单摄像头TUI下的场景规划交互技术与应用

本文主要探讨了在单摄像头环境下，基于桌面Tangible User Interface (TUI) 的场景规划系统中的交互技术。TUI 是一种将实体物体与计算机系统进行互动的方式，它扩展了传统图形用户界面（GUI）的概念，允许用户通过触摸、抓取和操纵物理对象来与数字环境交互。 首先，作者针对单摄像头条件下的桌面TUI，划分出了四种具有不同场景语义的用户界面操作实物，这包括但不限于对象选择、动作执行、信息查看和操作调整等，每种场景对应特定的功能和交互方式。通过对这些通用交互任务的深入分析，构建了一个支持这四类语义的三层系统设计框架，旨在优化用户体验和系统效率。 接着，作者考虑了场景规划系统自身的特性和局限，设计了四种承载场景语义的标记系统，例如，可能使用可识别的符号、颜色或纹理来代表不同的功能类别。并提出了相应的标记任务分配策略，确保用户可以直观地理解和操作这些标记，提高交互的直观性和易用性。 针对大场景与小视域之间的视觉挑战，文中引入了Paddle技术，提出了动态比例空间的概念，使用户可以根据需要缩放和调整虚拟空间的大小，以适应不同的视场需求。此外，还讨论了动态成组功能，即允许用户通过手势或触觉组织和管理多个实体，以及遮挡处理技术，处理实体间的重叠和隐藏问题，以增强空间感知。 认知心理学原理在交互设计中也起到了关键作用，文章介绍了时空复用交互技术，即利用用户的时间和空间认知能力，通过智能预测和自动调整来优化交互流程，减少用户的认知负担。例如，系统可以根据用户的行为习惯提前预加载相关操作，或者根据用户的视线动态显示相关信息。 最后，作者开发了一套基于TUI的交互工具箱，集成了上述各种交互技术，并对其进行了实际应用验证。通过用户测试和评估，验证了这些技术的有效性和实用性，证明了它们能够显著提升基于TUI的场景规划系统的交互体验和工作效率。 本文对基于TUI的场景规划系统中的交互技术进行了深入研究，从场景语义划分、标记设计到交互技术的创新，展示了TUI如何通过物理世界与数字世界的融合，提供更为自然、高效和直观的交互方式。这对于未来人机交互设计和智能环境的发展具有重要意义。