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復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面設(shè)計方法及應(yīng)用

開本：16

出版日期：2016年1月

圖書書號：9787564157371

出版社：東南大學(xué)出版社

作者：薛澄岐

版次：1/1

印張：16.25

字數(shù)：418千

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上架時間：2016-01-28

圖書點擊數(shù)：3767
價格：￥59元
 

相關(guān)介紹

前 言

當(dāng)今數(shù)字界面已越來越多地取代傳統(tǒng)人機硬件界面而成為信息智能系統(tǒng)人機交互的主要載體。對于戰(zhàn)機、船舶駕駛、核電廠控制、戰(zhàn)場指揮、汽車駕控等復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面(Digitalized HumanComputer Interface，DHCI)，信息來源渠道多，信息量大，信息結(jié)構(gòu)關(guān)系錯綜復(fù)雜，從某種意義上來說，復(fù)雜信息系統(tǒng)DHCI就是系統(tǒng)的大腦，系統(tǒng)的各方面信息都匯集于此，為操作者提供決策判斷乃至操作的依據(jù)。為了能更好地掌控整個系統(tǒng)，并使得整個系統(tǒng)的效能得到充分發(fā)揮，對該界面進行合理設(shè)計是保障信息化環(huán)境下操作者高效安全工作的關(guān)鍵所在。由于復(fù)雜信息系統(tǒng)信息表達的多樣性，操縱活動中人的智力、體力、理解力等復(fù)雜性因素，容易造成視覺信息的設(shè)計與人類認知機理失衡，使得系統(tǒng)全面地解決復(fù)雜信息系統(tǒng)DHCI的設(shè)計問題變得十分棘手和困難。

在軍事領(lǐng)域，信息化裝備系統(tǒng)的人機交互可以看作是信息化裝備系統(tǒng)與操作人員之間的對話，是一種雙向的信息交換。國內(nèi)外實際運行經(jīng)驗表明，在軍事裝備系統(tǒng)事故中，人為因素所造成的事故遠高于設(shè)備故障引起的事故數(shù)。由于信息化武器裝備系統(tǒng)的各方面信息都匯集于DHCI上,如何保證操作人員在較短的時間內(nèi)，對戰(zhàn)場態(tài)勢做出準確的判斷并實施精準操作，是信息化裝備系統(tǒng)DHCI設(shè)計的核心問題。國外已針對這一課題展開了深入的研究，但在我國則還未真正重視起來。從某種意義上來說，信息化裝備的自動控制系統(tǒng)和DHCI共同構(gòu)成了現(xiàn)代化裝備的硬件和軟件部分。在相同的硬件水平下，軟件的績效直接影響著操作人員的戰(zhàn)斗力、生存能力和協(xié)調(diào)作戰(zhàn)能力，在很大程度上影響了武器系統(tǒng)整體的性能水平。

同時，信息化裝備系統(tǒng)DHCI的優(yōu)化設(shè)計和工效學(xué)評估、均衡操作人員對數(shù)字界面的認知負荷（CL）和態(tài)勢感知（SA）、消除操作人員與裝備系統(tǒng)間的認知摩擦現(xiàn)象等手段的實施，可有效降低DHCI的信息復(fù)雜度，提高操作人員認知效率和態(tài)勢感知績效，從而提升信息化裝備系統(tǒng)的整體水平。

東南大學(xué)從2006年開始涉足復(fù)雜信息系統(tǒng)DHCI設(shè)計，近十年來承擔(dān)了一系列設(shè)計研究，在完成這些設(shè)計的過程中，也認識到復(fù)雜信息系統(tǒng)DHCI設(shè)計并不是業(yè)界傳統(tǒng)意義上的美化設(shè)計，而是有其獨特的理論體系和方法來指導(dǎo)設(shè)計的，好的DHCI設(shè)計是建立在深度研究分析基礎(chǔ)上的?；诖酥笇?dǎo)思想，我們在2010年和2012年分別申請了兩個國家自然基金（71071032，基于認知負荷(CL)和態(tài)勢感知(SA)均衡的人機交互數(shù)字界面設(shè)計研究；71271053，數(shù)字界面視覺信息認知的腦機制研究），對復(fù)雜信息系統(tǒng)DHCI設(shè)計理論和評估方法進行全面深入研究，并不斷將研究成果用于實際設(shè)計項目中。在此感謝國家自然基金委給予本研究的支持。

