眼控—手控双通道交互方式的工效学研究

作     者：徐源 

作者单位：浙江理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李宏汀

授予年度：2017年

学科分类：0402[教育学-心理学(可授教育学、理学学位）] 04[教育学] 040201[教育学-基础心理学] 

主      题：眼控 手控 双通道 注视时间 人机交互 

摘      要：在人机交互领域,以用户为中心的设计理念开始深入人心,人机交互的高效性和自然性也越来越受到重视。传统的基于键盘/鼠标的窄宽带输入方式越来越无法满足人们的需求。基于视线追踪技术的眼控交互方式由于其自然性和直观性,越来越受到研究人员的青睐。本研究在前人研究的基础上进一步探讨注视时间因素对眼控交互方式的影响,即寻求“米达斯接触问题的解决方案。本研究还提出眼控-手控这一新的双通道交互方式,并对比分析手控、眼控和移动、点击两两组合条件下四种交互方式的操作绩效,比较各种交互方式的操作特点和适用范围,以便为推广到实际应用中去提供参考依据。本研究包括两个部分:研究一为不同注视时间对眼控点击绩效的影响研究,包括两个实验:实验一研究不同注视时间对眼控移动-眼控点击交互方式的影响,实验二研究不同注视时间对手控移动-眼控点击交互方式的影响,分别获取在眼控移动-眼控点击与手控移动-眼控点击两种交互方式下最适宜的注视时间参数推荐值;研究二为眼控、手控以及眼手结合控制方式对输入绩效的影响研究,在研究一获取最佳注视时间参数值的基础上,验证手控移动-眼控点击和眼控移动-眼控点击交互方式的有效性,探索分析手控、眼控和移动、点击两两组合条件下四种交互方式的操作特点和适用范围,为今后该类交互方式的实际应用提供参考依据。本研究得出以下主要结论:(1)在眼控移动-眼控点击交互方式下,推荐采用700ms作为注视触发时间。(2)在手控移动-眼控点击交互方式下,推荐采用200ms作为注视触发时间。(3)基于研究一的注视时间参数推荐值,手控移动-眼控点击和眼控移动-手控点击的双通道交互方式以及眼控移动-眼控点击的单通道交互方式均能有效完成虚拟键盘字母输入任务。(4)不同的交互方式有不同的操作特点和适用范围,眼控移动-眼控点击交互方式完全脱离双手,应用范围最广,但任务完成率相对最低(93.69%),易学性较差;手控移动-眼控点击交互方式任务完成率相对较高,能有效控制误击,但需要用手控制鼠标移动,可以考虑设计特殊的鼠标来配合眼控操作,如ThinkPad中的TrackPoint一样;眼控移动-手控点击交互方式任务完成率处于中等水平,眼控移动可以配合手指或脚趾等部位进行点击操作,但手控点击瞬间出现视线跳出的问题还需进一步研究解决。本研究进一步研究了“米达斯接触问题的解决方案,提出了眼控点击的最佳注视时间推荐值;本研究还提出了眼控与手控相结合的双通道交互方式,并对比分析了各种交互方式的操作特点和适用范围,为推广到实际应用中去提供了参考依据。