一种软件环境中人机交互方式的迁移评估方法和系统与流程

1.本发明涉及人机交互技术领域，尤其涉及一种软件环境中人机交互方式的迁移评估方法和系统。


背景技术：

2.人机交互技术，是一门研究系统与用户之间的交互关系的技术。系统可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的系统和软件。人机交互通常都是利用设备进行对话的，交互系统通常是指用户可见的部分，其中包括软件输入界面及硬件输入设备，例如：虚拟键盘、鼠标、摄像头等。用户通过人机交互系统与软件或机器系统交流，输入数据和信息进行操作。
3.在复杂的系统环境中，存在各种不同类型的软件，软件系统的人机交互系统(比如鼠标键盘还有手写板、轨迹球)是软件类型划分的重要因素，不同类型的软件系统通常对应不同种类人机交互方式，这样就使得输入设备种类繁多。这样就会产生一系列问题：
4.无法根据偏好进行交互选择，学习成本增加：用户在接触一个新系统时，往往需要接受该系统所对应交互输入设备的操作方法，一方面阻止了用户选择自己所偏好交互设备的可能性，另一方面，由于用户的历史使用经验并不能完全覆盖新设备的交互方式，接触新的系统就意味着可能需要学习一套新的交互设备的操作方式，这就增加了用户的学习成本；
5.交互普适性问题：考虑到交互方式的普适性，需要关注特殊用户群体设计。针对一种用户群体设计的交互系统操作，无法很好覆盖全部用户群，如：左右撇子用户的交互习惯、色盲或视障用户的交互习惯等，当习惯用左手的用户和习惯用右手的用户使用不同设备在同一平台协作时，如何保证不同交互动作输出相同指令呢？
6.异地操作协同困难：实际生活中，工作环境的改变可能会带来系统交互设备的改变，如：前期依赖于数位板交互的软件，在用户忘记携带设备时，如何在保证效率及效果的情况下继续工作。
7.由此可见，把使用一类交互设备的用户快速迁移到另一类交互设备上是有意义的。目前针对不同软件交互方式的迁移对比设计研究比较空白，缺乏定量的、客观的评估不同交互方式的可迁移性。


技术实现要素：

8.鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种软件环境中人机交互方式的等效评估方法和系统，用以解决现有缺乏定量的、客观的评估不同交互方式的可迁移性的问题。
9.一方面，本发明实施例提供了一种软件环境中人机交互方式的迁移评估方法，包括以下步骤：
10.获取所述软件环境的交互任务；
11.多个参试者分别采用第一交互设备和第二交互设备完成所述交互任务；对于每个
参试者，根据其使用第一交互设备和第二交互设备完成所述交互任务的时间，分别计算使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数；
12.基于多个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数，分别计算第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数，若所述第一交互设备的综合迁移指数和第二交互设备的综合迁移指数的差值小于阈值，则评估第一交互设备与第二交互设备在所述软件环境中的交互方式可以迁移。
13.上述技术方案的有益效果如下：通过多个参试者分别使用不同交互设备完成软件环境的交互任务的时间，定量的衡量两种的交互设备针对软件环境的综合迁移指数，根据两个迁移指数的差距从而客观的衡量两种交互方式的可迁移性，通过采集客观数据进行迁移性评估避免了主观感受的不客观性，从而客观、量化的评估不同交互方式的可迁移性，同时为交互方式的改善提供数据指导。
14.基于上述方法的进一步改进，所述交互任务包括点对点任务，根据点对点交互任务的操作难度和任务完成时间计算交互准适指数：
[0015][0016]
点对点任务的操作难度id通过以下公式计算：
[0017][0018]
其中，ac表示交互准适指数，mt表示完成点对点任务的平均完成时间，de表示参试者完成点对点任务的移动距离，sd表示参试者完成所述点对点任务的移动距离的标准偏差。
[0019]
上述技术方案的有益效果如下：将移动到达目标这样的点对点动作用信息传输速率的概念量化，考察了用户使用交互操作与系统交互的难易程度以及输入效果；同时使用指数化的数据化手段放大数据差异。通过考量操作本身难度及操作完成时间从而客观的衡量完成交互任务的舒适度及准确性。
[0020]
进一步地，所述交互任务包括组合交互任务，根据组合交互任务的完成时间计算输出效能指数：
[0021]
其中，t
test
表示参试者完成组合交互任务的实际完成时间，t
vector
表示组合交互任务的预测完成时间，oe表示输出效能指数。
[0022]
上述技术方案的有益效果如下：通过将实际用户完整执行输入用时与单一完成时间串联的预测用时作比，从而客观的衡量用户输入流畅度以及学习反应速度，进而客观的衡量交互方式中的复杂交互操作之间的衔接与连续性。
[0023]
进一步地，采用以下方法预测组合交互任务的完成时间：
[0024]
获取组合交互任务的基础操作单元，根据每个基础操作单元的操作时间和交互组合任务中基础操作单元的串并联结构，预测所述组合交互任务的完成时间。
[0025]
上述技术方案的有益效果如下：通过将组合交互任务分解为基础操作单元的串并联结构，从而便于根据每个基础操作单元的操作时间预测组合交互任务的时间，方法简单，
便于实施。
[0026]
进一步地，基于多个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数，分别计算第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数，包括：
[0027]
根据每个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数，采用熵值法分别确定第一交互设备和第二交互设备的交互准适指标和输出效能指标的权重；
[0028]
根据每个参试者的交互准适指数和输出效能指数及所述交互准适指标和输出效能指标的权重，分别计算每个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数；
[0029]
对多个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数取平均值，分别得到第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数。
[0030]
上述技术方案的有益效果如下：通过采用平均值可以有效规避影响实验结果的无关变量因素；通过采用熵值法归一各项数据，评估各项离散指标对于最终模型结果的影响程度；第一交互设备以及第二交互设备从操作舒适度以及组合输出效率两大方面评估用户体验，从而对交互方式的可迁移性进行客观量化分析。
[0031]
另一方面，本发明实施例提供了一种软件环境中人机交互方式的迁移评估系统，包括以下模块：
[0032]
交互任务获取模块，用于获取所述软件环境的交互任务；
[0033]
指标计算模块，用于多个参试者分别采用第一交互设备和第二交互设备完成所述交互任务；对于每个参试者，根据其使用第一交互设备和第二交互设备完成所述交互任务的时间，分别计算使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数；
[0034]
迁移评估模块，用于基于多个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数，分别计算第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数，若所述第一交互设备的综合迁移指数和第二交互设备的综合迁移指数的差值小于阈值，则评估第一交互设备与第二交互设备在所述软件环境中的交互方式可以迁移。
[0035]
进一步地，所述交互任务包括点对点任务，所述指标计算模块用于根据以下公式计算交互准适指数：
[0036][0037]
点对点任务的操作难度id通过以下公式计算：
[0038][0039]
其中，ac表示交互准适指数，mt表示完成点对点任务的平均完成时间，de表示参试者完成点对点任务的移动距离，sd表示参试者完成所述点对点任务的移动距离的标准偏差。
[0040]
进一步地，所述交互任务包括组合交互任务，所述指标计算模块用于根据以下公式计算输出效能指数：
[0041]
其中，t
test
表示参试者完成组合交互任务的实际完成时间，t
vector
表
示组合交互任务的预测完成时间，oe表示输出效能指数。
[0042]
进一步地，所述指标计算模块用于采用以下方法预测组合交互任务的完成时间：
[0043]
获取组合交互任务的基础操作单元，根据每个基础操作单元的操作时间和交互组合任务中基础操作单元的串并联结构，预测所述组合交互任务的完成时间。
[0044]
进一步地，所述迁移评估模块用于基于多个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数，分别计算第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数，包括：
[0045]
根据每个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数，采用熵值法分别确定第一交互设备和第二交互设备的交互准适指标和输出效能指标的权重；
[0046]
根据每个参试者的交互准适指数和输出效能指数及所述交互准适指标和输出效能指标的权重，分别计算每个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数；
[0047]
对多个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数取平均值，分别得到第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数。
[0048]
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0049]
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0050]
图1为本发明实施例软件环境中人机交互方式的迁移评估方法的流程图；
[0051]
图2为本发明实施例软件环境中人机交互方式的迁移评估系统的框图。
具体实施方式
[0052]
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
[0053]
本发明的一个具体实施例，公开了一种软件环境中人机交互方式的迁移评估方法，如图1所示。方法包括：
[0054]
s1、获取所述软件环境的交互任务。
[0055]
