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人機介面 : 課程簡介 Human Computer Interaction

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人機介面 : 課程簡介 Human Computer Interaction - PowerPoint PPT Presentation


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人機介面 : 課程簡介 Human Computer Interaction. 開課 單位 : 政大資科系 授課 教師 : 廖文宏 whliao@gmail.com. 教學目標. 介紹人機介面最新技術,並將 藉由數項人機 互動 技術之原理簡介與 實作 演練 , 強化 修課 同學之核心能力 。 四大教學模組: 人機互動基礎概念 以視覺 為 基礎的人機互動 實體運算互動系統 高階 嵌入式平台應 用. 課程模組. 模組 A :人機互動基礎 概念 介紹人機互動與 使用者體驗的 基本概念 。 透過實際體驗 的方式,讓學生熟悉新型的人機 介面 。

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Presentation Transcript
human computer interaction

人機介面: 課程簡介Human Computer Interaction

開課單位: 政大資科系

授課教師: 廖文宏 whliao@gmail.com

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教學目標
  • 介紹人機介面最新技術,並將藉由數項人機互動技術之原理簡介與實作演練,強化修課同學之核心能力。
  • 四大教學模組:
    • 人機互動基礎概念
    • 以視覺為基礎的人機互動
    • 實體運算互動系統
    • 高階嵌入式平台應用
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課程模組
  • 模組A:人機互動基礎概念
    • 介紹人機互動與使用者體驗的基本概念。
    • 透過實際體驗的方式,讓學生熟悉新型的人機介面。
    • 介紹新型態的人機介面技術
  • 模組B:以視覺為基礎的人機互動。
    • 介紹基於電腦視覺技術的人機互動模式。
    • 透過實作與應用展示,強化修習同學之基礎能力。
  • 模組C:實體運算互動系統(Physical Computing)
    • 介紹實體運算的概念及互動裝置之應用。
    • 透過Arduino平台,動手開發基於實體運算的互動裝置。
  • 模組D:高階嵌入式平台應用
    • 介紹高階嵌入式平台之應用。
    • 選定Android系統,介紹其架構與開發工具,並藉由實作與展示提升修課同學之實務經驗。
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模組A:人機互動基礎概念
  • 教學目標:介紹人機互動與使用者體驗的基本概念,除回顧人機互動發展歷程與重要里程碑,及簡要說明人類的視覺與記憶系統外,更強調透過實際體驗的方式,讓學生熟悉新型的人機介面,如體感操控裝置、多點觸控、語音介面、手寫辨識、手勢辨識、視覺軌跡介面等,並以使用者角度評估這些介面的優缺點,以作為後續模組進行特定人機互動介面開發的基礎。
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單元主題
  • 人機互動概念簡介
  • 人機互動發展歷程
  • 視覺與記憶系統
  • 各式人機介面探討
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模組B:以視覺為基礎的人機互動
  • 教學目標:介紹基於電腦視覺技術的人機互動模式,包含動作偵測、光流追蹤、人臉偵測、手勢辨識與視覺軌跡介面,除簡介其運作原理外,並透過實作與應用展示,強化修習同學之基礎能力。
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單元主題
  • 電腦視覺基礎概念
  • OpenCV簡介
  • 手勢辨識
  • 視覺軌跡介面(eye tracking)
  • 基於Kinect+ OpenCV 之人機互動
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模組C:實體運算互動系統
  • 教學目標:介紹實體運算的概念及互動裝置之應用,除介紹感測裝置的基本原理,也將透過Arduino平台,搭配Processing語言,教導同學如何動手製作與開發基於實體運算的互動裝置。
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單元主題
  • 實體運算簡介
  • 感測裝置
  • Arduino平台簡介
  • Processing 語言
  • 專題製作與展示
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模組D:高階嵌入式平台應用
  • 教學目標:介紹高階嵌入式平台之應用,選定Android系統,介紹其架構與開發工具,以適地性服務(location-based service,LBS)與OSC協定為例,藉由實作與展示,提升修課同學之實務經驗。
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單元主題
  • 智慧型手機平台簡介
  • Android 架構
  • Android 平台應用程式開發
  • 適地性服務
  • OSC協定
  • 專題製作與展示。
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實習課程設計
  • 1. 第一次接觸體感裝置
  • 2. 自己做手寫辨識
  • 3. 用OpenCV玩人機介面
  • 4. OpenCV + Kinect於 人機介面應用
  • 5. Arduino基礎應用
  • 6. Arduino高階感測器應用
  • 7. Android 初階入門
  • 8. Android 人機介面的進階應用
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實驗課程
  • 模組A:人機互動基礎概念
    • 人機互動發展歷程
    • 視覺與記憶系統與各式人機介面探討
  • 輔助實驗:
    • 1. 第一次接觸體感裝置
    • 2. 自己做手寫辨識
  • 模組B:以視覺為基礎的人機互動
    • 電腦視覺基礎概念
    • OpenCV簡介
    • 人臉偵測與表情識別
    • 手勢辨識與視覺軌跡介面
  • 輔助實驗:
    • 3. 用OpenCV玩人機介面
    • 4. OpenCV+ Kinect於 人機介面應用
  • 模組D:高階嵌入式平台應用
    • 智慧型手機平台簡介
    • Android 架構
    • Android 平台應用程式開發
    • 專題製作與展示
  • 輔助實驗:
    • 7. Android 初階入門
    • 8. Android 人機介面的進階應用
  • 模組C:實體運算互動系統 (Physical Computing)
    • 實體運算簡介
    • 各種感測裝置
    • Arduino平台簡介
    • 專題製作與展示
  • 輔助實驗:
    • 5. Arduino基礎應用
    • 6. Arduino高階感測器應用
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2. 自己做手寫辨識(一)

