基于机器视觉的人机交互系统的设计
第40卷一第4期2019年8月
首都师范大学学报(自然科学版)
Journal of Capital Normal University
(Natural Science Edition)
No.4
Aug.,2019
收稿日期:2018-05-10?四川省教育厅项目(18ZB0508);四川文理学院校级项目
(2018ZNZZ004Y)
基于机器视觉的人机交互系统的设计
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涂一朴1一沈一荣1一黄一晨2
(1.四川文理学院智能制造学院,四川达州一635000;2.四川省达州市公安局,四川达州一635000)
摘要:基于深度图像信息的获取与处理技术,实时性二鲁棒性较强,具有易于实现二交互性较好等优点.基于Kinect 感应器的人机交互系统,可以实时捕捉深度图像和RGB 图像,并运用OpenNI 和NITE 技术框架,识别人体手势和关节运动姿态,最后将对应的操控指令发送至单片机执行,实现以自然体感的方式控制机器人.该系统易于实现二交互性较好,可以广泛应用于服务机器人二智能家居二工业控制等领域.关键词:机器视觉;人机交互;Kinect;图像处理中图分类号:TP242一
0一引一言
随着人工智能和虚拟现实技术的不断发展,人机交互[1-3](human-computer interaction)系统已经成为当前的研究热点.目前,人机交互系统主要采取了行为识别[4-5](手势交互)二三维交互[6]二语音交互[7-8]二触觉交互[9-10]和多通道交互[10]等技术.
作为行为识别技术中的一个重要研究分支,机
器视觉方法实时性二鲁棒性较强,具有易于实现二交互性较好等优点.如,通过捕捉目标物体的三维坐标信息,可以协助移动机器人完成目标跟踪[11]二自主导航和避障[12-13].本文也将利用机器人视觉技术,对人体图像二姿势动作进行识别和处理,以期实际应用于特种机器人二服务机器人及智能家居等领域.
1一整体设计
首先,在上位机层面,通过Kinect 感应器,实时捕捉深度图像和RGB 图像.然后,利用OpenNI 和NITE 技术框架,编写人体姿态识别处理程序(手势和人体骨骼),将用户的手部或者肢体动作在空间中的坐标位移
进行分类处理.最后,将对应的操控指令通过串口驱动程序发送至单片机执行,从而实现对人体动作的识别.整个系统结构框图见图1.
图1一系统结构框图
一
2一深度图像和RGB 图像获取
深度图像的获取是由红外线发射器和CMOS 红外摄像机共同完成的,只要Kinect 感应器接收到了光编码的红外图案,其内置的PrimeSense 的PS1080芯片就会把这个图案与存储在芯片内存中的参考图像相比较,经过系统校准后,就转换成了一个VGA 尺寸的场景深度图像,用户通过OpenNI 的API 即可访问这个图像.RGB 图像的获取则相对简单,通过Kinect 自带的标准RGB 摄像机及其数据镜像功能,即可访问RGB 图像.Kinect 感应器获取的深度图像和RGB 图像对比如图2所示.
使用Processing 语言实现获取深度图像和RGB 图像的主要过程是,导入Simple-OpenNI 库,声明包含Simple-OpenNI 对象的Kinect 变量,并启动对象
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机器视觉系统设计五大难点
机器视觉系统设计五大难点 机器视觉系统的组成 机器视觉系统是指用计算机来实现人的视觉功能，也就是用计算机来实现对客观的三维世界的识别。按现在的理解，人类视觉系统的感受部分是视网膜，它是一个三维采样系统。三维物体的可见部分投影到网膜上，人们按照投影到视网膜上的二维的像来对该物体进行三维理解。所谓三维理解是指对被观察对象的形状、尺寸、离开观察点的距离、质地和运动特征（方向和速度）等的理解。 机器视觉系统的输入装置可以是摄像机、转鼓等，它们都把三维的影像作为输入源，即输入计算机的就是三维管观世界的二维投影。如果把三维客观世界到二维投影像看作是一种正变换的话，则机器视觉系统所要做的是从这种二维投影图像到三维客观世界的逆变换，也就是根据这种二维投影图像去重建三维的客观世界。 机器视觉系统主要由三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。 将近80%的工业视觉系统主要用在检测方面，包括用于提高生产效率、控制生产过程中的产品质量、采集产品数据等。产品的分类和选择也集成于检测功能中。下面通过一个用于生产线上的单摄像机视觉系统，说明系统的组成及功能。 视觉系统检测生产线上的产品，决定产品是否符合质量要求，并根据结果，产生相应的信号输入上位机。图像获取设备包括光源、摄像机等；图像处理设备包括相应的软件和硬件系统；输出设备是与制造过程相连的有关系统，包括过程控制器和报警装置等。数据传输到计算机，进行分析和产品控制，若发现不合格品，则报警器告警，并将其排除出生产线。机器视觉的结果是CAQ系统的质量信息来源，也可以和CIMS其它系统集成。 图像的获取 图像的获取实际上是将被测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的一系列数据，它主要由三部分组成： ＊照明
机器视觉系统模块的原理分析及设计
机器视觉系统模块的原理分析及设计 一、概述 视觉技术是近几十年来发展的一门新兴技术。机器视觉可以代替人类的视觉从事检验、目标跟踪、机器人导向等方面的工作，特别是在那些需要重复、迅速的从图象中获取精确信息的场合。尽管在目前硬件和软件技术条件下，机器视觉功能还处于初级水平，但其潜在的应用价值引起了世界各国的高度重视，发达国家如美国、日本、德国、法国等都投入了大量的人力物力进行研究，近年来已经在机器视觉的某些方面获得了突破性的进展，机器视觉在车辆安全技术、自动化技术等应用中也越来越显示出其重要价值。本文根据最新的CMOS 图像采集芯片设计了一种通用的视觉系统模块，经过编制不同的图像处理、模式识别算法程序本模块可以应用到足球机器人，无人车辆等各种场合。 二、设计原理 系统原理框图如图1所示。 系统包含5个主要芯片：图像采集芯片OV7620，高速微处理器SH4，大规模可编程阵列FPGA，和串口通讯控制芯片MAX232。FPGA内部编程设立两个双口RAM，产生图像传感器所需的点频，行场同步等信号，以及控制双口RAM的存储时序。SH4负责对OV7620通过I2C进行配置，读取双口RAM的图像数据，进行处理，并通过串口实现图像资料的上传或控制步进电机等其他设备。 三、图像采集模块 系统模块以CMOS图像传感器OV7620为核心，还包括一个聚光镜头和其他一些辅助
