李豪 嚴心寧

（北京印刷學院，北京 102600）

關(guān)鍵字：增強現(xiàn)實；人機交互；交互設(shè)計

增強現(xiàn)實（AR，Augmented Reality）是虛擬現(xiàn)實的一個分支，由Tom Caudell 和其同事于20 世紀90 年代初首次提出這一術(shù)語。增強現(xiàn)實是利用計算機渲染生成虛擬場景，并將此虛擬場景與真實世界精確的融合在一起。

增強現(xiàn)實，為人機交互領(lǐng)域增加了新的交互方式。增強現(xiàn)實的3I 特性（沉浸感、交互性、構(gòu)想性）以增強用戶體驗為最終目的，與人機交互研究最終所要達到的目標不謀而合。人機交互在未來發(fā)展具有集成化、智能化、標準化的特征。而增強現(xiàn)實中的圖像識別、手勢識別、姿勢識別、SLAM 實時環(huán)境感知等交互方式，恰恰符合這三方面的特征。

由于增強現(xiàn)實是多學科交叉融合的產(chǎn)物，因此需要交互設(shè)計有針對性的根據(jù)應用中支持交互行為的技術(shù)進行交互流程的設(shè)計，并且需要符合現(xiàn)代人的交互思維與交互體驗習慣。

一、人機交互與交互設(shè)計

人機交互和交互設(shè)計其實是兩個概念，交互設(shè)計是在人機交互基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。人機交互指的是用戶與系統(tǒng)之間的交流、互動。這里的系統(tǒng)既可以指軟件也可以指硬件。研究目的是以系統(tǒng)用戶界面為載體，將系統(tǒng)的可用性和易用性通過用戶界面展現(xiàn)出來。

而交互設(shè)計則指的是設(shè)計要注重人和產(chǎn)品之間的互動，設(shè)計應考慮到用戶的背景、使用類似產(chǎn)品的經(jīng)驗以及操作過程中的感受。交互設(shè)計的研究從始至終將最終用戶放在首位，是直接影響最終用戶的“設(shè)計”。

二、增強現(xiàn)實中的人機交互

增強現(xiàn)實中人機交互，其目的是實現(xiàn)用戶與真實世界中疊加的虛擬物體之間的交互，即對于用戶的輸入，經(jīng)系統(tǒng)處理，直接給予相應的反饋。增強現(xiàn)實所提供的新的交互方法，不僅可以使用戶擺脫傳統(tǒng)人機交互圖形界面，從而滿足用戶的感官認知，還能引導用戶直接對疊加的虛擬物體所代表的信息進行交互，實現(xiàn)了虛實之間的互動。

（一）增強現(xiàn)實中人機交互的特點。增強現(xiàn)實中強調(diào)人機交互的實時性，實時性是構(gòu)成沉浸式用戶體驗最中重要的保證。其次增強現(xiàn)實中人機交互設(shè)計還需要考慮：虛擬物體和真實物體的實時疊加、不同類型顯示器和輸入方式以及協(xié)同工作的影響。對于增強現(xiàn)實應用來說應用系統(tǒng)的設(shè)計就等同于傳統(tǒng)的界面設(shè)計，而增強現(xiàn)實應用的領(lǐng)域如：軍事、醫(yī)療、教育、工業(yè)、培訓等等，這些行業(yè)應用根據(jù)本身特征所設(shè)計的系統(tǒng)就對應著在該領(lǐng)域內(nèi)的增強現(xiàn)實人機交互方式。

（二）增強現(xiàn)實中人機交互方式分類。本文從用戶交互角度、互動行為類型以及對增強現(xiàn)實研究發(fā)展回顧將增強現(xiàn)實中的人機交互方式劃分成三大類：基于對象的交互、基于環(huán)境的交互、基于多通道的交互。

1.基于對象的交互。（1）基于物理對象。基于物理對象的交互是最早發(fā)展的，最為常用的交互方式。（2）基于標記對象的遮擋。通過對待識別圖或待識別物體進行遮擋處理，實現(xiàn)觸發(fā)交互特定的交互指令從而實現(xiàn)交互控制。（3）基于多模型互動。多模型互動主要依賴于對多目標的識別，給予用戶極大地操作權(quán)限，來控制虛擬物體信息疊加的互動。應用常見于增強現(xiàn)實卡牌類應用。

2.基于環(huán)境的交互。（1）用戶自定義環(huán)境?；诟兄h(huán)境將設(shè)置觸發(fā)的權(quán)利給予用戶，不在需要感知對象。（2）SLAM 實時環(huán)境感知。主要通過SLAM 技術(shù)實現(xiàn)對三維數(shù)字世界的空間定位和環(huán)境感知。例如現(xiàn)在流行的平面檢測就是基于SLAM 技術(shù)實現(xiàn)的。（3）人體識別。即對于人體特定部位如特定的手勢、肢體姿勢、人臉表情的識別。（4）LBS 地理位置感知。LBS 地理位置感知可以在不同空間位置設(shè)置不同內(nèi)容，范圍極大。（5）基于設(shè)備傳感器。不需要額外設(shè)備，利用增強現(xiàn)實顯示設(shè)備自身的傳感器作為觸發(fā)條件，較為常用的有陀螺儀、加速度傳感器、磁力傳感器等。

3.基于多通道的交互。多通道的交互往往是多種交互方式相結(jié)合，或是與新興技術(shù)相融合。如在增強現(xiàn)實交互中結(jié)合使用自然語音交互、自然手勢識別等。自然語言交互的優(yōu)勢在于可以解放雙手，利用未被利用的輸入通道，精確輸入大量文本。自然手勢識別，主要在于手勢的連續(xù)性判斷和模糊手勢的判斷上，因此目前并未廣泛的使用。

三、增強現(xiàn)實中的交互設(shè)計

在增強現(xiàn)實應用中，由于新興技術(shù)的大量使用和針對不同行業(yè)、領(lǐng)域內(nèi)的特定需要使得“認知摩擦”情況變得尤為嚴重，要想很好的解決該問題就需要使用交互設(shè)計的思想和方法來設(shè)計應用系統(tǒng)。這是因為交互設(shè)計強調(diào)用戶與產(chǎn)品系統(tǒng)之間的交互行為以及交互雙方的信息表達方式。它能夠直接影響產(chǎn)品的使用者，為使用者來帶不同的交互體驗。因此，在進行增強現(xiàn)實系統(tǒng)設(shè)計時不僅要考慮人機交互還要考慮到由人、人的行為、使用場景、交互行為技術(shù)所組成的交互設(shè)計。

四、結(jié)語

增強現(xiàn)實作為計算機技術(shù)的一個重要分支，自誕生之日起就與人機交互有著密不可分的聯(lián)系。增強現(xiàn)實擴展了人機交互方式，符合人機交互未來發(fā)展趨勢，增強現(xiàn)實基本特性中的交互性，屬于人機交互方式中的一種，符合人機交互理論，兩者的發(fā)展是相輔相成。而利用交互設(shè)計的思想對于指導增強現(xiàn)實系統(tǒng)的設(shè)計可以極大減少增強現(xiàn)實應用中“認知摩擦”的影響，使得用戶可以擁有更好的產(chǎn)品交互體驗。