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【远程教育论文】浅析智能电视的人机交互技术(论文案例)

星级: ★★★★★ 期刊: 学报作者:朱静莲浏览量:6729 论文级别:优秀本章主题:电视和智能原创论文: 5156论文网更新时间:10-29审核稿件编辑:Isidore本文版权归属:www.5156chinese.cn 分享次数:2762 评论次数: 7849

导读:现在请大家一起欣赏本篇文章电视和智能专业方面的毕业论文范文,为广大学生们写作毕业论文是提供参考帮助。

朱静莲

(上海市信息家电行业协会上海201203)

摘要智能电视的快速发展,使其成为人们生活中的信息访问窗口和娱乐中心,因而使得?o与“电视”的交互形式更加多样化.人机交互技术已经成为智能电视技术的重要分支.计算机技术促进了人机交互技术的发展.本文阐述和探讨了智能电视人机交互技术,归纳了智能电视人机交互技术的新要求,分析了智能电视人机交互的核心技术,提出了智能电视人机交互技术的发展趋势.

关键词智能电视,人机交互,技术展望

doi:10。3969/j。issn。1674-7933。2016。06。13

0引言

电视作为现代家庭必不可少的家电设备,已经不局限于单一的广播节目的观看和收听功能,电视的快速“智能化”,使其成为人们生活中的信息访问窗口、消费平台和娱乐中心,成为智能家居的核心部分.

智能电视通过其简单易用的整合式操作界面,即人机交互接口,将用户最需要的内容“智能地”在大屏幕上清晰地展现和“智能地”按照用户的意图执行操作.交互的设计必须根据用户的实际需求来决定产品的易用性[1】.

电视智能化后,电视的家居属性和科技属性不断放大,不断给用户带来丰富的个性化体验.为适应家居形态的不断变化,“人’与“电视”的交互将更加多样化.

1智能电视发展态势

1。1智能电视成为智慧家庭的枢纽

电视已经成为人类视觉和听觉享受的核心;智能化电视正在成为客厅互联网化的主要入口;电视作为家庭中与用户互动最多的家电产品即将成为智慧家庭的枢纽.

过去的几年中,中国乃至世界,在智能电视这个新兴行业—直发展迅猛.据有关行业协会统计, 2016年上半年全球彩电出货量为1亿台,中国彩电市场零售量规模为2 351万台,其中智能

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电视的渗透率已经达到84%.

由于智能电视承载更多情境多样、交互性强的应用,传统电视通过遥控器进行操控的方式,显然不能满足交互需求.虽然智能电视具有计算机的某些功能特征,但也无法照搬计算机的键盘、鼠标、写字板等人机接口.业界需要研制与应用情景相关的、高可用性的多模态交互接口,以满足智能电视的便捷交互需求.

1。2人机交互技术成为智能电视重要分支

智能电视的人机交互技术已成为智能电视技术的重要分支.计算机技术的发展促进了智能电视人机交互技术向多维度的深入进展和突破.

智能电视人机交互技术在20世纪70年代已经出现,但发展十分缓慢.2010年后,随着智能电视的普及,智能电视人机交互技术开始加速发展.

在智能电视交互技术中.主要有智能语音、动作感应、手势控制和脸部识别等分支技术.目前智能语音技术进入相对成熟的阶段,而动作感应技术由于近期体感游戏领域的发展也已进入实用.脸部识别和手势控制技术在快速发展中,是目前智能电视领域值得关注的新技术领域.

随着计算技术、网络技术的普及和发展,智能电视的计算机化趋势明显.智能电视最底层的硬件+操作系统模式已经普遍,为人机交互技术的发展提供了广阔的平台.

2智能电视人机交互技术发展趋势

未来,人机交互的特点是多通道、多媒体.利用人的多种感觉和动作通道(如语音、手写、姿势、视线、表情等输入),以并行、非精确的方式与(可见或不可见的)计算机环境进行交互,提高人机交互的自然性和高效性.

2。1多模态人机交互技术

多模态交互是近年来迅速发展的一种人机交互技术,它既适应了“以人为中心”的自然交互准则,也推动了互联网时代信息产业(包括移动计算、移动通信、网络服务器等)的快速发展.多模态交互是指一种使用多种通道与计算机通信的人机交互方式,涵盖了用户表达意图、执行动作或感知反馈信息的各种通信方法,如言语、眼神、脸部表情、唇动、手动、手势、头动、肢体姿势、触觉、嗅觉或味觉等,采用这种方式的用户界面称为“多模态用户界面”.

在智能

如何写电视专业远程教育论文
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电视的使用场景中,用户可以选择多种输入接口完成交互,包括基于手持设备的输入装置(比如:遥控器或者智能手机)、空中手势的操作接口、语音输入接口等.随着基于视觉感知的动作捕捉技术的发展和虚拟现实应用的不断成熟,人机交互形式正向着更加自然、便捷的方向发展.以上交互接口由于其交互设备的特点和操作特点,可能适合不同的场景和用户,从而产生亲临真实环境的感觉和体验.