元器件比如27MHZ的晶振，电阻电容等。 COMS图像传感器是近几年发展较快的新型图像传感器，由于采用了相同COMS技术，因此可以将像素阵列与外围支持电路集成在同一块芯片上，是一个完整的图像系统(Camera on Chip)。本系统采用的是Ommnvision公司推出的一块CMOS彩色图像传感器OV7620，分辨率为640x480。它能工作在逐行扫描方式下，也能工作在隔行扫描方式下。它不仅能输出彩色图像，也可用作黑白图像传感器。这块芯片支持的图像输出格式有很多种： 1)YCrCb4:2:2 16 bit/8 bit格式；2)ZV端口输出格式；3)RGB原始数据16 bit/8 bit； 4)CCIR601/CCIR656格式。其功能包括有对比度、亮度、饱和度、白平衡及自动曝光、同步信号位置及极性输出，帧速率和输出格式等都可以通过I2C 总线进行编程配置片内寄存器控制。 聚光镜头选用桑来斯公司生产的DSL103镜头。此镜头体积小，适合嵌入式视觉传感器的应用场合。 四、FPGA接口模块 FPGA采用Xilinx公司的XC2S100，这款芯片内部集成了10000个逻辑门。接口程序采用VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)书写。为了提高数据的传输速率，在XC2S100 内部分配了2个双口RAM缓冲区，其大小为127KB，每个双口RAM存储1行的图像数据。两组双口RAM进行奇偶行计数器进行切换。当一行存储完毕后，立即向SH4传生一个读取该行数据的中断的申请信号。FPGA内部结构如图2所示。 这里主要问题在于FPGA内部的双口RAM读写操作共用同一数据总线和地址总线，当同时进行读写操作的时候就会产生时序问题导致写入或读出的数据错误。在这两个过程中为了防止数据和地址总线冲突，在FPGA内部设计了一个中央总线仲裁器。根据公共数据传输的先后顺序，中央仲裁器先接受图像传感器的总线请求，当图像存储到RAM之中后，中央仲裁器才响应单片机系统的读信号请求。
汽车人机交互系统
汽车人机交互系统
全文导航 1 词条简介 2 常见的人机交互系统 ·iDrive ·COMAND ·MMI ·Sensus ·iVoka ·SYNC ·IntelliLink 1 词条简介 人机交互系统是信息化技术发展的产物，该系统实现了人与车之间的对话功能，就比如我们常用电脑的windows一样。车主可通过该系统，轻松把握车辆状态信息(油耗、车速、里程、当前位置、车辆保养信息等)、路况信息、定速巡航设置、蓝牙免提设置、空调及音响的设置。
2 常见的人机交互系统 目前常见的人机交互系统有宝马的iDrive、奔驰的COMAND、奥迪的MMI、沃尔沃的Sensus、上汽荣威的iVoka、福特的SYNC、通用的Intel liLink以及丰田的Remote Touch。 ·iDrive 宝马的iDrive系统可以说是人机交互系统的先驱，其第一代产品在2001年就已经投入了实用。而目前国内宝马车型上装备的是第二代i Drive系统，相对老产品的改进主要体现在加入了7个快捷键并将操作界面进行了全面的升级 和改进。
和奥迪的MMI系统相比，宝马的iDrive在操作方式上略显复杂。不过其上手难度也不高，基本都符合习惯性操作。而旋钮旁的七个快捷键布局比较紧密，全部在一个手掌的五指范围内，可以说iDrive系统完全在驾驶者的掌控之中。
第二代iDrive系统在宝马3系上采用了8. 8英寸高分辨率显示屏，而在7系上显示屏的尺寸更大。而且屏幕的分辨率达到了1280*480，是三款车型中最高的。实际视觉效果也可看出，宝马的iDrive界面最为清晰美观。 而就在售价49.5万元的宝马325i运动型上，iDrive系统已经具备车载电视和蓝牙免提功能。打开手机的蓝牙功能搜索到自己的宝马，再输入相同的匹配密码就可以将手机与iDrive 相连。 另外宝马的iDrive系统也提供多项车辆参
嵌入式机器视觉系统设计
嵌入式机器视觉系统设计 熊 超 田小芳 陆起涌 (复旦大学电子工程系 上海 200433) 摘要 机器视觉系统是智能机器人的一个重要标志,也是近年来的一个研究热点,现有研究成果在系统复杂度、价格和性能之间很难达到平衡。针对此问题,设计了一个CM O S摄像头为图像采集设备、DM CU为核心处理器的嵌入式机器视觉系统,并实现了实时双目测距。该系统简单、实时性好。 关键词 嵌入式系统 DM CU 机器视觉 双目测距 The Design of Embedded Machine Vision System Xiong Chao Tian Xiaofang Lu Qiyo ng (E.E.D ep ar tment,F udan U niv er sity,Shanghai200433,China) Abstract M achine vision is an act ive research area in recent years,which is an import ant symbol of intelligent robot,but t he present research product ion has not f ound a balance among the system complexit y,cost and per-formance.T o solve the problem,a new embedded machine vision system is proposed,which t akes t he CM OS sense as the image acquisit ion unit and DM CU as cent ral processor,and real-time depth measurement is realized. T he system is simple and st able,and has a good perf ormance in real-time operation. Key words Embedded syst em DM CU M achine vision Binocular dept h measurement 1 引 言 机器视觉系统是智能机器人的一个重要标志,其模拟了人的感知功能,具有探测范围宽、目标信息完整等优势,因此越来越受到人们的关注。