基于理論研究和實際設(shè)計項目，我們對復(fù)雜信息系統(tǒng)DHCI設(shè)計的關(guān)鍵設(shè)計理論和設(shè)計技術(shù)做了系統(tǒng)闡述，全面總結(jié)了復(fù)雜信息系統(tǒng)DHCI設(shè)計的體系和過程，將眼動追蹤和腦電生理技術(shù)引入DHCI的設(shè)計評價體系中。2014年5月，東南大學(xué)產(chǎn)品設(shè)計及可靠性工程研究所和國家國防科技工業(yè)局共同主辦了“裝備信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面設(shè)計”培訓(xùn)。通過培訓(xùn)過程中和學(xué)員交流，感覺到國內(nèi)在該領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)計才剛剛起步，急需提高復(fù)雜信息系統(tǒng)DHCI設(shè)計水平的指導(dǎo)性書籍，用于全面分析研究復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面的設(shè)計方法、理論體系，系統(tǒng)性地建立設(shè)計要素、信息結(jié)構(gòu)、設(shè)計理論、設(shè)計方法、設(shè)計原則以及評價方法，為復(fù)雜環(huán)境下執(zhí)行復(fù)雜操作任務(wù)的界面顯控設(shè)計研究提供完善的理論知識和結(jié)構(gòu)脈絡(luò)。

本書運用設(shè)計技術(shù)、生理技術(shù)及腦成像技術(shù)對復(fù)雜信息系統(tǒng)數(shù)字界面進行分析，探討數(shù)字信息設(shè)計的要素、結(jié)構(gòu)、理論及方法，探索不同因素條件下影響信息設(shè)計認知的關(guān)鍵性要素和指標，圍繞復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面要素、信息結(jié)構(gòu)、設(shè)計原則、關(guān)鍵技術(shù)等展開系統(tǒng)闡述，提出了復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面的設(shè)計方法和評價體系。本書的出版對于提高我國復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面的設(shè)計水平與量化評測能力，優(yōu)化我國航空航天、飛機、汽車、船舶、核電廠和發(fā)電站等重大信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面設(shè)計，全面提升裝備系統(tǒng)、指揮作戰(zhàn)系統(tǒng)的性能，進一步加快國防現(xiàn)代化建設(shè)，提高國防現(xiàn)代化水平都有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實意義。

本書的成果大部分來自東南大學(xué)研究團隊近年來的研究工作，同時研究團隊的師生對本書的出版做出了巨大貢獻，正是這些原創(chuàng)性的工作和設(shè)計實踐，保證了本書的獨特性和前沿性。在此感謝參與本書撰寫和校審工作的王海燕副教授、吳曉莉博士、李晶博士、牛亞峰博士、周蕾博士、陳默博士、苗馨月碩士、王芳碩士、匡雨馳碩士、鄭佳佳碩士等師生。同時，書中部分內(nèi)容源引專家、學(xué)者的著作，謹在此一并表示衷心的感謝。

最后感謝中國信息融合領(lǐng)域頂尖權(quán)威專家何友院士，中國工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域最具影響力大師清華大學(xué)柳冠中教授為本書作序。希望本書的出版能夠為提高我國復(fù)雜信息系統(tǒng)DHCI設(shè)計水平、提升信息裝備系統(tǒng)性能盡微薄之力。