2。1。1视觉感知

视觉感知接口为智能电视提供了图像和视频信息,使电视可以对周围的环境,用户的特征、行为等信息产生认知.有了视觉感知设备的嵌入,电视可以通过更自然的方式与用户进行交互,并增加各种相应的应用,为人们的生活带来方便,并提供了更多的娱乐形式.目前,利用视觉感知实现的一些智能电视应用主要包括:

1)体感交互

体感交互是指通过感知人的身体运动(比如头,上,下肢)来进行交互的方式【2】.动作感应技术,也叫体感技术,可以让人们无需借助任何控制设备,直接使用肢体动作与数字设备和环境互动,随心所欲地操控.体感技术的核心价值在于,它让设备有了更精准有效的“眼睛”去观察这个世界,并根据人的动作来完成各种指令.

体感游戏是体感应用的典型例子.与视觉感知设备的结合打破了游戏需要控制设备才能进行控制的局限,使用户可以通过身体的运动来完成游戏中的任务.这种基于智能电视的体感游戏,使用户在娱乐的同时,身体也得到了锻炼,对用户的健康生活有所帮助.动作感应技术可以用于追踪用户头部、检测用户头部位置变化,也可以将用户的手臂运动来看作为发送指令,用于用户输入、实施一个对象的控制.该技术可用于娱乐系统的位置信息获取,包括检测、捕捉和追踪整个运动.

动作感应技术主要有:基于摄像头的视频数据处理,设备根据用户头部的位置进行调节,确保用户头部自动在视频中间;在三维捕捉区域中识别、分析和追踪用户,无需特殊附加的感应装置,可以将用户作为多点骨骼模型显示在应用软件中.

基于用户视线和二次用户输入例如手部姿态提供用户指令,或识别其他身体姿态,以控制对象的动作或运动.

2)人脸识别

视觉感知设备可以对用户的脸部特征进行识别,从而定位用户的身份.这一特点也可以为智能电视提供更多的功能支持,通过人脸识别为不同的观看者提供不同的针对性服务.例如为不同的用户播放他所喜好的节目,或者推送他感兴趣的资讯.

智能电视脸部识别技术中,一般采用人脸图像拍摄,然后对图像进行的检测.也有用皮肤区域检测的图像处理技术来进行人脸区域的判断.还有利用数字摄像机来进行人脸检测和识别,也可用于电视机和电视控制.

人脸图像识别将广泛应用于手机、游戏机、电视、电脑等多个领域.有一种确认电视观众的人脸识别系统能产生观众影像的成像信息,用来探知用户是否在场的检测以及确认个体的识别.如自动识别操作者是小孩还是 ;小孩与电视机的距离过近而自动发出警告或关机;限制小孩进行某些操作等.

3)手势识别

借助视觉感知设备,用户本身可以充当遥控设备的角色,通过不同的手势,向电视发出不同的指令.在这种交互模式下,用户不需要使用额外的设备来达到控制目的,同时也避免了过多的视点切换.我们可以通过手势的合理设计,使得用户对电视的手势控制完全符合用户的习惯,形成一种符合人类直觉的自然的交互系统.

智能电视手势控制技术和语音控制一样,是在电视领域主要应用的两大人机交互技术【3】.与目前智能电视新技术密切相关的技术包括:通过用户手势方向控制屏幕上用户菜单的显示区域;用摄像机捕捉手势,产生手势数据来进行媒体装置的控制;具有运动跟踪参数的手持设备应用控制方法,可以用于电视遥控;利用与运动信息结合的基于肤色的方法,实现实时分割的手势识别,跟踪手部的质心,以计算确定手势为张开或握紧.

此外,3D手势光学感测技术,为用户提供了-一个虚拟空间.如:通过扫描光束对用户的手或者进入虚拟空间的部分进行扫描,由接收器接收反射光束,再通过投影仪将用户的手投影在屏幕上,投影的手会对应用户实体手部动作,对设备实现精确操控.

4)“眼标”

人机交互基本上都离不开用户的视觉,用户能用眼睛来操控图形界面更为方便.利用人类眼睛活动与大脑感知之间的关系,用捕捉眼球细微动作的装置,鉴别眼睛在显示屏上的移动和注视.如果电脑使用者盯住屏幕上的某个链接图标“按键”,电视就自动执行“按键”对应的操作.人类用眼睛搜索和盯住一个目标的准确性和速度远远超过用手移动鼠标.

用户意图的解析、眼球非正常运动和“背景”等干扰因素的滤除等都是需要突破的技术.

2。1。2语音交互

语音输入是指通过采用高识别度的语音输入引擎,使得用户可以通过语音输入来控制电视等设备,或替代键盘、写字板等输入设备执行文字输入等功能.