其中,机器视觉测量障碍物距离是近年来的研究热点,并取得了一定的效果[1～3]。但这些视觉测距系统往往比较复杂、价格高,或者实时性差。在此设计了一个以CM OS摄像模块为图像采集设备、DM CU为核心处理器的嵌入式机器视觉系统,并实现了双目视觉实时测距。该系统集成度高、功耗低、实时性好,还有丰富的外围接口,可以广泛应用于智能机器人导航、目标定位等领域。 2 嵌入式系统设计 系统采用的摄像模块为台湾原相公司的CM OS 图像传感器PAS109B,工作电压2.4～3.6V,分辨率164×124,像素大小7.25 m×7.25 m,图像帧率最高60fps(frame per second),支持I2C接口。处理器采用台湾俊亿公司提供的DM CU处理器KBD0001B。DM-CU是为了适应现代便携设备发展而出现的一种全新体系结构,整合了DSP高效的运算能力和M CU强大的控制能力。K BD0001B字长16位,内部有RO M 32kW,有两种RA M:XRA M(16kW)和YRA M (8kW),可在一个时钟周期内分别从这两个RA M中得到两个操作数。K BD0001B运算速度最高可达25M IPS,采用了4级流水线结构,每条指令执行时间均为一个时钟周期。K BD0001B提供48个通用I/O接口,支持SPI、I2C、U A RT、PWM,内嵌了LCD控制器。 这里设计的机器视觉系统以K BD0001B为核心处理器,CM OS摄像模块为图像采集设备,大大降低该系统的复杂度。将该系统安装于一个移动小车上,通过双目视觉的方法测量障碍物的距离,实现了小车自主行驶和避障,如图1所示。 嵌入式机器视觉系统框图如图2所示。 为实时地测量障碍物距离,系统利用外极线约束[4]重整图像,这样每次只需分别从两图像传感器中 第26卷第8期增刊 仪 器 仪 表 学 报 2005年8月
嵌入式人机交互界面研究与实现
[导读]嵌入式设备之所以能与用户亲密接触，最重要的因素就是它可以提供友好的用户界面、图像界面、灵活的控制方式、对专业知识要求低，甚至不需要嵌入式的知识就能让人们很快、很容易掌握嵌入式产品的使用方法，因此在嵌入式系统开发工作中人机交互界面的开发设计就显得尤为重要。 嵌入式技术作为21世纪智能时代的核心技术，越来越多的在科技和生活领域承担起支柱性作用，同时也引领着新时代的人们奔赴充满想象的未来。今天嵌入式系统的应用已经渗入到社会生产、生活的各个方面，嵌入式系统相对之前的电子计算机系统有低功耗、体积小、性能强、稳定性高，以及周边器件all in one等特点。然而对于普通用户来说嵌入式系统最突出、最重要的特性还是良好的人机交互功能。嵌入式设备之所以能与用户亲密接触，最重要的因素就是它可以提供友好的用户界面、图像界面、灵活的控制方式、对专业知识要求低，甚至不需要嵌入式的知识就能让人们很快、很容易掌握嵌入式产品的使用方法，因此在嵌入式系统开发工作中人机交互界面的开发设计就显得尤为重要，值得设计开发人员深入了解，认真思考。 （图为辰汉电子android2.2下开发的应用于平板电脑的嵌入式人机交互界面） 要开发一个理想的嵌入式人机交互界面，需要考虑多重因素。其中主要因素括行业特点、嵌入式硬件、嵌入式软件以及UI设计等四个方面，接下来将对这些因素逐一进行介绍。 行业因素 嵌入式系统已渗透入社会生活的各个领域，不同行业对于嵌入式人机交互会产生不同的理解，提出不同的诉求。因此，开发嵌入式人机交互界面时必须要充分考虑这些行业特点。现阶段，嵌入式产品的行业分布大致可划分为五类即：消费类、工业类、汽车类、军工类和
3款人机交互系统对比
如果说20万以下的一般家用车型之间比拼的是材质的优劣、做工的粗细以及车载配置的多寡的话，那当竞争到达30万甚至40万以上的级别时，在这些基本方面大家做的都已经很好了，高低胜负现在取决于设计的理念、品牌的内涵以及科技的应用上。 而奥迪的MMI、宝马的iDrive以及奔驰的COMAND，这三种效力于不同品牌的人机交互系统恰好正是用科技含量提升豪华品质的代表配置。本文就将为大家展示对比这三种系统的优劣势，看看它们谁对提升产品竞争力更有帮助。 ● 奥迪A4L的MMI——3D地图令人印象深刻没有蓝牙免提有些遗憾
奥迪的MMI多媒体人机交互系统首次出现在2004年，最早装备的车型是当时的奥迪A6。本文以奥迪A4L 2.0T车型上的MMI系统为例进行讲解。这套系统是奥迪装备的第三代MMI，是目前国内车型所使用的最新版本（国外的最新版本是装备在新A8上的第四代MMI系统）。其主要控制区位于挡把后方，更加靠近驾驶者，因此更加方便操作。
首先我们来看MMI系统的外部设计。在MMI系统出现之初有很多人表示很喜欢它的快捷键设计，这是相对于当时宝马的第一代iDrive系统而言的。不可否认，众多的快捷键可以为使用者提供更多的便利，但是其按键布局有些分散，甚至一个手掌都无法完全覆盖，这就意味着要想准确找到想按的那个键并不是那么容易。
MMI的系统操作方式也很简单，中间的那个旋钮承担了几乎全部的操作任务，左右旋转可以调节到不同的选项，按下中间的黑色部分就是确定操作。而中间的黑色钮还可以八方向拨动，这主要是为导航系统服务的。
MMI的导航系统除了可以为驾驶者指引路线外，还有一项特殊的功能，就是可以提供TMC实时交通流量信息。不同程度的拥堵情况都会以不同的颜色在地图上标注出来，但是并非所有道路都有相关信息，不过总强过没有。
机器视觉系统设计五大难点【详解】
