【综述】针对可穿戴设备的虚拟鼠标

第12卷第2期 智能系统学报 Vol.12 No.2 2017年4月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Apr.2017 D0I:10.11992/is.201608003 网络出版地址：http://www.cmki.net/kcms/detail,/23.1538.tp.20170112.1020.002.html 针对可穿戴设备的虚拟鼠标 JABEEN Farzana',田琳琳2，任怡2，陶霖密' (1.清华大学人机交互与蝶体集成研究所，北京100084；2.北京邮电大学国际学院，北京100876) 摘要：人类对外界的感知和联系一直是人类活动研究的重点。许多产品和技术都可以结合，如最近非常流行的虚 拟现实，就是将虚拟现实和残疾人的健康保障组合在一起。早期的虚拟显示设备都带有传感器，但用这些传感器进 行交互对于残疾人来说十分困难。主要原因是当用户使用输人设备（键盘、鼠标、遥控器）控制虚拟现实设备的时 候，操作十分复杂，没有外在的帮助，有运动障碍的人无法正常使用。为了解决以上问题，提出了用虚拟鼠标取代传 统鼠标，将键盘、鼠标遥控器的功能三合一，以可穿戴眼镜作为显示的媒介设备，简化交互过程。设计原则是通过 使用一个按键，用户就可以与安装在虚拟眼镜上的系统进行交互，同时不需要很大的手指力量和手指活动幅度。我 们控制变量的方式设计对比实验来评估该系统。该系统的后期测验证明了提出的系统的有效性和可靠性，而且系 统整体设计十分完备。 关键词：虚拟鼠标：可穿戴显示；残疾人；人机交互 中图分类号：TP391文献标志码：A文章编号：1673-4785(2017)02-0133-07 中文引用格式：JABEEN Farzana,田琳琳，任怡，等.针对可穿戴设备的虚拟鼠标[J].智能系统学报，2017,12(2)：133-139. 英文引用格式：JABEEN Farzana,TIAN Linlin,REN Yi,etal.Virtual mouse for wearable display[J].CAAI transactions on intel- ligent systems,2017,12(2):133-139. Virtual mouse for wearable display JABEEN Farzana',TIAN Linlin2,REN Yi2,TAO Linmi' (1.Institute of HCI and Media Integration,Tsing University,Beijing 100084,China;2.International College,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing 100876,China) Abstract:Physical and cognitive health problems have always been one of the most prominent issues related to sus- tainable development of human health.By embedding virtual-reality into products and technology,the virtual-reality and the health-care of the disabled were combined.However,using sensor-based virtual display device in the early stage was not easy for the disabled when using input devices (keyboard,mouse,remote controller)to control VR devices,the operation was complicated,which meant that people with dyskinesia cannot operate them without extra help.This paper proposed virtual mouse to solve these problems mentioned above with the help of wearable glasses, combining the functions of keyboard,mouse,and remote-control to simply interaction process.Using one key,us- ers can interact with the system installed in the virtual glasses with only one finger,little finger strength is needed. Experiments were made to test the usability of the virtual mouse with wearable glasses.The experimental results demonstrate reliability and effectiveness of the proposed system,the feedback of the users shows the satisfaction and necessity of the system. Keywords:virtual mouse;wearable display;disability;human computer interaction 收稿日期：2016-10-26.网络出版日期：2017-01-12. 技术和科学快速发展已经延长了人类的寿命， 基金项日：国家自然科学基金项目(61672017)：国家“863”计划项目但是，目前仍然有一些无法治愈的疾病大大降低了 (2012AA011602). 通信作者：陶霖密.E-mail:linmi(@mail.tsinghua.cdu.cn