由于時間緊，人力、水平和其他條件所限，書中難免有疏忽遺漏之處，敬請各位同仁、讀者批評指正。

本書得到國家自然基金71071032（基于認知負荷(CL)和態(tài)勢感知(SA)均衡的人機交互數(shù)字界面設(shè)計研究）和7127105（數(shù)字界面視覺信息認知的腦機制研究）項目資助出版。



薛澄岐

2015年10月7日于南京


目 錄


第1章概 述1

1.1信息化時代1
1.2研究背景1
1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀3
1.4復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互的研究方向10
1.5研究意義10
【本章參考文獻】11
第2章復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面定義19
【內(nèi)容提要】19
21定義19
211系統(tǒng)的復(fù)雜性19
212復(fù)雜信息系統(tǒng)的定義20
213人機交互數(shù)字界面20
214復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面22
22特點23
23復(fù)雜性分析24
24擬解決關(guān)鍵問題26
25主要研究內(nèi)容26
【本章參考文獻】27
第3章復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面設(shè)計要素29
【內(nèi)容提要】29
31圖標29
311圖標的概念及分類29
312圖標的設(shè)計難點30
32控件31
321控件的概念及分類31
322控件的設(shè)計難點33
33導(dǎo)航36
331導(dǎo)航的概念及分類36
332導(dǎo)航的設(shè)計難點37
34色彩38
341數(shù)字界面的色彩構(gòu)成及功能38
342軟件界面設(shè)計中色彩的功能39
343復(fù)雜信息系統(tǒng)對色彩設(shè)計的要求41
35布局41
351布局設(shè)計的概念及設(shè)計難點 41
352布局中的視覺感知與視覺規(guī)律42
353數(shù)字界面的功能區(qū)塊43
36交互44
361交互的概念與分類44
362交互的設(shè)計難點45
363數(shù)字界面交互設(shè)計的影響因素45
【本章參考文獻】45
第4章復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面信息結(jié)構(gòu)47
【內(nèi)容提要】47
41信息結(jié)構(gòu)概述47
411信息結(jié)構(gòu)的定義47
412設(shè)計信息結(jié)構(gòu)的目的48
413信息結(jié)構(gòu)的交付產(chǎn)物48
414信息結(jié)構(gòu)與相關(guān)領(lǐng)域49
415復(fù)雜數(shù)字界面的信息結(jié)構(gòu)特征49
42信息結(jié)構(gòu)類型50
421線性結(jié)構(gòu)50
422層級結(jié)構(gòu)和多層級結(jié)構(gòu)51
423網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)52
424分面結(jié)構(gòu)52
425綜合結(jié)構(gòu)53
426自組織結(jié)構(gòu)53
43信息分類方法53
431自上而下法和自下而上法53
432分類法54
433精確分類和模糊分類55
434展示性信息的結(jié)構(gòu)56
44界面組件57
441軟件界面組件功能介紹57
442不同信息結(jié)構(gòu)對應(yīng)的功能組件58
45界面信息結(jié)構(gòu)模式59
【本章參考文獻】61
第5章復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面設(shè)計理論62
【內(nèi)容提要】62
51數(shù)字界面的視覺感知理論62
511視覺感知62
512數(shù)字界面的視覺感知64
513眼動追蹤技術(shù)在數(shù)字界面中的應(yīng)用——案例分析66
52數(shù)字界面的認知摩擦理論76
521認知摩擦概述76
522認知摩擦研究79
523認知摩擦的關(guān)聯(lián)量化指標81
524認知摩擦的腦電測量案例82
53數(shù)字界面的認知負荷理論86
531認知負荷的概念86
532認知負荷的結(jié)構(gòu)87
533認知負荷的分類88
534CL產(chǎn)生過程中的認知資源消耗機制89
535認知負荷與工作績效的關(guān)系90
536認知負荷的有效控制策略93
537基于時間壓力的認知負荷研究案例94
538基于認知負荷的復(fù)雜信息系統(tǒng)數(shù)字界面設(shè)計案例98
54數(shù)字界面的注意捕獲理論101
541數(shù)字界面中的視覺注意101
542數(shù)字界面中的注意捕獲102
543設(shè)計元素的注意捕獲105
544基于注意捕獲的設(shè)計研究106
545設(shè)計元素的注意捕獲應(yīng)用109
55數(shù)字界面的生態(tài)融合理論111
551生態(tài)融合理論概述111
552影響生態(tài)界面效果的因素研究113
553基于生態(tài)融合理論的界面設(shè)計案例113
56數(shù)字界面的情境認知理論116
561界面情境認知理論概述116
562情境認知特征116
563情境認知要素119
564情境假設(shè)120
565基于情境認知的圖形符號設(shè)計案例121
【本章參考文獻】126
第6章復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面設(shè)計方法129
【內(nèi)容提要】129
61數(shù)字界面視覺信息的解碼機理129
611人機界面視覺信息加工的生理基礎(chǔ)130
612基于視覺通路理論的界面信息屬性130
62數(shù)字界面人機交互的任務(wù)域模型132
621界面抽象層級分析132
622任務(wù)域模型132
623界面視覺信息關(guān)聯(lián)屬性分析135
63數(shù)字界面視覺信息的具象化設(shè)計135
631界面視覺信息的組織結(jié)構(gòu)模型136
632界面信息集成方法137
633界面視覺信息的設(shè)計方法139
64數(shù)字界面視覺信息的布局規(guī)劃140
641界面最優(yōu)布局分析140
642界面視覺信息的布局規(guī)劃模型141
643界面視覺信息的布局規(guī)劃算法142
65數(shù)字界面視覺信息的布局評價147
651界面布局分析147
652界面布局的計算指標149
653界面布局指標的應(yīng)用160
654界面布局計算原型系統(tǒng)161