机器视觉系统设计五大难点 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 机器视觉系统的组成 机器视觉系统是指用计算机来实现人的视觉功能，也就是用计算机来实现对客观的三维世界的识别。按现在的理解，人类视觉系统的感受部分是视网膜，它是一个三维采样系统。三维物体的可见部分投影到网膜上，人们按照投影到视网膜上的二维的像来对该物体进行三维理解。所谓三维理解是指对被观察对象的形状、尺寸、离开观察点的距离、质地和运动特征（方向和速度）等的理解。 机器视觉系统的输入装置可以是摄像机、转鼓等，它们都把三维的影像作为输入源，即输入计算机的就是三维管观世界的二维投影。如果把三维客观世界到二维投影像看作是一种正变换的话，则机器视觉系统所要做的是从这种二维投影图像到三维客观世界的逆变换，也就是根据这种二维投影图像去重建三维的客观世界。 机器视觉系统主要由三部分组成：图像的获取、图像的处理和分析、输出或显示。 近80%的工业视觉系统主要用在检测方面，包括用于提高生产效率、控制生产过程中的产品质量、采集产品数据等。产品的分类和选择也集成于检测功能中。下面通过一个用于生产线上的单摄像机视觉系统，说明系统的组成及功能。 视觉系统检测生产线上的产品，决定产品是否符合质量要求，并根据结果，产生相应的信号输入上位机。图像获取设备包括光源、摄像机等；图像处理设备包括相应的
软件和硬件系统；输出设备是与制造过程相连的有关系统，包括过程控制器和报警装置等。数据传输到计算机，进行分析和产品控制，若发现不合格品，则报警器告警，并将其排除出生产线。机器视觉的结果是CAQ系统的质量信息来源，也可以和CIMS 其它系统集成。 图像的获取 图像的获取实际上是将被测物体的可视化图像和内在特征转换成能被计算机处理的一系列数据，它主要由三部分组成： ＊照明 ＊图像聚焦形成 ＊图像确定和形成摄像机输出信号 1、照明 照明和影响机器视觉系统输入的重要因素，因为它直接影响输入数据的质量和至少30%的应用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要选择相应的照明装置，以达到最佳效果。 过去，许多工业用的机器视觉系统用可见光作为光源，这主要是因为可见光容易获得，价格低，并且便于操作。常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。但是，这些光源的一个最大缺点是光能不能保持稳定。以日光灯为例，在使用的第一个100小时内，光能将下降15%，随着使用时间的增加，光能将不断下降。因此，如何使光能在一定的程度上保持稳定，是实用化过程中急需要解决的问题。 另一个方面，环境光将改变这些光源照射到物体上的总光能，使输出的图像数据存在噪声，一般采用加防护屏的方法，减少环境光的影响。
信息组织人机交互
人机交互 人机交互是研究系统与用户之间的交互关系的技术机制。通过机器的输入，输出设备，以有效，简单的方式实现用户与机器的互动。所以人机交互系统可以是各种各样的机器设备，也可以是计算机程序化的软件与人之间的交流机制。用户可以通过人机交互系统方便，简易地实现对复杂程序，软件和系统的运用和操作控制（人机交互系统能够使用户更加方便快捷地进行操作）。传统的交互设备一般都是计算机的硬件设备，例如：鼠标，键盘，触摸屏，显示器等。总之，人机交互是指用户与机器之间通过一定方法和语言交流信息以完成指定任务的过程。实现人机交互需要一定的交互设备。用户如何使用机器，怎样可以高效率地完成指定工作，需要一个良好的人机交互系统。而一个良好的人机交互系统需要设计形象生动的人机交互界面。何为人机交互界面人机交互界面就是系统面向用户的部分，用户可以通过人机交互界面与系统交流沟通，是计算机向用户提供的综合操作环境，是计算机系统的重要组成部分。通过人机交互界面，人们可以与计算机传递，交换信息。人机交互界面的设计应当从多个学科角度来进行。首先，设计人机界面应当了解用户的需求，要知道用户想实现什么功能，想怎样实现特定的目的，想怎样简单，准确地控制系统完成指定的任务。然后，需要结合社会需求和经验补充和扩展界面的功能。再可以考虑界面的风格，可以通过图形进行人机交互，用工业设计的方法和计算机技术结合实现人机交互的智能化。通过研究计算机技术，用户心理，社会经验，图形设计，工业设计等，人们可以改进人机交互的环境（人机交互界面）以实现更复杂的功能和提供智能化，人性化的服务。理论体系方面，人机交互需要从人的心理出发，更加强调认知心理以及行为学和社会学的某些人文科的理论指导。实践范畴方面，需从人机交互接口扩展开来，强调计算机对于人的反馈交互作用。 其实，实现有效的人机交互还是需要借助优秀精良的人机界面。那么如何设计优良的人机界面呢首先，设计人员应当分析可用性需求。管理人员通过精选人员准备时间表和目标，建立和使用指导文档以及参与测试，可以促进大家对用户界面问题的重现。而设计者可以提出多个可供参选的备选设计方案，并对较好的备选方案进行下一步的开发和测试。设计者进行深入研究，对于哪些用户要完成什么任务以及用户与人物之间的关系，他们理解得十分透彻。明确目标有利于设计者实现这些目标。设计者设计人机界面应当做到以下几点： ①满足操作，控制和维护人员对性能的需求； ②将对操作人员的技能要求，知识要求和训练时间都降到最低； ③达到人与设备，软件组合所要求的可靠性； ④在系统中和系统间逐步建立一种设计标准； 倘若人机界面设计的好的话，人机界面就好像消失了一样，从而使人机之间可以像人与人之间正常交流一样方便简单。 其次，人机交互界面需要标准化，一致性和可移植性。所谓标准化就是不同的应用程序中共同的用户界面特征。一致性指应用程序中的通用操作语言，序列，术语，组件，布局，颜色，排版，样式等的统一。可移植性指在多个软件环境中转换数据和共享用户界面的潜在能力。 第三，可用性度量。如果已经选择了充分的需求，保证了可靠性，提出了标准化报告，完成了时间进度和预算计划，那么开发者就可以将精力集中于设计与测试过程，多个备选的设计方案必须通过对多个特定用户群和多个特定的基准任务
操作系统课后答案全