Result :X

Result :Array

$1 Unistroke Recognition in JavaScript

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2. 自己做手寫辨識(二)
  • Step 1: Resample the Point Path
  • Step 2: Rotate Once Based on the “Indicative Angle
  • Step 3: Scale and Translate
  • Step 4: Find the Optimal Angle for the Best Score
4 opencv kinect
4. 基於OpenCV+ Kinect之人機介面(一)

Powerful Sensor

Powerful Library

Diverse Application

8 android
8. Android 人機介面的進階應用

Interactive Interface

Powerful Platform

Fascinating Application

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修課規定及須知
  • 須有電腦程式語言基礎 (Java, C. C++) 。
  • Arduino部分會用到一些簡單的電路接線。
  • 評分以各實驗之作業與期末專題為主。
  • 實驗份量頗重,上課時僅講解原理與重要步驟或流程,細節部分須於課後自行動手實作。
  • 儀器設備請妥善保管。
  • 若干開發平台由於版本變動頻繁,請務必確認平台之相容性。
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關於未來人機介面的一些想像(一)
  • Microsoft in 2019
  • 關鍵人機互動技術: 手寫辨識、機器翻譯、觸控介面、擴增實境、可撓式顯示裝置等。
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關於未來人機介面的一些想像(二)
  • MicrosoftProductivity Future Vision
  • 關鍵人機互動技術:圖形與文字辨識、觸控螢幕、擴增實境、語音辨識、資料視覺化等。
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關於未來人機介面的一些想像(三)
  • Nokia Future Vision
  • 關鍵人機互動技術:視線軌跡(gaze-based UI)、擴增實境、觸感介面(Haptic UI) 、3D音效
slide32
關於未來人機介面的一些想像(四)
  • Sixth SenseTechnology by PranavMistry :虛實整合的互動體驗
  • 關鍵人機互動技術:手勢辨識( gesture recognition),物件追蹤與定位、微投影裝置、擴增實境
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關於未來人機介面的一些想像(五)
  • A day made of class
  • 顯示技術
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更多展示影片
  • Gaze-based UI
  • Brain-computer interface
  • Pen-based UI
  • Multi-touch UI
  • Gesture-based UI
  • Tangible UI
  • Muscle-computer interface
gazed based ui
Gazed-based UI
  • VIPL video
  • 包含以下影片
    • 以視覺軌跡為基礎的瀏覽器
    • 能紀錄視覺焦點之相片瀏覽程式
    • 互動式媒體
    • 井字遊戲等。
brain computer interface
 Brain Computer Interface
  • BBCI Pinball Video
  • NeuroSkyMindSet
pen based ui
Pen-based UI
  • Swype
  • $1 Gesture Recognizer  on Mobile Phone
multi touch ui
Multi-touch UI
  • Multi-touch table at NCCU
  • Microsoft Surface
  • Microsoft Surface 2.0
  • Apple Multi-touch trackpad
gesture based ui
Gesture-based UI
  • Sign language: Sign Language Recognition
  • Body gesture: Microsoft Project Natal
  • Hand gesture: Toshiba Gesture Interface Demo
tangible ui
Tangible UI
  • Multi-Display Map Touring with Tangible Widget
  • 故宮雍正展互動桌(一)
  • DEMO VIDEO 轉盤 
  • TUIC: Enabling Tangible Interaction on Capacitive Multi-touch Displays
muscle computer interface
Muscle Computer Interface
  • Video Figure from UIST 2009 paper on Muscle-Computer Interfaces (wmv, 30MB)
  • Papers
    • Making Muscle-Computer Interfaces More PracticalT. Scott Saponas , Desney Tan , Dan Morris , Jim Turner and James A. Landay , Conference on Human Factors in Computing Systems, 2010. CHI Note (PDF)
    • Enhancing Input On and Above the Interactive Surface with Muscle SensingHrvojeBenko , T. Scott Saponas , Dan Morris and Desney Tan , ACM International Conference on Interactive Tabletops and Surfaces, 2009. Full Paper (PDF)
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習題
  • 請至網路上搜尋未來人機介面技術之相關資訊,並找出其中使用之關鍵技術。
  • 思考問題:
    • 哪些技術目前已經達實用階段?
    • 哪些技術仍待開發或改善?
    • 技術的瓶頸何在?
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參考資料
  • Human-Computer Interaction Resources : HCI Bibliography
  • Interaction Design: Beyond Human-Computer Interaction, 3rd edition.
  • Designing the User Interface: Strategies for Effective Human-Computer Interaction, 5th Edition.
  • The Design of Everyday Things
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相關研討會
  • 詳細列表:請參閱http://hcibib.org/hci-sites/CONFERENCES.html
  • 重要會議:
    • ACMCHI(since 1983):SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems
    • UIST (since 1986):User Interface Software Technology (Conference)
    • MobileHCI(since 1998): www.mobilehci.org/
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國外大學相關課程
  • U.C. Berkeley CS 160
  • Stanford University CS 147
  • Carnegie Mellon University HCI Institute Courses
  • University of Washington (Seattle) CSE 440