交互设备的硬件基础/47　<br /><br />2.4.2　手持计算设备和电子白板/49　<br /><br />2.4.3　平板计算机/50　<br /><br />2.4.4　智能笔/50　<br />2.5　笔式用户界面模型/51　<br />2.5.1　eGOMS模型/51　<br /><br />2.5.2　基于分布式认知的扩展资源模型/52　<br /><br />2.5.3　基于混合自动机的交互模型/53　<br /><br />2.5.4　笔式交互原语模型/56　<br />2.6　笔迹绘制与识别/59　<br />2.6.1　数字笔迹/59　<br /><br />2.6.2　笔迹绘制/59　<br /><br />2.6.3　笔迹的结构分析与识别/61　<br /><br /><br /><br /><br />2.7　笔式用户界面的主要支撑技术/62　<br />2.7.1　笔手势交互/62　<br /><br />2.7.2　笔式菜单与按钮/63　<br /><br />2.7.3　基于笔的三维交互/63　<br /><br />2.7.4　草图用户界面/64　<br />2.8　笔式用户界面的应用/65　<br />2.9　小结/66　<br />参考文献/67　<br /><br />第3讲　触觉交互<br />3.1　引言/72　<br />3.2　人类触觉感知机理/73　<br />3.2.1　人类如何感知到触觉/73　<br /><br />3.2.2　触觉感受器/74　<br /><br />3.2.3　人类的运动觉和本体觉感受器/76　<br /><br />3.2.4　触觉信息的传导与加工/77　<br /><br />3.2.5　触觉感知的心理物理学/79　<br /><br />3.2.6　人体触觉感知的生理特性/82　<br />3.3　触觉反馈设备/84　<br />3.3.1　桌面式反馈设备/84　<br /><br />3.3.2　可穿戴触觉交互设备/89　<br /><br />3.3.3　屏幕式纹理触觉反馈/95　<br /><br />3.3.4　振动触觉反馈/100　<br /><br />3.3.5　空中触觉/107　<br /><br />3.3.6　混合触觉系统/108　<br /><br />3.3.7　应用/109　<br />3.4　小结/115　<br />参考文献/115　<br /><br />第4讲　可穿戴计算<br />4.1　引言/126　<br />4.2　可穿戴计算介绍/126　<br />4.2.1　可穿戴的基本概念/126　<br /><br />4.2.2　为什么计算要可穿戴/127　<br /><br />4.2.3　如何学习可穿戴计算技术/128　<br />4.3　智能手表与手环/129　<br />4.3.1　概述/129　<br /><br />4.3.2　软硬件系统结构/133　<br /><br />4.3.3　主要传感器/136　<br /><br />4.3.4　健康功能与应用/137　<br />4.4　织物电子与智能服装/141　<br />4.4.1　织物电子与智能服装的定义/141　<br /><br />4.4.2　织物传感器分类/142　<br /><br />4.4.3　智能织物交互方式/144　<br /><br />4.4.4　智能服装的种类/145　<br /><br />4.4.5　基于超声波距离检测的智能语音导盲服/148　<br />4.5　小结/155　<br />参考文献/156　<br /><br />第5讲　无障碍技术<br />5.1　引言/160　<br />5.2　无障碍基础/160　<br />5.2.1　什么是无障碍/160　<br /><br />5.2.2　残障的定义与分类/162　<br /><br />5.2.3　残障的医疗模型与社会模型/166　<br />5.3　如何设计无障碍技术/167　<br />5.3.1　了解残障人士的需求/167　<br /><br />5.3.2　学术界中先进的无障碍技术/170　<br />5.4　如何评估无障碍技术/194　<br />5.5　通用设计/194　<br />5.5.1　通用设计的定义/194　<br /><br />5.5.2　通用设计原则/195　<br /><br />5.5.3　通用设计的意义/196　<br />5.6　小结/196　<br />参考文献/197　<br /><br />第6讲　数据可视化导论<br />6.1　引言/208　<br />6.1.1　什么是数据可视化/208　<br /><br />6.1.2　为什么需要数据可视化/209　<br /><br />6.1.3　怎么对数据可视化/212　<br /><br />6.1.4　如何评估数据可视化/216　<br /><br />6.1.5　怎样学习数据可视化/216　<br />6.2　数据可视化设计/218　<br />6.2.1　基本设计准则/218　<br /><br />6.2.2　信：设计可信的可视化/219　<br /><br />6.2.3　达：快速表达数据中的信息/223　<br /><br />6.2.4　雅：设计美观的可视化/230　<br />6.3　数据可视化中的交互与动画/231　<br />6.3.1　可视化交互范式/232　<br /><br />6.3.2　基本交互类型/234　<br /><br />6.3.3　可视化中的动画/243　<br />6.4　针对不同类型数据的可视化技术/246　<br />6.4.1　面向多维度数据的可视化/246　<br /><br />6.4.2　面向图数据的可视化/253　<br />6.5　可视化的评估方法/258　<br />6.5.1　基本评估方法/258　<br /><br />6.5.2　受控用户实验/259　<br />6.6　小结/267　<br />参考文献/268　<br /><br />第7讲　社会计算<br />7.1　引言/270　<br />7.2　社会计算的主要研究问题/272　<br />7.2.1　用户贡献激励/272　<br /><br />7.2.2　促进用户承诺的问题/273　<br /><br />7.2.3　规范用户行为的问题/274　<br /><br />7.2.4　处理新用户的问题/275　<br /><br />7.2.5　创建新社区生态的问题/276　<br />7.3　社会计算常用理论/277　<br />7.3.1　活动理论/277　