1.2 操作系统以什么方式组织用户使用计算机？ 答:操作系统以进程的方式组织用户使用计算机。用户所需完成的各种任务必须由相应的程序来表达出来。为了实现用户的任务，必须让相应功能的程序执行。而进程就是指程序的运行，操作系统的进程调度程序决定CＰU在各进程间的切换。操作系统为用户提供进程创建和结束等的系统调用功能，使用户能够创建新进程。操作系统在初始化后,会为每个可能的系统用户创建第一个用户进程，用户的其他进程则可以由母进程通过“进程创建”系统调用进行创建。 1.4 早期监督程序（Ｍoｎitor)的功能是什么？ 答:早期监督程序的功能是代替系统操作员的部分工作,自动控制作业的运行。监督程序首先把第一道作业调入主存，并启动该作业。运行结束后,再把下一道作业调入主存启动运行。它如同一个系统操作员，负责批作业的I/Ｏ，并自动根据作业控制说明书以单道串行的方式控制作业运行，同时在程序运行过程中通过提供各种系统调用,控制使用计算机资源。 1.7 试述多道程序设计技术的基本思想。为什么采用多道程序设计技术可以提高资源利用率? 答：多道程序设计技术的基本思想是，在主存同时保持多道程序，主机以交替的方式同时处理多道程序。从宏观上看，主机内同时保持和处理若干道已开始运行但尚未结束的程序。从微观上看，某一时刻处理机只运行某道程序。 可以提高资源利用率的原因：由于任何一道作业的运行总是交替地串行使用ＣPU、外设等资源，即使用一段时间的CPU，然后使用一段时间的Ｉ/O设备,由于采用多道程序设计技术，加之对多道程序实施合理的运行调度,则可以实现CPＵ和I/O设备的高度并行，可以大大提高CPU与外设的利用率。 1.８什么是分时系统?其主要特征是什么?适用于哪些应用？ 答：分时系统是以多道程序设计技术为基础的交互式系统,在此系统中,一台计算机与多台终端相连接，用户通过各自的终端和终端命令以交互的方式使用计算机系统。每个用户都感觉到好像是自己在独占计算机系统,而在系统内部则由操作系统以时间片轮转的方式负责协调多个用户分享CPU。主要特征是：并行性：系统能协调多个终端用户同时使用计算机系统,能控制多道程序同时运行。 共享性：对资源而言,系统在宏观上使各终端用户共享计算机系统中的各种资源,而在微观上它们则分时使用这些资源。 交互性:人与计算机以交互的方式进行工作。 独占性:使用户感觉到他在独占使用计算机。 现在的系统大部分都是分时系统,主要应用于人机交互的方面。 2.１什么是中断?什么是异常？它们有何区别? 答：中断是指来自CPU执行指令以外的事件发生后，处理机暂停正在运行的程序,转去执行处理该事件的程序的过程。 异常是指源自CPU执行指令内部的事件发生后,处理机暂停正在执行的程序,转去处理该事件的过程。 区别：广义的中断包括中断和异常,统一称为中断。狭义的中断和异常的区别在于是否与正在执行的指令有关,中断可以屏蔽,而异常不可屏蔽。 2.2什么是多级中断?为什么要把中断分级?试述多级中断的处理原则。 答: 中断分级是根据中断的轻重缓急来排序，把紧迫程度大致相当的中断源归
人机交互系统概述
人机交互系统概述
随着国家信息化步伐的加快和高等教育的规模的扩大，社会对计算机专业的人才的需求不仅体现在数量的增加上，而且体现在质量要求的提高上，培养具有研究和实践能力的高层次的计算机专业人才已成为许多大学计算机专业教育的主要目标。这些，足以说明人机交互在我们的发展中开始占据一定的地位了，我们应该开始逐渐重视人机交互带给我们的影响。 以往对计算机软件的研究，较少关心人的因索问题。重点就在如何最有效地使用两种宝贵的资源——计算速度和存储空间。程序的效率是最高目标。现在，由于硬件价格急剧下降，越来越强的适用于图形的个人计算环境的出现，我们可以首要考虑如何使用户的使用效率最高，而不是着重于计算机的效率。许多功能相似的图形交互式系统已经走入市场。能否取得成功，取决于该系统使用起来是否方便。如何使系统在使用时变得方便已经成为设计中越来越要考虑的关键问题。用户与计算机接口的实际计算机科学。感性心理学认知心理学，且人的因素对一个成功的设计者来说，也是非常关键的。建立友好的人机交互界面的目的就是使系统对它的用户来说既易于理解又易于使用。 但是，什么是人机交互呢？ 所谓人机交互就是指关于设计、评价和实现供人们使用交互式计算机系统，并围绕相关的主要现象进行研究的学科。狭义的讲，人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信息交换，它主要包括人到计算机和计算机刀刃的信息交换两部分。对于前者，人们可以借助键盘、
鼠标、操纵杆、数据服装、眼动跟踪器、位置跟踪器、数据手套、压力笔等设备，用手、脚、声音、姿势、或身体的动作、视线甚至脑电波等向计算机传递信息；对于后者，计算机通过打印机、绘图仪、显示器、头盔式显示器、音箱等输出或显示设备向人们提供可理解的信息。人机交互是一门综合学科，它与认知心理学、人机工程学、多媒体技术、虚拟现实技术等密切相关。其中，认知心理学与人机工程学是人机交互技术的理论基础，而多媒体技术、虚拟现实技术与人机交互是相互交叉渗透的。 人机交互的研究内容很广泛。涵盖了很多方面，如建模、设计、评估等理论和方法，以及在Web、移动计算、虚拟现实等方面的应用研究，主要包括了以下内容。 1.人机交互的界面表示模型与设计方法 友好的交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此，研究人机交互界面的表示模型与设计方法是人机交互的重要研究内容之一。 2.可用性分析与评估 可用性人机交互关系到人机交互能否达到用户期待的目标，以及实现这一目标的效率和便捷性。对人机交互系统的可用性分析与评估的研究主要涉及到支持可用性的设计原则和可用性的评估方法等。 3.多通道交互技术 多通道交互主要研究多通道交互界面的表示模型、多通道交互界
11本《人机交互与界面设计》复习题目
