面向老年人的三維手勢交互探究

張家祺 李彩潔 王曉艷 （河北工業大學 300401）胡茜雯 （廣東工業大學 510006）

面向老年人的三維手勢交互探究

張家祺 李彩潔 王曉艷 （河北工業大學 300401）胡茜雯 （廣東工業大學 510006）

文章主要對面向老年群體的三維手勢交互特征進行探究。對手勢交互理論進行研究，明確手勢交互概念及支撐技術，從生理、心理兩方面分析老年群體的特征，最終確定面向老年群體的三維手勢交互特性，以此為指導提高老年群體的用戶體驗。

手勢交互；老年人；特征

2017年河北省碩士研究生創新能力培養資助項目（CXZZSS2017038）

隨著信息技術的不斷發展，人機交互方式從按鍵、旋鈕逐漸轉為更加接近正常交流的方式。手勢交互憑借其自然、有效、友好的特點備受關注。老年群體因自身生理、心理的特殊性，在人機交互方面面臨眾多問題，以手勢交互方式的老年產品可有效的規避老年群體的不足，應用前景廣闊。

一、手勢交互理論

手勢為在人手及手臂做出各種手勢形態、動作、位置移動，用以傳遞某種信息，或完成某種動作的有意識行為。因為手勢來源于生活，因此在使用時，用戶認知障礙相對較小、記憶負擔輕；用戶可進行手勢自定義，手勢交互更加形式多樣；三維手勢交互為手勢與交互對象直接交互，人機交互更加順暢和諧。手勢交互憑借其優勢，可應用于智能家居、車載、醫療產品、教學等各個領域，應用前景廣泛。

面前，手勢識別技術主要有四種識別方式：數據手套識別、肌電信號手勢識別、慣性傳感器識別以及憑借雙攝像頭對圖像進行提取分析獲得手勢的計算機視覺手勢識別。文章主要探究基于視覺手勢識別的手勢交互。

二、老年人特征分析

根據世界衛生組織定義，中國滿60歲即進入老年階段。在此階段，老年人的生理和心理都會發生變化，下面主要從這兩方面對老年人特征進行分析。

1.生理特征

隨著年齡的不斷增長，老年人的各個器官都在老化，各項身體機能開始下降。肌肉逐漸萎縮，常常會感覺累；骨骼壓縮，沒有彈性，骨質脆弱；運動能力下降，表現為活動能力、動手能力下降，身體力量變小，平衡能力變弱，持續耐力時間變短，活動范圍變小；神經系統老化，對于事物的反應時間變長，對于刺激的敏感程度變弱。腦細胞萎縮，思考能力下降，語言表達能力衰退；感知能力變弱，視覺方面，視力下降，看不清東西，聽覺系統衰退，表現為對聲音的分辨、判斷能力下降，觸覺感知能力變弱。

2.心理特征

在生理衰退的基礎上，老年人的心理功能也會下降。腦組織的衰退導致老年人的記憶能力下降，很容易忘記以前甚至剛剛發生的事；對新事物的學習能力下降，面對新的概念，事物等需要經過很長時間、大量重復后才能熟悉并掌握，對于新事物的接受度變弱；由于生理各方面感知功能的不斷衰退，老年人的情緒也會發生變化，變得焦慮、沮喪，由于退休后以及身體生理的不允許，老年人會長期脫離社會活動，與外界的交流變得越來越少，老人會逐漸形成孤單壓抑等消極情緒。生理的衰退會造成心理的變化，心理產生的消極情緒又會反作用于生理，如此循壞，加快衰退速度。

三、面向老年群體的三維手勢交互特性探究

1.匹配性

手勢交互作為新型的人機交互方式，雖然交互方面有很多優勢，但是作為新事物將極大地增加老年人的認知負擔與使用障礙。人在面對新事物時，會無意識的將已有的認知與新事物建立聯系，以此建立對新事物的初步認知。因此，手勢的設計應與老年人的心理模型相符，即手勢的設計與老年人的日常手勢行為、動作及涵義相匹配。在進行設計時，應注意文化地獄的不同形成的手勢的行為與含義的差異。

2.易用性

簡單易用為設計的基本要求，在針對老年人產品中更加重要。老年人生理及心理的衰退會導致運動機能及記憶力的下降，所以在進行手勢設計時，手勢應符合簡單、有識別性的特點；手勢交互應過程信息層級淺，簡單易懂。

3.引導性

由于老年人信息處理能力的下降，在進行操作時，尤其是在虛擬的環境中，會感到迷茫和無措。因此在進行手勢交互時應注意對行為的引導性，以及引導的及時性。手勢引導可通過圖形或語音等形式進行，

4.容錯性

老年人運動及肌肉控制能力的下降導致對身體的支配能力下降，在進行手勢運動時，難免會出現誤操作現象，因此，手勢交互應允許在一定時間內、一定范圍內的運動區間。在進行錯誤手勢指令后，能具有一定的容錯能力，不會出現危險事故。

5.標準化

手勢交互可以應用于各個領域中，針對老年人記憶與接受新事物困難的特征，手勢的設計應具備標準化，將各領域相同功能的操作手勢進行規范化設計，用戶只需學習一次，可簡化老年人的學習的頻率及難度。

6.反饋性

在操作中，反饋是機器給人的操作反應，使人了解機器狀態，對于人機交互的流暢性至關重要。在進行手勢交互時，如果沒有明確的反饋，使用者會不斷地重復操作，在此過程中產生焦慮、暴躁等消極心態，甚至使機器對指令的混亂導致誤操作。反饋的形式可以為視覺、觸覺和聽覺反饋，基于視覺的手勢技術可采用視覺反饋和聽覺反饋。針對老年群體視覺及聽覺功能下降，反饋形式要明顯確切。視覺反饋顏色區分度高、易識別；聽覺

7.趣味性

由老年人的心理特征知老年人難免在生活中會感到無趣、煩躁，心理特征會反之對生理特征產生影響，因此在進行手勢交互時，從各個方面針對老年人的愛好和興趣進行設計，手勢交互作為自然的交互方式，可以實現老年人與產品的直接互動，增加交互的趣味性將極大地提高用戶體驗水平。

四、結語

隨著老齡化的來臨，老年人群體逐漸擴大，其生理心理的變化與社會發展迅速造成的矛盾導致老年群體對人機交互體驗的不理想。手勢交互作為自然人機交互形式，學習成本低，更加符合人的生活方式，因此手勢交互在老年群體市場潛力巨大，根據老年群體的真實需求，探究面向老年群體的三維手勢交互特性，以此為切入點，提高老年人的用戶體驗及生活沒滿意度。

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張家祺，河北工業大學建筑與藝術設計學院工業設計系教授，主持并完成河北社自然科學基金面上項目“單人電動交通工具創新設計研究”（E2012202133）。近三年發表學術論文20余篇。

李彩潔，河北工業大學建筑與藝術設計學院在讀碩士，專業方向：產品設計。