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《中国科学院研究生院(软件研究所)》 2003年
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Post-WIMP软件界面研究

田丰  
【摘要】: 用户界面的发展到现在经历了三个主要的时代。批处理界面、命令行界面和图形用户界面分别代表了三个时代中主流的用户界面。在所对应的时代中,这三种用户界面能够最大限度地拓展人机交流的带宽,方便用户同计算资源的交流,提高用户的生产力。到目前为止,图形用户界面仍然是占统治地位的一类界面。这种基于Desktop隐喻,使用WIMP(Window,Icon,Menu,Pointing Device)范式的界面之所以能够成为近二十年中占统治地位的界面,是因为它与之前的界面相比,具有对象可视化,语法极小化和快速语义反馈等非常明显的优点。但随着计算机硬件设备的进步和软件技术的发展,WIMP界面的缺点逐渐地体现出来。目前研究者们将研究的焦点聚集到下一代的用户界面的研究上,提出了Post-WIMP(或Non-WIMP)的界面形式。本文正是针对这一研究方向,对Post-WIMP下的软件界面进行研究。 从总体的研究思路来看,本文在分析和研究Post-WIMP界面主要的交互特征的基础上,从Post-WIMP下两个具有代表性的交互方式:笔式交互和三维交互出发,来研究和探讨Post-WIMP的软件界面。 本文首先对用户界面的发展历史给出了一个全面的分析和描述。然后从多个角度对WIMP界面和Post-WIMP界面进行了比较,对WIMP界面的缺点进行了详细地描述。以此来阐述本文研究的背景和重要性。 本文在理论层次对Post-WIMP界面的三种重要的交互特征:交互信息的连续性和多维性,交互的隐含性进行了分析和描述。这部分的研究是从笔式交互和三维交互两个Post-WIMP下的主要的交互方式入手的。理论层次的研究将为上层方法的研究和软件平台的建立打下良好的基础。 在理论研究的基础之上,本文针对新的笔式交互范式PIBG进行研究,本文对此交互范式的主要思想进行了详细的阐述,并从认知心理学角度对此交互范式进行了相应的评估。 在PIBG范式的指导下,本文根据PIBG交互范式提出了一个笔式Post-WIMP软件平台:PIBG Toolkit,此平台可以支持多种笔式应用的开发。本文分别从软件体系结构设计,数据结构定义和管理模块,存储结构定义和管理模块以及交互信息处理模块和交互组件库等几个方面对此平台进行了描述。 本文对基于笔的三维交互技术进行了深入的研究,提出了新的基于笔的三维交互技术的研究思路,设计了相应的交互技术。同时,本文提出了基于笔的三维 Post一WIMP软件界面研究 交互平台和面向虚拟装配的三维交互平台,用于支持三维Post一WIMP软件的开 发。 基于笔式和三维Post一WIMP软件平台,本文构造了多个Post一WIMP软件。 笔式office系统是一个基于笔交互的,面向教师的备课和讲课的系统套件。神笔 马良系统是一个面向儿童的基于笔的三维交互系统。 本文的目标在于:以Post一WIMP界面的交互特征研究为基础,分别从笔式交 互和二维交互两个方面对Post一WIMP一斤的软件界面进行研究,提出相应的力一法, 建立相应的软件平台,并以此来指导基于笔式和三维的Post一WIMP软件的开发。 针对这一目标,本文开展了多项研究工作,其中主要的创新点有: 1.Post一wIMP界面交互特征的研究 针一对Post一WIMP界面的两个基本交互特征:交互信J自、的连续性和多维性。本 文从笔式和三维交互两种交互力一式入手,首先分析和归纳出笔式和三维交互中的 交互原语和任务,然后通过基于限制的数据流图和状态图相结合的方法IJacob 1999]来研究交互信息的连续性特征:通过分层的思想来研究交互信息、的多维性 特征。通过对这两种基本交互特征的研究,可以帮助我们建立起笔式和三维交互 的核心部分,从而为进一步的研究和软件框架的构造打下基础。对于交互隐含性 特征的研究,首先从认知心理学的角度对该特征进行分析和描述。然后通过对传 统的人机交互任务生成结构和Post一WIMP界面的任务生成结构进行比较。分析 Post一WIMP界面交互任务的生成特点。根据这些特点,提出了利用识别技术、卜 下文感知技术和用户修正技术(USc:Meditation)相结合的方法来支持Post一WIMP 界面的隐式交互。 2.笔式交互范式PIBG的研究和PIBG Toolkit的建立 通过对笔式用户界面的分析,提出PIBG交互范式。P、I、B、G分别与WIMP 范式的W、I、M、P相对应。在PIBG范式中,承载应用信自、的交互组件由窗「} (Window)变为物理对象(physieal objeet),P是这一类交互组件的统称,目 前其中主要包括Paper和Frame两类交互组件。I、B表示此范式中与具体语义无 关的直接操纵组件,I是Ieon,B是Button。G表示Gesture,是指此范式中所采 用的主要的交互方式。与WIMP交互方式比较,用户的交互动作由鼠标的点击 (Pointing)变为笔的Gesture。PxBG范式并没有在各个方面完全替代wIMP范 式,它保留了Icon,Button等直接操纵组件。但从信息呈现和交互方式两个最为 主要的方面有了根本性的改变,这两个方面的改变从认知J自理学的角度来看有着 非常大的优点。本文对PIBG交互范式的内容进行了详细地描述,并从界面呈现 方式、手势的效率、用户满意度等角度对PIBG范式进行了评估。PIBG Toolkit 建
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(软件研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP311.52

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【引证文献】
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4 陈新胜;华庆一;;一个简单笔式交互系统的实现[J];计算机应用与软件;2008年10期
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2 梁怀宗;华庆一;;基于笔的电子表单在概念比较中的应用[A];第三届和谐人机环境联合学术会议(HHME2007)论文集[C];2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