第1章 1.什么是人机交互？ 2.人机交互的发展趋势是什么？ 第2章 3.人机交互中，常用的感知有哪些？ 4.颜色通常用哪几种属性来表示？ 5.“在界面设计中，应该以实际中心为基准进行排版设计。”这句话对吗？为什么？ 6.“在明亮的背景下显示灰暗的文字，能够增强文字的可读性。”这句话对吗？ 7.RGB、CMYK和HSV的含义各是什么？作为颜色模型，它们各自在什么情况下使用？ 8.声音通常用哪几个属性来描述？ 9.触觉的感知机理与视觉和听觉的最大不同是什么？ 10.认知的两个模式是什么？二者各有什么特点？ 11.常见的认知过程有哪些？ 12.注意的两个基本特征是什么？ 13.“人们识别事物的能力要远胜于回忆事物的能力。”这句话对吗？ 14.影响人们认知的因素有哪些？ 15.什么是交互系统设计中的概念模型？ 16.什么是分布式认知？它与传统认知理论之间有什么关系？ 第3章 17.常用的文本输入设备、图像输入设备、三维信息输入设备、指点输入设备各有哪些？ 18.虚拟现实交互设备有哪些？各有什么特点？ 第4章 19.常用的人机交互输入模式有哪几种？各有什么特点？ 20.基本的交互技术有哪些？ 21.常用的、用于图形输入的辅助交互技术有哪些？ 22.什么是六自由度？ 23.什么是三维交互技术？传统的图形交互技术能否直接用于三维交互？为什么？ 24.目前主要使用哪些交互方式在三维空间中进行操作？ 25.什么是语音识别？ 26.在手写识别技术中，什么是脱机识别和联机识别？ 27.什么是数字墨水？ 第5章 28.图形用户界面包含了三个重要思想，它们是什么？ 29.WIMP表示什么？ 30.什么是桌面隐喻？“图形用户界面中，最常用的隐喻表现方法是使用静态图标。”这句 话对吗？“隐喻可以表达各种信息。”这句话对吗？为什么？ 31.直接操纵具有哪些特性？ 32.简要论述图形用户界面设计的一般原则。 33.用户体验由哪几个元素组成？ 34.“偶然型和生疏型用户要求系统运行效率高，能够灵活使用；熟练型和专家型用户要求 系统给出更多的支持和帮助。”这句话对吗？ 35.在界面设计中，用户交互分析主要包括哪些内容？ 36.在界面设计中，对用户的观察和分析，主要有哪些方法？ 37.简要描述任务分析主要包括哪些内容。为什么说任务分析是交互设计至关重要的环节？
机器视觉检测台自动控制系统设计毕业设计
毕业设计题目：机器视觉检测台自动控制系统设计 姓名： 学号： 学院：机电学院 专业：机械工程及自动化 指导教师： 协助指导教师： 201 年月日
摘要 为了提高机器视觉检测系统中摄像头的定位精度和实现摄像头的全自动调节，本文结合实际工业生产需求详细叙述了怎样进行机械机构设计、硬件选型与硬件接线以及精度计算设计等工作。其中硬件设计包含怎么选择合适的控制器、控制工艺、驱动设备、上位监控软件及网络通信方式等机器视觉检测台自动控制系统中的重要组成部分；精度计算设计主是指通过计算步进电机步距角与其高速脉冲频率的关系来实现摄像头移动位置的精确定位。 关键词：自动检测系统、PLC、步进电机
Abstract Precision detection technology as the key to promoting industrial development and the efficiency of detection to some extent reflects the development of the manufacturing sector; for machine vision inspection system has the advantage of high precision, on-line, real-time, non-contact, etc., with industrial production field of automation requirements continue to increase, machine vision inspection applications in various fields more widely, such as assembly line parts recognition positioning, size and location of the measurement of mechanical components, parts flaw detection, mechanical parts assembly Appearance inspection and product testing completely. In order to improve the positioning accuracy of the machine vision inspection system in the camera and the camera's automatic adjustment realization, this paper actual industrial production requirements described in detail how mechanical structure design, hardware selection and the hardware wiring and accuracy of the calculation and design work. The hardware design includes how to choose the right controller to control the process, drives, PC and network monitoring software, communications and other machine vision inspection station automatic control system, an important part; precision computing design of the main means by calculating the stepper motor step Relationship angle from its high-speed pulse frequency to achieve precise positioning camera movement position. Keywords: Automatically Detecting System, PLC, Stepper Motor.