<br /><br />7.3.2　行动者网络理论/278　<br /><br />7.3.3　社会半透明理论/279　<br /><br />7.3.4　组织理论/280　<br /><br />7.3.5　分布式认知理论/281　<br /><br />7.3.6　实践理论/282　<br /><br />7.3.7　实践社区理论/283　<br /><br />7.3.8　协调理论/284　<br /><br />7.3.9　媒体丰富性理论/285　<br /><br />7.3.10　意义建构理论/286　<br /><br />7.3.11　社会助长与社会堕化理论/287　<br />7.4　社会计算研究方法/288　<br />7.4.1　定量方法/288　<br /><br />7.4.2　定性方法/296　<br /><br />7.4.3　混合方法/300　<br />7.5　经典社会计算平台与应用/300　<br />7.5.1　在线论坛/302　<br /><br />7.5.2　社交媒体/303　<br /><br />7.5.3　并行生产/304　<br /><br />7.5.4　众包/305　<br /><br />7.5.5　在线问答/306　<br /><br />7.5.6　公众科学/307　<br />7.6　社会计算发展的新方向和新趋势/308　<br />7.7　小结/309　<br />参考文献/310　<br /><br />第8讲　虚拟现实与增强现实技术<br />8.1　引言/326　<br />8.1.1　虚拟现实连续体的基本概念/326　<br /><br />8.1.2　有形用户界面/328　<br /><br />8.1.3　虚拟现实技术/331　<br /><br />8.1.4　增强现实技术/335　<br /><br />8.1.5　增强虚拟技术/337　<br /><br />8.1.6　虚拟现实/增强现实的应用/340　<br />8.2　虚拟现实/增强现实的典型系统/347　<br />8.2.1　虚拟现实/增强现实系统的体系结构/347　<br /><br />8.2.2　虚拟现实/增强现实系统的主要硬件/347　<br /><br />8.2.3　基于桌面显示的虚拟现实系统/354　<br /><br />8.2.4　基于投影的虚拟现实系统/354　<br /><br />8.2.5　基于头戴式显示器的虚拟现实系统/356　<br />8.3　虚拟现实/增强现实中的一些技术与进展/358　<br />8.3.1　虚拟现实/增强现实中的三维立体显示技术/358　<br /><br />8.3.2　虚拟现实/增强现实的中新型近眼显示技术/364　<br /><br />8.3.3　同步混合现实技术/365　<br /><br />8.3.4　与头戴显示相容的手势交互技术/367　<br /><br />8.3.5　用于空间定位的SLAM技术/369　<br />8.4　小结/370　<br />参考文献/371　<br />ⅩⅦ<br />ⅩⅧ<br /><br />第9讲　人与机器人交互<br />9.1　引言/374　<br />9.2　人与机器人交互的起源与发展/374　<br />9.3　人与机器人交互的理论基础/376　<br />9.3.1　“机器人是社会行动者”范式/377　<br /><br />9.3.2　恐怖谷理论/377　<br /><br />9.3.3　人人交互理论/378　<br /><br />9.3.4　准社交关系理论/379　<br />9.4　人与机器人交互的研究内容/380　<br />9.4.1　用户研究/381　<br /><br />9.4.2　交互技术研究/382　<br /><br />9.4.3　交互设计研究/383　<br /><br />9.4.4　系统性交互研究/384　<br /><br />9.4.5　交互理论和方法/385　<br />9.5　人与机器人交互设计/385　<br />9.5.1　设计目标/385　<br /><br />9.5.2　从“工业设计”到“角色设定”<br />（机器人形态设计）/386　<br /><br />9.5.3　交互设计步骤/387　<br /><br />9.5.4　行为设计/391　<br />9.6　机器人的类型/393　<br />9.6.1　工业机器人/393　<br /><br />9.6.2　服务机器人/394　<br /><br />9.6.3　社交机器人/395　<br /><br />9.6.4　类人机器人/396　<br /><br />9.6.5　集群机器人/397　<br /><br />9.6.6　其他种类的机器人/397　<br />9.7　机器人智能交互/399　<br />9.7.1　机器人的智能/399　<br /><br />9.7.2　情感与社交智能/405　<br /><br />9.7.3　协作与团队合作/411　<br />9.8　人与机器人交互的应用/412　<br />9.8.1　产业部署/412　<br /><br />9.8.2　服务领域/412　<br /><br />9.8.3　社交应用/416　<br />9.9　小结/417　<br />参考文献/417　<br /><br />第10讲　元宇宙：交互技术的未来<br />10.1　引言/422　<br />10.2　元宇宙概述/424　<br />10.2.1　元宇宙的社区/424　<br /><br />10.2.2　代表性元宇宙探索项目/427　<br /><br />10.2.3　探索元宇宙的意义/432　<br />10.3　Web3社区：元宇宙的数字基石/433　<br />10.3.1　区块链技术/433　<br /><br />10.3.2　基于区块链的数字资产与身份/436　<br /><br />10.3.3　围绕Web3的元宇宙生态/437　<br />10.4　群体创作社区：元宇宙创作生态/441　<br />10.4.1　回溯用户生成内容的历史/441　<br /><br />10.4.2　用户生成内容的分类/442　<br /><br />10.4.3　用户内容生成的方式与技术/443　<br />10.5　全真互联网社区：沉浸式交互体验/449　<br />10.5.1　体验沉浸/449　<br /><br />10.5.2　社交沉浸/451　<br />10.6　小结/453　<br />参考文献/454　<br />ⅩⅨ<br />ⅩⅩ<br />