面向盲人触觉认知的触觉显示与体验研究

“清华大学优秀博士学位论文丛书”（以下简称“优博丛书”）精选自2014年以来入选的清华大学校级优秀博士学位论文（Top 5%）。每篇论文经作者进一步修改、充实并增加导师序言后，以专著形式呈现在读者面前。“优博丛书”选题范围涉及自然科学和人文社会科学各主要领域，覆盖清华大学开设的全部一级学科，代表了清华大学各学科最优秀的博士学位论文的水平，反映了相关领域最新的科研进展，具有较强的前沿性、系统性和可读性，是广大博硕士研究生开题及撰写学位论文的必备参考，也是科研人员快速和系统了解某一细分领域发展概况、最新进展以及创新思路的有效途径。

全球视力受损患者共有2.53亿，包括3600万全盲患者。在互联网时代，盲人通过触觉对图形图像的认知需求越来越强烈。本书首先从理论角度研究触觉，然后通过盲人用户研究和实验分析，探索盲人的触觉认知特点和影响触觉认知的关键因素。之后本书从设计角度建立理论框架，探索了盲人的触觉认知及交互体验的设计理论与方法，并以此设计开发了触觉图形显示器。该设备能渲染盲文和图形信息，可以作为教育资源广泛应用于学校、公共场所及盲人家庭。

第1章引言
1.1选题背景
1.1.1信息时代，盲人面临的困难
1.1.2触觉交互——盲人的重大需求
1.1.3多样化的人机交互界面
1.1.4人机交互中的设计驱动
1.2研究内容
1.2.1问题的提出
1.2.2关键术语的界定
1.3研究意义与创新点
1.3.1研究意义
1.3.2创新点
1.4文献综述
1.4.1信息源与文献检索
1.4.2国内文献综述
1.4.3国外文献综述
1.5研究方法及本书结构
1.5.1研究方法
1.5.2本书结构
第2章触觉交互设计的理论基础和研究路径
2.1触觉的生理解析
2.1.1皮肤的触觉感受器
2.1.2温度感受器
2.1.3痛觉感受器
2.1.4肌肉及关节感受器
2.1.5人体表皮的触觉敏感度分布
2.2触觉的情感解析
2.2.1触觉的情感表达
2.2.2触觉情感的多感官传达
2.3触觉的心理解析
2.3.1心理物理学概述
2.3.2触觉心理物理学实验及结论
2.4触觉引入信息交互设计
2.5交互界面演进与多通道交互趋势
2.5.1信息设计驱动的自然交互
2.5.2信息交互设计的多通道趋势
2.5.3实体用户界面TUI的触觉需求
2.6触觉交互设计的研究路径
2.6.1用户群体
2.6.2触觉体验
2.6.3交互范式
2.7本章小结
第3章盲人的触觉认知与交互设计
3.1盲人用户研究及触觉交互可用性
3.1.1盲人群体数量统计
3.1.2信息时代下的盲人群体
3.1.3信息时代下盲人认知与交互现状调查
3.2盲人触觉辅助设备及其交互
3.2.1盲文及实物模型
3.2.2“TVSS”触视觉替代系统
3.2.3“Optacon”视触觉转换器
3.2.4电脑外设触觉辅助设备
3.2.5触觉图形显示器
3.3盲人的触觉认知
3.3.1盲人的触觉认知概述
3.3.2fMRI实验:盲人与明眼人的脑差异
3.3.3触觉图形图像认知:三维转二维的认知映射
3.3.4触觉带宽显著小于视觉
3.4触觉图形图像认知实验规划
3.5实验3.1:不同图像尺寸的认知实验
3.5.1实验目的
3.5.2实验设计与方法
3.5.3实验结果、分析与结论
3.6实验3.2:静态图像/动态图像的认知实验
3.6.1实验目的
3.6.2实验设计与方法
3.6.3实验结果、分析与结论
3.7图像的主动/被动认知交互方式与触听觉多通道认知
3.7.1图像的多通道认知设计
3.7.2图像的主动/被动认知设计
3.7.3实验3.3:图像的主动/被动认知交互方式与
触听觉多通道认知方式
3.7.4实验3.3的结果、分析与结论
3.8文献研究及设计建议的提出
3.9本章小结
第4章盲人触觉交互的用户体验
4.1用户体验概述
4.2触觉体验
4.2.1何谓触觉体验
4.2.2触觉体验的特征
4.2.3触觉体验的本质
4.3盲人用户触觉交互体验的特征和影响因素
4.3.1从盲人的触觉认知到交互体验
4.3.2皮肤感觉与本体运动知觉
4.3.3力的输出与力反馈量度
4.3.4触觉认知窗口
4.3.5触觉的主动/被动认知
4.3.6多通道认知
4.4本章小结第5章基于盲人用户体验的触觉交互设计理论与方法
5.1设计原则
5.1.1符合盲人用户的具身认知
5.1.2合理使用隐喻
5.1.3动态示能与动态限制的统一
5.1.4成本控制
5.2设计目标:信息无障碍
5.3设计要素
5.3.1信息时间和空间
5.3.2产品功能与数字内容
5.3.3信息架构与交互逻辑
5.3.4产品造型和用户界面
5.4设计方法
5.4.1以盲人用户为中心
5.4.2以自然交互为方式
5.4.3以内容意义为根本
5.4.4以信息转化为导向
5.5本章小结
第6章盲人触觉图形显示器设计实践
6.1盲人“上网读图”现状与需求
6.2以用户为中心的场景和功能设计
6.2.1应用场景设计
6.2.2功能设计
6.3信息架构与交互设计
6.3.1图像生成设计
6.3.2触觉交互设计
6.4显示终端的硬件设计与开发
6.5本章小结
结论
参考文献
后记