交互方式是否可以迁移是针对具体的应用软件来评估的，同样的两种交互设备针对不同的软件环境其是否可以迁移的结果并不相同，因此在评估两种交互是否可以迁移时需要针对具体的软件环境。对于一个具体的软件环境中，获取其交互任务。根据用户在交互操作后，软件系统对应做出的反馈是否为单一反馈将交互任务分为单一交互任务和组合交互任务。单一交互任务为用户作出交互操作后软件作出单一的反馈的任务，例如点对点任务，用户操作后软件中光标或者游戏中的角色从一个区域移动到另一个区域。组合交互任务为用户操作后软件作出多个反馈的任务，例如游戏中用户操作后软件系统反馈为角色跳跃+移动+输出攻击。点对点任务是最常用于评价交互设计的难易程度。本技术同样采用点
对点任务对交互方式进行评估。
[0056]
s2、多个参试者分别采用第一交互设备和第二交互设备完成所述交互任务；对于每个参试者，根据其使用第一交互设备和第二交互设备完成所述交互任务的时间，分别计算使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数。
[0057]
多个参试者分别采用第一交互设备和第二交互设备完成交互任务。具体的第一交互设备和第二交互设备可以是鼠标、操作杆、一笔画等。
[0058]
在衡量交互操作的操作难度时，操作所耗费的时间是评价其操作难度的重要指标，由此可根据操作的难度和操作时间来评估交互方式的舒适性和准确性，将该指标称为交互准适指数。对于点对点任务，可根据交互准适指数来定量的评价采用不同交互设备完成任务的情况。
[0059]
对于组合交互任务，通过考虑参试者完成交互任务的操作时间与预期操作时间的比值，定量的评价参试者使用不同交互设备完成任务的流畅度以及学习反应速度，进而客观的衡量不同交互方式中的复杂交互操作之间的衔接与连续性，将该指标称为输出效能指数。
[0060]
具体的，点对点任务的难度可根据费茨定律和iso 9241-9标准计算。费茨定律预测了快速移动到目标区域所需的时间，是目标区域的距离和目标区域的大小的函数。根据经典费茨定律的操作难度指数表示为iso 9241-9标准在此基础上对id进行改进，考虑到点对点测量任务中测量端点的分布，认为命中目标区域的端点呈正态分布。正态分布中的熵值或是信息量为σ为测量单位中的标准差，从而得到操作难度计算公式其中，de表示参试者完成点对点任务的移动距离，sd
x
表示参试者完成所述点对点任务时的移动距离的标准偏差。
[0061]
标准偏差根据公式计算得到。其中，m表示参试者完成点对点任务的试验次数，xj表示参试者第j次完成点对点任务的光标的移动距离，表示参试者完成m次点对点任务光标的平均移动距离。
[0062]
交互准适指数可根据公式计算得到，ac表示交互准适指数，mt表示完成点对点任务的平均完成时间，对多次完成点对点任务的完成时间取平均。
[0063]
每个参试者分别使用第一交互设备和第二交互设备完成点对点交互任务，根据点对点交互任务的完成时间计算每个参试者分别使用两种设备的交互准适指数，计为表示第i个参试者使用第一交互设备完成交互任务的交互准适指数，表示第i个参试者使用第二交互设备完成交互任务的交互准适指数。
[0064]
对于组合交互任务，先将交互设备的基础操作单元，例如对于操作杆，基础操作单元包括摇杆移动和按键。对于鼠标，基础操作单元包括按下鼠标左键、按下鼠标右键、移动鼠标，滚动鼠标滚轮。对于一笔画基础操作单元包括向上滑动、左上滑动、向左滑动、向右上滑动、向右滑动、向右下滑动、向下滑动、向左下滑动。获取每个基础操作单元的操作时间。基础操作单元的操作时间为执行该基础操作单元的用时，可根据多次试验取平均数得到。获取组合交互任务的基础操作单元，根据每个基础操作单元的操作时间和交互组合任务中基础操作单元的串并联结构，预测所述组合交互任务的完成时间。基础操作单元的串并联结构是指基础操作单元是串行执行还是并行执行。例如，若组合任务包括两个并行的基础操作单元，则组合任务的预测完成时间为两个基础操作单元中较大的操作时间，若组合任务包括两个串行的基础操作单元，则组合任务的预测完成时间为两个基础操作单元的操作时间的总和。
[0065]
具体的，根据计算组合任务的输出效能指数，其中，t
test
表示参试者完成组合交互任务的实际完成时间，t
vector
表示组合交互任务的预测完成时间，oe表示输出效能指数。参试者完成组合交互任务的实际完成时间包括从开始输入起，到成功完成交互任务为止所花费的全部时间，其中包括参试者的反应时间、试错时间等全部用时。
[0066]
每个参试者分别使用第一交互设备和第二交互设备完成组合交互任务，根据组合交互任务的完成时间计算每个参试者分别使用两种设备的输出效能指数，计为交互任务的完成时间计算每个参试者分别使用两种设备的输出效能指数，计为表示第i个参试者使用第一交互设备完成交互任务的输出效能指数，表示第i个参试者使用第二交互设备完成交互任务的输出效能指数。
[0067]
s3、基于多个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数，分别计算第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数，若所述第一交互设备的综合迁移指数和第二交互设备的综合迁移指数的差值小于阈值，则评估第一交互设备与第二交互设备在所述软件环境中的交互方式可以迁移。
[0068]
具体的，根据每个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数，采用熵值法分别确定第一交互设备和第二交互设备的交互准适指标和输出效能指标的权重。
[0069]
首先对多个参试者的分别使用两种交互设备的两个指标数据进行归一化，计算每个指标数据的比重。
[0070]
例如，对于参试者使用第一交互设备的交互准适指数数据，通过以下公式计算该指标的权重：
[0071][0072][0073]
