發(fā)布時間：2018-05-30 23:36

  本文選題：增強(qiáng)現(xiàn)實 + 上下文感知�。� 參考：《北京理工大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：隨著移動互聯(lián)網(wǎng)和移動智能終端的高速發(fā)展,近年來人們越來越多的使用移動應(yīng)用程序處理日常事務(wù)�；诘乩砦恢眯畔⑻峁┓⻊�(wù)的應(yīng)用以其時效性和便捷性成為最受歡迎的移動應(yīng)用之一,其中增強(qiáng)現(xiàn)實類瀏覽器具有將后臺信息疊加到實景環(huán)境中以提供虛實融合的增強(qiáng)信息的特點(diǎn),將人機(jī)交互方式由鍵盤鼠標(biāo)在二維屏幕上的指令轉(zhuǎn)變?yōu)轶w感控制在三維空間的操縱,在其推出后迅速得到了人們的認(rèn)可。最新的研究成果表明增強(qiáng)現(xiàn)實服務(wù)在吸引用戶極大關(guān)注的同時卻出現(xiàn)了使用頻率低和使用時間短的狀況,現(xiàn)實中表現(xiàn)為增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器安裝率高而使用率低的矛盾,其內(nèi)在原因在于開發(fā)者對人因問題的忽視導(dǎo)致瀏覽器在設(shè)計階段就存在缺陷。本文針對移動增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器的構(gòu)建和優(yōu)化方法開展了深入系統(tǒng)的研究工作,旨在基于光電信息、圖像處理、認(rèn)知科學(xué)、設(shè)計心理學(xué)和人機(jī)交互等學(xué)科的理論構(gòu)建新型移動增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器系統(tǒng),并通過迭代設(shè)計不斷優(yōu)化瀏覽器的性能,研究成果有助于解決當(dāng)前制約移動增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器普及應(yīng)用的諸多人因問題,可以顯著改善用戶的交互體驗。本文的主要研究工作包括:1.針對當(dāng)前增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器中由于標(biāo)簽使用不當(dāng)阻礙用戶認(rèn)知操作的問題,提出了一種分場景推送上下文感知服務(wù)的方法。該方法根據(jù)用戶尋找興趣點(diǎn)并檢索內(nèi)容的認(rèn)知流程劃分場景,采用上下文感知四層服務(wù)框架分別創(chuàng)建了三個場景的功能模塊,基于詞匯樹的海量場景識別算法和基于BRISK特征的跟蹤注冊算法實現(xiàn)了場景中興趣點(diǎn)的精確識別與實時跟蹤,最后通過關(guān)聯(lián)三個場景模塊構(gòu)建了完整的移動增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明,與同類瀏覽器相比,基于上述方法設(shè)計的移動增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器系統(tǒng)在分類準(zhǔn)確度上平均提高了13%,用戶對系統(tǒng)預(yù)測效果的平均滿意度提高了26%。2.為了解決當(dāng)前移動增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器中由于設(shè)計偏差導(dǎo)致人為失誤的問題,提出并實現(xiàn)了一種新型數(shù)據(jù)可視化與交互設(shè)計流程。首先在分析用戶需求并比較增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器與傳統(tǒng)瀏覽器不同的基礎(chǔ)上將需求轉(zhuǎn)化為任務(wù),然后將抽象信息可視化為數(shù)據(jù)視圖,采用概覽與細(xì)節(jié)相結(jié)合的方法對視覺元素進(jìn)行布局,通過將距離概念引入基于角度的標(biāo)簽投影計算實現(xiàn)了可視化界面的增強(qiáng)現(xiàn)實顯示,之后使用漸進(jìn)式交互法組織離散的數(shù)據(jù)視圖并生成交互界面,最終通過對瀏覽器原型的三次迭代設(shè)計解決了評測過程中發(fā)現(xiàn)的人為設(shè)計錯誤。對比測試實驗結(jié)果表明,采用該方法設(shè)計的移動增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器系統(tǒng)在兩項測試任務(wù)中的任務(wù)負(fù)擔(dān)指數(shù)總體得分高于已有的增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器約10個百分點(diǎn),同時在時間需求和受挫程度兩項指標(biāo)上顯著降低了用戶的認(rèn)知負(fù)擔(dān)。3.針對如何解決用戶在體驗層中加深對興趣點(diǎn)認(rèn)知這一關(guān)鍵技術(shù)問題,提出了一種基于心智模型理論的新型虛實混合式移動導(dǎo)覽交互模式。按照所提出的交互模式在遵循以用戶為中心的設(shè)計原則下,基于微觀和宏觀心智模型理論,在分析用戶需求的基礎(chǔ)上通過反復(fù)的可用性測試對開發(fā)的增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器的交互界面進(jìn)行迭代設(shè)計,使得交互體驗不斷趨近用戶的心理預(yù)期。實驗結(jié)果表明,與已有的增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器相比,基于該交互模式的移動增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器系統(tǒng)調(diào)動了用戶主動進(jìn)行交互的積極性,提高了人機(jī)交互的易用性和時效性。4.為了解決由于數(shù)據(jù)無線傳輸速度有限和手機(jī)圖形渲染能力不足造成的用戶交互體驗中斷問題,提出了一種簡化三維場景模型復(fù)雜度并改進(jìn)資源集配置與加載的增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器性能優(yōu)化流程。首先通過法線貼圖逆向映射精簡三維模型的幾何結(jié)構(gòu),在創(chuàng)建虛擬場景后生成場景預(yù)設(shè)并把模型封裝為資源集,然后根據(jù)模型被場景調(diào)用的頻率將所有模型劃分為云端的區(qū)別模型和手機(jī)端的常用模型,最后在還原場景時從云端和手機(jī)端異步加載資源集。實驗結(jié)果表明基于該流程優(yōu)化的增強(qiáng)現(xiàn)實瀏覽器系統(tǒng)在資源集載入階段減少了手機(jī)內(nèi)存一半以上的占用量,提升了用戶交互的流暢度,同時視圖的刷新幀速率有了兩倍以上的提升,改善了交互界面的顯示質(zhì)量。
[Abstract]:This paper presents a new type of mobile augmented reality browser system based on information , image processing , cognitive science , design psychology and human - machine interaction .
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.41

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本文編號：1957338