语音输入除了需要非常高的语音识别能力,实际上需要对用户的语言产生正确的反馈,例如选择节目、回答问题、响应用户命令以实现对家居活动的自动控制、将人类语言转变成文字等.由于语音输入不像遥控器那样是在菜单上选择,而是非常随意的无固定格式的模糊输入,因此,需要强大的人工智能来识别用户的语音语义,实现自动内容分析,理解用户的真实意愿,产生正确答案.

语音交互需要使用自然语言对话.设备整合与用户之间的对话接洽,语言翻译程序解释用户输入,需要时也可调用外部服务借助于大数据处理以获得更多的信息,进而得到的用户真正的意图,智能自动化地执行各种动作.该技术正在被应用到手机、智能电视和智能家居等设备中.

2。1。3运动矢量

通过在常规三维坐标中加入运动矢量的方向和力度,实现计算机控制动作执行,在该技术的多个方案中,包括在人体上放置目标物、通过电光感应检测人体的实现方式,也包括使用虚拟现实手套的实现方式.

2。1。4手持控制

电视遥控器这种手持交互设备一直是电视的必不可少的遥控设备.随着信息技术的飞速发展,传统电视遥控器硬按键的设计,可扩展性差,跟不上电视功能发展的需求.智能手持控制设备成为智能电视的一种新型输入方式.智能手持设备大致有以下几种:

1)智能手机

利用智能手机作为电视控制设备具有强大的运算能力和自由的人机交互能力,可以提供屏幕上的手势输入,屏幕软键盘输入,利用传感器的手机体感输入等多种多样的输入方式.

多屏互动可以将手机上的视频、照片投到电视屏上用大屏观看,是智能手机与智能电视互动的趋势.

2)智能遥控器

智能遥控器一般是在现有遥控器的基础上增加新功能,使用户获得更好的操控体验.主要有以下几种类型:

体感遥控器:内置重力加速度传感器,感知手臂在空间的滑动来控制屏幕上光标的移动,当光标到达目的标签时按动确认钮.这种操作类似于电脑的鼠标,但不需要像鼠标那样在桌面上移动.

语音遥控器:具有语音输入接口,可对着遥控器讲话.遥控器进行语音采集,发送到电视机并传输到云端进行语音识别、答案检索并在海量节目库中选出合适的节目传送到电视机.

2。2人机交互处理模型

根据智能电视应用场景中的多用户、多模态交互特征,研究人员提出如图1所示的交互框架.

2。2。1交互管理机制

现有的交互模式(比如个人电脑)是单用户、单显示表面和单输入设备的,而智能电视交互平台是多用户、多显示表面和多输入设备共同组成的交互环境.输入管理模块就是为了解决它们之间的对应关系,并通过多模态融合技术来优化输入接口的性能.其中包括三方面的功能:

1)输入定向:家庭环境中可能存在多台智能电视.智能电视交互平台需要提供用户在家中任意位置操控任意一台电视的方式,比如,当用户从卧室进入客厅后,打开客厅中的电视,同时关闭卧室中

智能电视的人机交互技术
电视和智能参考文献 论文集

的电视.因此智能电视交互平台需要提供输入焦点的确认机制,即判断当前用户的输入操作是针对哪台电视进行的.同样,这可以通过显式的选择操作来完成,也可以由系统根据用户情景自动判断.

2)多模态融合:用户在家庭中的位置是动态变化的,所能获得的交互接口也是不断变化的,而不同的输入接口又具备不同的输入性能.如何在时序上通过串联和并联的方式来组合不同的交互接口来提供最好的可用性,是多模态融合需要解决的问题.

3)多用户管理:由于家庭中存在多名成员,而智能电视是共享的平台,因此就需要解决多用户之间的操作冲突,隐私保护,以及用户个性的问题,来使智能电视交互平台具备更加智能、安全的交互体验.

2。2。2抽象交互数据

应用程序的输入应抽象为基本的数据类型,包括字符、坐标、视音频、操作命令等.不论用户使用怎样的输入设备,最终传递给应用程序的数据都可以以此描述.因此,在构建智能电视应用时,只需要处理上述数据类型的输入接口,而输入的信息由输入管理模块来提供.

3结论

在智能电视的使用场景中,用户可以选择多种输入接口完成交互,包括基于手持设备的输入装置、空中手势的操作接口、语音输入接口等.随着软件、集成电路、传感器等基础技术不断成熟,语音交互、视觉感知、人身形体和虚拟现实技术应用的

这篇智能电视的人机交互技术文章原创出处:

不断深入,人机交互将充分展现视、听、嗅、触、声、体等多种组合的形式,具备自适应和自学习等高层次能力,向着更加人性化、智能化、自然化、便捷化的方向发展,从而有力地促进智能电视乃至整个智能家居领域的技术创新、应用普及和产业发展.

[ 参考文献 ]

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