计算得到参试者使用第一交互设备的交互准适指标的熵值为
[0074]
采用同样的方法分别计算得到参试者使用第一交互设备的输出效能指标的熵值e
oe1
、使用第二交互设备的交互准适指标的熵值e
ac2
，及使用第二交互设备的输出效能指标的熵值e
oe2
。
[0075]
最终得到参试者使用第一交互设备的交互准适指标的权重为：
[0076][0077]
参试者使用第一交互设备的输出效能指标的权重为：
[0078][0079]
参试者使用第二交互设备的交互准适指标的权重为
[0080][0081]
参试者使用第二交互设备的输出效能指标的权重为：
[0082][0083]
根据每个参试者的交互准适指数和输出效能指数及所述交互准适指标和输出效能指标的权重，分别计算每个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数。
[0084]
每个参试者使用第一交互设备的综合迁移指数通过以下公式计算得到：
[0085][0086]
每个参试者使用第二交互设备的综合迁移指数通过以下公式计算得到：
[0087][0088]
对多个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数取平均值，分别得到第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数。
[0089]
第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数的差值小于阈值，则评估第一交互设备与第二交互设备在所述软件环境中的交互方式是等效的，对于受试软件环境，第一交互设备和第二交互设备的交互方式可以迁移。实施时，阈值可根据实际软件环境的不同、不同设备的协同或效率一致性要求的不同而具体设置。
[0090]
本发明实施例提供了一种软件环境中人机交互方式的迁移评估系统，包括以下模块：
[0091]
交互任务获取模块，用于获取所述软件环境的交互任务；
[0092]
指标计算模块，用于多个参试者分别采用第一交互设备和第二交互设备完成所述交互任务；对于每个参试者，根据其使用第一交互设备和第二交互设备完成所述交互任务的时间，分别计算使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数；
[0093]
迁移评估模块，用于基于多个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数，分别计算第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数，若所述第一交互设备的综合迁移指数和第二交互设备的综合迁移指数的差值小于阈值，则评估第一交互设备与第二交互设备在所述软件环境中的交互方式可以迁移。
[0094]
优选地，所述交互任务包括点对点任务，所述指标计算模块用于根据以下公式计算交互准适指数：
[0095][0096]
点对点任务的操作难度id通过以下公式计算：
[0097][0098]
其中，ac表示交互准适指数，mt表示完成点对点任务的平均完成时间，de表示参试者完成点对点任务的移动距离，sd表示参试者完成所述点对点任务的移动距离的标准偏差。
[0099]
优选地，所述交互任务包括组合交互任务，所述指标计算模块用于根据以下公式计算输出效能指数：
[0100]
其中，t
test
表示参试者完成组合交互任务的实际完成时间，t
vector
表示组合交互任务的预测完成时间，oe表示输出效能指数。
[0101]
优选地，所述指标计算模块用于采用以下方法预测组合交互任务的完成时间：
[0102]
获取组合交互任务的基础操作单元，根据每个基础操作单元的操作时间和交互组合任务中基础操作单元的串并联结构，预测所述组合交互任务的完成时间。
[0103]
优选地，所述迁移评估模块用于基于多个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数，分别计算第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数，包括：
[0104]
根据每个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的交互准适指数和输出效能指数，采用熵值法分别确定第一交互设备和第二交互设备的交互准适指标和输出效能指标的权重；
[0105]
根据每个参试者的交互准适指数和输出效能指数及所述交互准适指标和输出效能指标的权重，分别计算每个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数；
[0106]
对多个参试者使用第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数取平均值，分别得到第一交互设备和第二交互设备的综合迁移指数。
[0107]
上述方法实施例和系统实施例，基于相同的原理，其相关之处可相互借鉴，且能达到相同的技术效果。具体实施过程参见前述实施例，此处不再赘述。
[0108]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读存储介质中。其中，所述计算机可读存储介质为磁盘、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
[0109]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。