基于HoloLens的增强现实三维交互界面设计研究

发布时间：2022-02-19 03:04

　　HoloLens的增强现实体验拓展了人机交互界面维度,它能够让用户通过手势或语音与周围真实环境中的全息影像互动,为用户带来全新的交互体验。但是由于交互界面维度增加以及人机交互方式的变化,导致用户并不能很好地适应HoloLens的增强现实体验,在使用HoloLens设备的过程中,出错率较高,影响了用户体验。因此本课题以出错现象为切入点,基于用户行为出错现象进行归因分析,找出导致用户出错的界面设计方面的问题,并提出规避出错的设计策略。本课题首先进行了基于HoloLens的出错行为观察实验,分析用户出错现象,总结了导致用户行为出错的原因,分别为界面布局问题、自然交互反馈问题、交互流程设计问题。其次,针对这三个问题,提出了对应的设计策略,包括设计原则以及设计要素。其中设计要素分别为:布局边界约束、信息深度编码、空间参考系、交互目标大小、光标设计、渲染速率这六个方面。然后将HoloLens的三维交互界面进行分类,分别论述不同类型界面的布局方式及设计策略。最后,运用总结的设计策略指导实践,以实景导航为任务,进行系统交互设计和界面设计,最终基于Unity 3D完成原型开发。实践表明,所提出的设计策略... 

【文章来源】：东南大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 增强现实交互界面概述
        1.2.1 增强现实概念
        1.2.2 增强现实系统原理
        1.2.3 增强现实界面交互方式
        1.2.4 增强现实界面显示设备
        1.2.5 增强现实三维交互界面特征
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 三维界面视觉设计
        1.3.2 三维界面交互策略
        1.3.3 增强现实系统评估
    1.4 课题研究内容及论文框架
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 论文框架
    1.5 课题研究意义
    1.6 论文创新点
第二章 基于HoloLens的交互出错现象研究
    2.1 HoloLens交互界面概述
        2.1.1 HoloLens交互界面输入方式
        2.1.2 HoloLens交互输出特征
        2.1.3 有限视场角
    2.2基于HoloLens的出错行为观察实验
        2.2.1 实验设计
        2.2.2 实验实施
        2.2.3 实验结果
    2.3 HoloLens中的用户行为出错现象及分析
        2.3.1 手势交互出错现象
        2.3.2 语音交互出错现象
        2.3.3 视觉呈现出错现象
    2.4 HoloLens中的用户行为出错原因归纳
        2.4.1 界面布局问题
        2.4.2 自然交互方式的反馈问题
        2.4.3 交互流程问题
    2.5 本章小结
第三章 HoloLens三维交互界面设计策略
    3.1 HoloLens三维交互界面设计原则
        3.1.1 界面布局设计原则
        3.1.2 自然交互反馈设计原则
        3.1.3 交互流程设计原则
    3.2 HoloLens三维交互界面设计要素
        3.2.1 边界约束
        3.2.2 信息深度编码
        3.2.3 空间参考系
        3.2.4 交互目标大小
        3.2.5 光标设计
        3.2.6 渲染速率
    3.3 HoloLens三维交互界面分类及设计策略
        3.3.1 增强层-现实层无关联类界面设计策略
        3.3.2 增强层-现实层关联类界面设计策略
    3.4 本章小结
第四章 基于HoloLens的实景导航系统实例设计
    4.1 实景导航系统架构设计
        4.1.1 系统需求功能分析
        4.1.2 系统任务流程分析
    4.2 实景导航系统交互设计
    4.3 实景导航系统视觉设计
        4.3.1 色彩选择
        4.3.2 界面展示
    4.4 本章小结
第五章 基于HoloLens的实景导航系统原型开发
    5.1 系统原型开发工具
        5.1.1 增强现实开发引擎
        5.1.2 辅助开发软件
    5.2 系统原型实现方法
        5.2.1 三维交互界面布局设计实现
        5.2.2 三维交互界面反馈效果实现
        5.2.3 系统交互流程实现
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]VR应用的界面设计要素概述[J]. 陈端端.  无线互联科技. 2018(05)
[2]适用宇航智能交互场景的混合现实技术研究[J]. 李林瞳,王有春,谢晔,陈卓.  计算机测量与控制. 2017(12)
[3]移动VR自然交互界面设计探究[J]. 孙朝阳,许懋琦.  设计. 2017(23)
[4]沉浸感界面交互设计评估方法研究[J]. 陶艺文,陈炳发.  机械制造与自动化. 2017(05)
[5]头盔式和桌面式虚拟训练系统与地图在导航训练中的对比评估[J]. 刘鹏,姜国华,刘玉庆,安明.  计算机辅助设计与图形学学报. 2017(08)
[6]增强现实技术综述[J]. 侯颖,许威威.  计算机测量与控制. 2017(02)
[7]基于眼动交互的增强现实抬头显示系统[J]. 王剑,赵歆波,马钟,赵宏亮.  科学技术与工程. 2017(02)
[8]虚拟现实:下一个风口[J]. 牛禄青.  新经济导刊. 2016(Z1)
[9]基于信息导航的三维用户界面动态构建方法[J]. 邓海岩,赵罡,于勇,陈畅宇,王伟.  计算机应用研究. 2016(01)
[10]隔空手势交互的设计要素与原则[J]. 孙效华,周博,李彤.  包装工程. 2015(08)

博士论文
[1]面向数控加工仿真的增强现实关键技术研究[D]. 马志艳.华中科技大学 2007

硕士论文
[1]基于增强现实技术的虚实交互设计研究[D]. 张树鹏.北京邮电大学 2018
[2]基于混合现实技术的数字博物馆应用研究[D]. 戚纯.天津大学 2018
[3]基于手势识别VR系统的交互体验评价研究[D]. 范雪乔.哈尔滨工业大学 2017
[4]增强现实系统中人机交互技术研究[D]. 刘铁良.东北石油大学 2014
[5]智能手机三维界面交互设计研究[D]. 郭芯言.江南大学 2014
[6]基于增强现实的交互界面设计研究[D]. 罗颖.华中科技大学 2012
[7]三维图形用户界面的视觉传达性研究[D]. 陈妍.江南大学 2012
[8]数字娱乐产品中的自然交互方式研究[D]. 谭慧.江南大学 2011
[9]基于增强现实的协同式装配系统研究[D]. 王余涛.中国科学技术大学 2010
[10]增强现实关键技术研究[D]. 康绍鹏.沈阳航空工业学院 2009



本文编号：3632084