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10 巩应奎,梅中义,范玉青,马翠霞,戴国忠;基于手势输入构造三维概念模型的研究进展[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年07期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
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2 孟祥亮;史元春;杨欣;;基于分层原语的多模态输入统一访问接口[A];第四届和谐人机环境联合学术会议论文集[C];2008年
3 李姗;潘纲;李石坚;;面向残障人士的基于眼动交互的绘画系统[A];第18届全国多媒体学术会议(NCMT2009)、第5届全国人机交互学术会议(CHCI2009)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2009)论文集[C];2009年
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5 刘亚丽;章炜;黄汛;;船舶机舱控制设备虚拟仿真训练系统研究与开发[A];2006年船舶通讯导航学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙超;增强现实环境下基于手势的自然交互[D];浙江大学;2010年
2 王念东;集成化虚拟装配理论、方法及其在飞机总体布置中的应用[D];南京航空航天大学;2009年
3 胡馨月;面向个性化学习的体感计算研究[D];浙江大学;2011年
4 郑太雄;虚拟装配理论与方法研究[D];重庆大学;2003年
5 李杰;笔式用户界面开发方法研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2004年
6 张银;基于知识的虚拟装配序列规划系统及其关键技术研究[D];南京航空航天大学;2005年
7 韩勇;基于笔和语音的交互应用研究[D];北京交通大学;2006年
8 方贵盛;面向概念表达的计算机辅助草绘设计关键技术研究[D];浙江大学;2007年
9 李翠玲;粗糙集理论研究及其在虚拟装配系统中的应用[D];同济大学;2007年
10 丁展;基于手绘的交互方式与三维建模研究[D];浙江大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹佳红;乘用车仪表板的虚拟装配与工艺规划的研究[D];沈阳工业大学;2011年
2 赵文强;基于笔交互的腹部器官分割[D];西北大学;2011年
3 吴光勇;基于笔交互的三维颌骨手术系统研究[D];西北大学;2011年
4 李倩;基于感知控制的用户界面可用性评估方法[D];西北大学;2011年
5 李国臻;多通道手语信息融合方法的研究[D];大连海事大学;2011年
6 樊玲玲;真三维环境下空间信息可视化及三维认知与交互研究[D];北京邮电大学;2011年
7 李鑫;基于虚拟环境的拖拉器运动部件装配仿真技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 王雪峰;水电站仿真工程的三维场景人机交互设计与研究[D];天津大学;2010年
9 杨成云;大幅面桌面系统交互设计及阅读体验研究[D];清华大学;2010年
10 孟祥亮;显示表面上多触点手势研究[D];清华大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 傅世侠;关于视觉思维问题[J];北京大学学报(哲学社会科学版);1999年02期
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4 任剑锋,李克东;分布式认知理论及其在CSCL系统设计中的应用[J];电化教育研究;2004年08期
5 董小刚;EduOffice——帮你方便地完成数字化教学任务[J];电脑校园;2004年12期
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7 任海兵,祝远新,徐光,林学,张哓平;基于视觉手势识别的研究—综述[J];电子学报;2000年02期
8 王挺;麦范金;刘忠;;自然语言处理及其应用前景的研究[J];桂林航天工业高等专科学校学报;2006年04期
9 郭艳华,周昌乐;自然语言理解研究综述[J];杭州电子工业学院学报;2000年01期
10 黄璞,王涛涛;推荐一种概念图绘制的专业工具——Mind Manager[J];化学教学;2004年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 温英涛;李学庆;;一种基于笔输入的表单界面生成方法[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议(HHME2005)论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 粟阳;笔式用户界面研究——理论、方法和实现[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2002年
2 马翠霞;支持概念设计的手势描述和草图设计系统的研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2003年
3 李杰;笔式用户界面开发方法研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2004年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 朱亚莉;促进“反思”的概念构图教学研究[D];华东师范大学;2003年
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8 李秀芳;基于角色和CSCL的智能网络协作模型研究[D];山东大学;2005年