机器视觉系统设计的五大难点
上海嘉肯光电科技有限公司:机器视觉光源的研发https://www.360docs.net/doc/7c3960112.html, 机器视觉系统设计的五大难点 第一：打光的稳定性 工业视觉应用一般分成四大类：定位、测量、检测和识别，其中测量对光照的稳定性要求最高，因为光照只要发生10-20%的变化，测量结果将可能偏差出1-2个像素，这不是软件的问题，这是光照变化，导致了图像上边缘位置发生了变化，即使再厉害的软件也解决不了问题，必须从系统设计的角度，排除环境光的干扰，同时要保证主动照明光源的发光稳定性。 第二：工件位置的不一致性 一般做测量的项目，无论是离线检测，还是在线检测，只要是全自动化的检测设备，首先做的第一步工作都是要能找到待测目标物。每次待测目标物出现在拍摄视场中时，要能精确知道待测目标物在哪里，即使你使用一些机械夹具等，也不能特别高精度保证待测目标物每次都出现在同一位置的，这就需要用到定位功能，如果定位不准确，可能测量工具出现的位置就不准确，测量结果有时会有较大偏差。 第三：标定 一般在高精度测量时需要做以下几个标定，一光学畸变标定（如果您不是用的软件镜头，一般都必须标定），二投影畸变的标定，也就是因为您安装位置误差代表的图像畸变校正，三物像空间的标定，也就是具体算出每个像素对应物空间的尺寸。
上海嘉肯光电科技有限公司:机器视觉光源的研发https://www.360docs.net/doc/7c3960112.html, 第四：物体的运动速度 如果被测量的物体不是静止的，而是在运动状态，那么一定要考虑运动模糊对图像精度（模糊像素=物体运动速度*相机曝光时间），这也不是软件能够解决的。 第五：软件的测量精度 在测量应用中软件的精度只能按照1/2—1/4个像素考虑，最好按照1/2，而不能向定位应用一样达到1/10-1/30个像素精度，因为测量应用中软件能够从图像上提取的特征点非常少。 上海嘉肯光电科技有限公司是一家专业从事机器视觉光源的研发、生产和销售为一体的高新技术企业。以工业检测、机器视觉、图像处理、科学研究等领域为主要研发及经营方向。此外，公司还代理工业镜头、工业相机、图像采集卡、图像处理软件和各类视觉附件。??上海嘉肯光电科技有限公司?将坚持“用心，创造未来”的企业经营理念，并持续不断地把最优秀、性价比最高的视觉产品提供给广大用户，以不断满足客户日益增长的要求。
人机交互考试复习题(含答案)
1、人机交互：是指关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，并围绕相关的 主要现象进行研究的学科。 2、人机交互是一门综合学科。认知心理学与人机工程学是人机交互技术的理论基础，虚拟 现实技术与人机交互是相互交叉和渗透的。 3、人机交互的发展历史：命令行界面交互阶段；图形用户界面交互阶段；自然和谐的人机 交互阶段。 4、人的感知交互过程主要是通过视觉、听觉和触觉感知进行的。 5、人类从周围世界获得的信息约有80%是通过视觉得到的。 6、RGB颜色模型通常用于彩色阴极摄像管等彩色光栅图形显示设备中。 7、CMYK颜色模型对于认识某些印刷硬拷贝设备的颜色处理很有帮助。 8、常见的认知过程：感知和识别；注意；记忆；问题解决；语言处理。 9、影响认知的因素：情感；人的个性差异。 10、分布式认知理论是传统认知理论的发展，和传统的认知理论并不冲突。 11、分布式认知理论的特征：强调个体与外部表象的结合，重视人工制品的作用；强调认知的分布性；强调交互作用和信息共享；关注具体情境和情境脉络。 12、输入设备：键盘、手写输入、二维扫描仪、数码摄像头、三维扫描仪、动作捕捉、鼠标、触摸板、触摸屏、控制杆设备。 13、输出设备：显示器、打印机、语音交互设备。 14、三维扫描仪成为了实现三维信息数字化的一种极为有效的工具。动作捕捉设置则用于捕捉用户的肢体甚至是表情动作，生成运动模型。 15、人机交互输入模式?请求模式：在请求模型下，输入设备的启动是在应用程序中设置的；采样模式：输入设备和应用程序独立地工作；事件模式：输入设备和程序并行工作； 16、基本交互技术？定位：定位是确定平面或空间的一个点的坐标，是交互中最基本的输入设备技术之一；笔画：笔画输入用于输入一组顺序的坐标点；定值：定值输入用于设置物体旋转角度、缩放比例因子等；选择；选择是在某个选择集中选出一个元素，通过注视。指点或接触一个对象，使对象成为后续行为的焦点，是操作对象时不可缺少的一部分；字符串：键盘是目前输入字符串最常用的方式，现在用写字板输入字符也已经很流行。 17、WIMP用户界面仍是主要的人机交换基础。WIMP界面由窗口、图标、菜单、指点设备。 18、用户界面可以分为：命令行界面、图形界面、多通道用户界面。 19、在目前的计算机应用中，图形用户界面仍然是最常见的交互方式。 20、图形用户界面的主要思想：桌面隐喻；所见隐喻；直接隐喻。 21、隐喻可以分为三种：直接隐喻；工具隐喻；过程隐喻。 22、隐喻的主要缺点是需要占用屏幕空间，并且难以表达和支持比较抽象的信息。 23、图形用户界面设计的一般原则：界面要具有一致性；常用操作要有快捷方式；提供必要的错误处理功能；提供信息反馈；允许操作可逆；设计良好的联机帮助；合理划分并高效地使用显示屏幕。 24、用户体验的元素：品牌、使用性、功能性、内容。 25、影响用户体验的因素：现有技术上的限制，使得设计人员必须优先在相对固定的UI框架内进行设计；设计的创新，在用户的接受程度上也存在一定的风险；开发进度表，也会给这样一种具有艺术性的工作带来压力；设计人员很容易认为他们了解用户需要，丹实际情况常常不是这样。 26、用户的区别：偶然型用户；生疏型用户；熟练型用户；专家型用户。 27、用户的观察主要方法有：情境访谈；焦点小组；单独访谈。 28、一个好的人机交互界面设计一开始就要考虑可用性问题。