【本章參考文獻】165
第7章復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面設(shè)計原則167
【內(nèi)容提要】167
71數(shù)字界面一般性設(shè)計原則167
711基本顯示原則168
712基本布局原則168
713基本交互原則169
72數(shù)字界面的優(yōu)化設(shè)計策略169
721圖標優(yōu)化設(shè)計策略169
722文本優(yōu)化設(shè)計策略173
723布局優(yōu)化設(shè)計策略174
724導(dǎo)航優(yōu)化設(shè)計策略177
725色彩優(yōu)化設(shè)計策略179
726信息呈現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計策略182
727信息流優(yōu)化設(shè)計策略187
728交互優(yōu)化設(shè)計策略189
【本章參考文獻】191
第8章復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面評價方法193
【內(nèi)容提要】193
81評價方法綜述193
82數(shù)字界面可用性的眼動追蹤評估方法194
821任務(wù)信息提取195
822眼動信息的信號采集195
823檢測指標的計算處理196
824可用性子特征的質(zhì)量檢測197
825可用性質(zhì)量檢測198
83數(shù)字界面可用性的腦電評估方法198
831數(shù)字界面元素可用性的腦電評價指標匯總198
832數(shù)字界面整體可用性的腦電評估方法199
833數(shù)字界面局部可用性的腦電評估方法200
834腦電評價方法和其他評價方法的結(jié)合201
84數(shù)字界面可用性的眼動實驗評價方法案例206
841實驗方法208
842結(jié)果分析210
843結(jié)果討論217
85數(shù)字界面腦電實驗評價方法案例218
851實驗方法218
852行為數(shù)據(jù)分析219
853腦電數(shù)據(jù)分析220
854結(jié)果討論221
【本章參考文獻】223
第9章復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面設(shè)計案例226
【內(nèi)容提要】226
91復(fù)雜信息系統(tǒng)人機交互數(shù)字界面一般設(shè)計流程226
911設(shè)計流程框架226
912各流程階段任務(wù)分解227
92優(yōu)秀設(shè)計案例231
921設(shè)計案例1——某大型復(fù)雜指揮系統(tǒng)信息交互設(shè)計231
922設(shè)計案例2——某新聞信息系統(tǒng)復(fù)雜信息交互界面設(shè)計239

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