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【二级引证文献】
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2 赵启杉;;与技术标准有关的专利许可声明对专利受让人约束力问题研究——从美国联邦贸易委员会N-Data案裁定出发[J];电子知识产权;2010年05期
3 罗胜华;;侵害知识产权行为的过滤判定[J];法律适用;2011年11期
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8 张小强;钟紫红;张秀峰;;科技期刊论文插图的版权与再利用[J];中国科技期刊研究;2012年03期
9 叶林;罗敏;陈建华;;中部山区农村综合信息服务平台构建方案[J];计算机与现代化;2009年11期
10 赵启杉;;论技术标准中专利许可声明对专利受让人的约束力——从美国联邦贸易委员会N-Date案裁定出发[J];科技与法律;2010年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 毛明志;李建国;;用户界面设计及对我国数值软件设计的启示[A];计算爆炸力学进展[C];2006年
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1 杨巨峰;联机手写化学公式处理关键问题研究[D];南开大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 闫真;富互联网应用程序交互界面的设计模式及设计方法研究[D];东华大学;2011年
2 刘涛;以用户为中心的交互式科普展览的设计方法研究[D];北京邮电大学;2011年
3 李维朝;计算机软件著作权侵权程序鉴定问题分析[D];南京大学;2011年
4 马浩轩;网络游戏作品抄袭的侵权判定研究[D];西南政法大学;2011年
5 潘俊俊;面向科技计划项目管理领域的框架研究与设计[D];杭州电子科技大学;2009年
6 张宝运;单目视觉伺服的手势识别与人机交互研究[D];南京师范大学;2011年
7 董婷;基于故事板的虚拟人群运动仿真研究[D];天津大学;2012年
8 金娜;柴油机燃烧数值计算实时可视化系统开发[D];大连理工大学;2006年
9 许明亮;试论计算机软件知识产权的全面保护[D];山东大学;2007年
10 张小恒;联机结构化手写文档和手势设计[D];西北大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 华庆一,葛玮,鱼滨,郝克刚;一个面向对象的交互式图形工具箱OOIGT[J];计算机学报;1998年02期
【相似文献】
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4 上官艳丽,贾兴民;虚拟现实的实现技术[J];三门峡职业技术学院学报;2003年04期
5 曾芬芳,林剑柠,陈晓军;3D交互输入新技术——手势识别[J];信息与控制;2001年S1期
6 刘晓东,曹云飞,刘国荣,黄浏祥;虚拟作物集成平台及其三维交互处理[J];微电子学与计算机;2004年12期
7 项慨;;基于VRML的网络课虚拟实验的研究与实现[J];计算机系统应用;2007年03期
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10 李伟光;付晓男;;虚拟现实技术在现代医学中的应用研究[J];电脑知识与技术;2009年12期
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3 黄涛;;论构建生态技术范式[A];2009中国可持续发展论坛暨中国可持续发展研究会学术年会论文集(上册)[C];2009年
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5 林斐;;自我教育:大学生心理健康教育新范式[A];福建省高校思想政治教育研究会2009年年会优秀论文专辑(一)[C];2010年
6 万静静;;浅谈不同历史时期翻译范式研究[A];语言与文化研究(第六辑)[C];2010年
7 漆昌柱;;运动员高级认知过程研究的方法范式探析[A];第七届全国体育科学大会论文摘要汇编(二)[C];2004年
8 郭永玉;;特质、动机和叙事:人格研究的三种范式及其整合[A];第十一届全国心理学学术会议论文摘要集[C];2007年
9 戴冬香;;对我国旅游经济学学科研究的认识与思考[A];旅游学研究(第五辑)[C];2010年
10 雷曜;;管理教育范式与模式的比较研究[A];2001年中国管理科学学术会议论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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7 孙新强;美国《统一商法典》法理思想研究[D];山东大学;2005年
8 覃江梅;音乐教育哲学的审美范式与实践范式[D];南京师范大学;2008年
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10 庄锦英;情绪影响决策内隐认知机制的实验研究[D];华东师范大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 陈志刚;西方主流经济学范式的历史演变与中国经济学范式的传承重建[D];武汉理工大学;2002年
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4 潘丽霞;知识经济条件下公共行政范式的演变[D];四川大学;2003年
5 穆静;基础教育中的技术教育范式研究[D];南京师范大学;2004年
6 张继山;闲暇教育与校本课程开发之关系研究[D];首都师范大学;2005年
7 邓凡茂;课堂评价范式之研究[D];南京师范大学;2005年
8 李仲泉;普通学校音乐教育审美范式的审视[D];南京师范大学;2004年
9 李缨;建构中国特色判例制度刍议[D];四川大学;2005年
10 罗丹;从主体性到交互主体性:从独白到对白[D];湖南师范大学;2006年
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