基于单片机开发的可定制人机交互界面
随着社会需要和科学技术的发展，产品的竞争愈来愈激烈，更新的周期愈来愈短，因而要求设计者能很快地设计出新产品；而在产品的整体设计中，人机交互界面的设计往往占据着很大一部分工作，这样，不但极大地增加了产品的开发成本而且延长了产品的上市周期。本文论述的基于P89C51RD2的人机交互界面是一种界面可定制、结构紧凑、价格低廉、简单易用、性能优良的通用型人机交互界面，能很好地解决上述问题。 1 系统工作原理 1.1 工作原理 按照实际应用中控制系统的需要及控制系统与人机交互界面的约定，通过PC机上的可视化人机界面定制软件，定制好整个界面信息，再把定制好的界面信息下载到人机交互界面系统中，就可以轻松地实现人机界面的定制。在应用中，人机交互界面通过串行接口与控制系统进行交互，发送按键等信息给控制系统，并接收所需的可变信息，以完成人机交互。 现以空压机控制器的部分人机界面为例来说明相关概念，界面系统示意图如图1所示。相关概念说明如下： ①屏幕，即LCD显示区，由一个或多个屏幕项组成； ②屏幕项，即屏幕里面的按其显示内容的性质差异来划分的一个个整体单元，如文本屏幕项等； ③屏幕项的分类，按其显示内容的性质差异分为文本、整型、浮点型、枚举型、图形等。 整个人机界面系统由一个个存在链接关系的屏幕构成，而每个屏幕又由一个或多个屏幕项组成。各屏幕项有其自身的属性，也存在着某些相互的链接关系(例如，由某个屏幕项链接到另外一个屏)。这样，通过对各屏幕项的合理组织而构成一个链表网络，再通过对此链表网络的操作来实现人机界面的操作，即屏幕的显示操作。
1.2 系统的工作过程 系统的软件部分由用户引导程序和应用程序组成。系统运行后，由用户引导程序决定是执行界面信息的更新还是正常运行。若执行界面信息的更新，则系统通过串行接口从上位机接收界面定制信息，并通过在应用编程(IAP)功能保存所接收的信息，然后通过本地读取新的界面定制信息建立链表网络；若正常运行，则直接从本地读取旧的界面定制信息建立链表网络。应用程序实现的功能包括按键的输入、界面的显示及与控制系统的通信。 2 系统硬件设计及电路原理图 本系统采用Philips公司功能强大、资源丰富的P89C51RD2单片机作为微控制器，通过扩展液晶模块及按键模块来构成人机交互界面。系统的硬件电路原理如图2所示。 2.1 P89C51RD2单片机简介 P89C51RD2是Philips公司内核基于8位80C51单片机的派生产品，在完全保留80C51指令系统和硬件结构的大框架下，进行了多方面的加强、扩展和创新。 P89C51RD2具有64 KB并行可编程的非易失性Flash程序存储器，并可实现对器件串行在系统编程和在应用中编程。 2.2 液晶显示模块 本系统采用的是OCM12864图形点阵液晶显示模块。OCM12864液晶显示模块是128×64点阵型液晶显示模块，可显示各种字符及图形，可与CPU直接相连；具有8位标准数据总线、6条控制线及电源线。 2.3 按键输入模块 根据系统的需要，系统至少需要设定如下6个屏幕操作按键：左、右、上、下、换屏、确定按键。其中，左、右键用于切换屏幕项；上、下键用于修改可变屏幕项；确定键用于产生所选屏幕项对应的功能动作；换屏键用于进入所选中项的链
人机交互设计
人机交互设计 “交互设计”一直是设计界和互联网界非常流行的概念。很多工业设计、平面设计、甚至计算机、建筑设计的朋友都在尝试进入交互领域。但是大多数人对交互的理解仅仅停留在找好工作和高薪水的层面上，对交互的理解还停留在APP网站界面设计的层面上。作为一个跨学科的学科，什么是交互设计?交互设计是设计师设计并编写用户行为的一种设计。这里我将主要强调两个概念:设计和程序。前者是显而易见的，而后者“书写用户行为”是交互设计与其他设计的最大区别。交互设计和人机交互研究用户行为。例如，在狭义的工业设计中，设计主体一般是一个实体产品;交互设计不仅是一个产品，也是围绕着你的用户。有必要调查用户的现有行为，找出优缺点，在不改变用户习惯的前提下，根据用户行为提出设计方案。简而言之，交互设计的核心概念就是设计用户行为。 人机交互(Human computer interaction, HCI或HMI)，顾名思义，就是人与计算机之间的交互。它是关于系统和用户之间交互的综合性跨学科研究。它的范围很广，包括计算机科学、心理学、工业设计、信息学、社会学等。 两者都是在关注人和计算技术的关系；并且都奉Don Norman的一系列可用性设计理论为经典。HCI与交互设计的绝大多数领域是重叠的，所以我个人更倾向提交互设计这个概念。 如图所示，HCI是包含在交互设计之中，最外面一圈把其他设计分支
囊括其中的则是用户体验设计师，也是现在互联网行业所被大家熟知的一个UX岗位，但个人觉得User Experience Design概念提法其实非常地笼统。我希望用这张图可以让大家看出用户体验设计涵盖交叉的设计领域非常广泛，因此同样是User Experience Designer，但做的工作可能是完全不一样的：有的人可能是做工业设计的，有的人可能是做界面交互，有的人可能做的是服务设计的工作，甚至有做creative codeing等更偏前端的工作。