第 １２ 卷第 ２ 期 智 能 系 统 学 报 Ｖｏｌ．１２ №．２ ２０１７ 年 ４ 月 ＣＡＡＩ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ａｐｒ． ２０１７ ＤＯＩ：１０．１１９９２ ／ ｔｉｓ．２０１６０８００３ 网络出版地址：ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ ／ ｋｃｍｓ／ ｄｅｔａｉｌ ／ ２３．１５３８．ｔｐ．２０１７０１１２．１０２０．００２．ｈｔｍｌ 针对可穿戴设备的虚拟鼠标 ＪＡＢＥＥＮ Ｆａｒｚａｎａ １ ，田琳琳２ ，任怡２ ，陶霖密１ （１．清华大学 人机交互与媒体集成研究所，北京 １０００８４； ２． 北京邮电大学 国际学院，北京 １００８７６） 摘 要：人类对外界的感知和联系一直是人类活动研究的重点。 许多产品和技术都可以结合，如最近非常流行的虚 拟现实，就是将虚拟现实和残疾人的健康保障组合在一起。 早期的虚拟显示设备都带有传感器，但用这些传感器进 行交互对于残疾人来说十分困难。 主要原因是当用户使用输入设备（键盘、鼠标、遥控器）控制虚拟现实设备的时 候，操作十分复杂，没有外在的帮助，有运动障碍的人无法正常使用。 为了解决以上问题，提出了用虚拟鼠标取代传 统鼠标，将键盘、鼠标、遥控器的功能三合一，以可穿戴眼镜作为显示的媒介设备，简化交互过程。 设计原则是通过 使用一个按键，用户就可以与安装在虚拟眼镜上的系统进行交互，同时不需要很大的手指力量和手指活动幅度。 我 们控制变量的方式设计对比实验来评估该系统。 该系统的后期测验证明了提出的系统的有效性和可靠性，而且系 统整体设计十分完备。 关键词：虚拟鼠标；可穿戴显示；残疾人；人机交互 中图分类号： ＴＰ３９１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－４７８５（２０１７）０２－０１３３－０７ 中文引用格式：ＪＡＢＥＥＮ Ｆａｒｚａｎａ，田琳琳，任怡，等． 针对可穿戴设备的虚拟鼠标［Ｊ］． 智能系统学报， ２０１７， １２（２）： １３３－１３９． 英文引用格式：ＪＡＢＥＥＮ Ｆａｒｚａｎａ， ＴＩＡＮ Ｌｉｎｌｉｎ， ＲＥＮ Ｙｉ， ｅｔ ａｌ． Ｖｉｒｔｕａｌ ｍｏｕｓｅ ｆｏｒ ｗｅａｒａｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ［Ｊ］． ＣＡＡＩ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｉｎｔｅｌ⁃ ｌｉｇｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ， ２０１７， １２（２）： １３３－１３９． Ｖｉｒｔｕａｌ ｍｏｕｓｅ ｆｏｒ ｗｅａｒａｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ ＪＡＢＥＥＮ Ｆａｒｚａｎａ １ ， ＴＩＡＮ Ｌｉｎｌｉｎ ２ ， ＲＥＮ Ｙｉ ２ ， ＴＡＯ Ｌｉｎｍｉ １ （１． Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＨＣＩ ａｎｄ Ｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ， Ｔｓｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４， Ｃｈｉｎａ； ２． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｏｓｔｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８７６， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ ｈｅａｌｔｈ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｈａｖｅ ａｌｗａｙｓ ｂｅｅｎ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｐｒｏｍｉｎｅｎｔ ｉｓｓｕｅｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｓｕｓ⁃ ｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｈｅａｌｔｈ． Ｂｙ ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ ｖｉｒｔｕａｌ⁃ｒｅａｌｉｔｙ ｉｎｔｏ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ⁃ｒｅａｌｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｅａｌｔｈ⁃ｃａｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓａｂｌｅｄ ｗｅｒｅ ｃｏｍｂｉｎｅｄ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｕｓｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ⁃ｂａｓｅｄ ｖｉｒｔｕａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｓｔａｇｅ ｗａｓ ｎｏｔ ｅａｓｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｓａｂｌｅｄ ｗｈｅｎ ｕｓｉｎｇ ｉｎｐｕｔ ｄｅｖｉｃｅｓ （ｋｅｙｂｏａｒｄ， ｍｏｕｓｅ， ｒｅｍｏｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ） ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ＶＲ ｄｅｖｉｃｅｓ， ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｗａｓ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｍｅａｎｔ ｔｈａｔ ｐｅｏｐｌｅ ｗｉｔｈ ｄｙｓｋｉｎｅｓｉａ ｃａｎｎｏｔ ｏｐｅｒａｔｅ ｔｈｅｍ ｗｉｔｈｏｕｔ ｅｘｔｒａ ｈｅｌｐ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｖｉｒｔｕａｌ ｍｏｕｓｅ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅｓｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ａｂｏｖｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｅｌｐ ｏｆ ｗｅａｒａｂｌｅ ｇｌａｓｓｅｓ， ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｋｅｙｂｏａｒｄ， ｍｏｕｓｅ， ａｎｄ ｒｅｍｏｔｅ⁃ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｏ ｓｉｍｐｌｙ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｕｓｉｎｇ ｏｎｅ ｋｅｙ， ｕｓ⁃ ｅｒｓ ｃａｎ ｉｎｔｅｒａｃｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｓｔａｌｌｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｇｌａｓｓｅｓ ｗｉｔｈ ｏｎｌｙ ｏｎｅ ｆｉｎｇｅｒ， ｌｉｔｔｌｅ ｆｉｎｇｅｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｉｓ ｎｅｅｄｅｄ． Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｍａｄｅ ｔｏ ｔｅｓｔ ｔｈｅ ｕｓａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｍｏｕｓｅ ｗｉｔｈ ｗｅａｒａｂｌｅ ｇｌａｓｓｅｓ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｓｙｓｔｅｍ， ｔｈｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｏｆ ｔｈｅ ｕｓｅｒｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｅｃｅｓｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｖｉｒｔｕａｌ ｍｏｕｓｅ； ｗｅａｒａｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙ； ｄｉｓａｂｉｌｉｔｙ； ｈｕｍａｎ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ 收稿日期：２０１６－１０－２６． 网络出版日期：２０１７－０１－１２． 基金项目：国家自然科学基金项目（ ６１６７２０１７）；国家“ ８６３” 计划项目 （２０１２ＡＡ０１１６０２）． 通信作者：陶霖密．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｉｎｍｉ＠ ｍａｉｌ．ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ． 技术和科学快速发展已经延长了人类的寿命， 但是，目前仍然有一些无法治愈的疾病大大降低了

.134. 智能系统学报 第12卷 老年人的质量，如肌萎缩侧索硬化症(ALS)和中风。 在残疾人和老年人与外界交互时面临的主要问题。 这些疾病会对患者的运动范围和能力造成限制，如 果没有护理员，患有这些疾病的老年人生活基本无 法自理山。 1 问题的提出 虚拟现实(VR),通过计算机模拟系统为用户模 拟真实的使用场景，由于其卓越的交互体验在年轻 人中广为普及。VR的最重要的应用之一是利用计 图1存在问题 算机图形学的虚拟现实的人机交互界面，在计算图 Fig.1 Existing problems 形技术创建的图形的帮助下，实时处理用户行为数 虚拟现实应用和可穿戴式系统在现在的年轻人 据。现如今，VR技术已经在日常生活的许多方面 中广为使用，但对于老年人和残疾人，他们只需要最 得以应用，如医学2-)、教育)、创造身临其境的虚 简单的和无传感器的可穿戴式显示系统来实现最基 拟体验6、物理现象仿真[)、大众娱乐[8】等。目前， 本的功能，这些最新科技的使用仍然存在问题。所 VR设备正变得越来越普遍，如VR眼镜，随着技术 以无传感器的可穿戴式设备更适合于他们，而且价 的发展，这些设备的价格越来越低廉，大多数家庭都 格会相对低廉，使用起来也更加便捷。 有能力购买。因此，利用虚拟现实技术，帮助患者过 同时在使用中存在的另一问题，如图1中最右 上正常生活很可以实现而且很有必要。同时，虚拟 图片显示，虚拟现实眼镜的改变菜单或选项的按钮 现实技术也为许多患者生活提供帮助，如模拟购物 在眼镜的框架上，在使用过程中用户看不见这些按 环境，提供模拟职业培训，手术和治疗恐惧症等等。 钮。这也会导致用户必须记住不同的输入按钮的功 有些VR设备甚至可以通过一组指令让病人能假想 能，这不符合用户记忆最小化的交互设计原则。 物体空间移动的视觉表示)。通过以上这些，VR 技术正在逐步改善人们的生活质量。 基于这一需求，提出了基于可穿戴设备的虚拟 但是目前，使用虚拟现实设备仍存在许多问题。 鼠标，来更好地帮助行动不便者。我们的想法结合 因为人的视觉系统对运动图像非常敏感，如果VR 了虚拟现实和可穿戴式系统的两种方法的优点，使 设备无法尽可能快生成近似光学图案，则用户的使 用户能与外界进行更加高效地互动。借助这个接 用体验非常不自然[。同时，虚拟现实设备硬件的 口，残疾人只需一个设计好的触摸板按键来与设备 反应速度不够快，无法对用户实事动作进行有快速 交互，作为虚拟鼠标的硬件。选择触控板是因为它 反馈)。VR可应用于来自运动神经损伤的人的术 非常省电而且用户手指轻微抖动即可按动按键。用 后恢复，在运动康复时，迫使触觉接口和外骨骼反馈 1-bt交互系统和虚拟现实眼睛来检查虚拟鼠标的 装置一起使用，但这也意味着操作这些装置时， 可用性和有效性。用户研究是根据我们提出的虚拟 需要很大的肢体力量。而这是运动受限的人或者是 鼠标和遥控器进行对比，用可穿戴眼镜显示图像来 神经受损伤的患者无法做到的1)。 判断操作准确度。 可穿戴式系统也用于帮助残疾人。大多数的系 2相关工作 统包括用户在交互过程中必须用到的传感器和一些 小工具。为了达到更加便捷的效果，现在VR技术 许多虚拟现实和可穿戴系统的产品用于帮助行 常常与可穿戴设备结合使用，但是这导致了另一个 动障碍者完成他们的日常活动，提高他们的生活独 常见的问题。图1中的3幅图片展示用户与键盘、 立性。一些辅助移动的虚拟现实应用专为运动障碍 鼠标和虚拟现实眼镜三者进行交互的过程。当使用 人群设计，帮助他们以最少的物理运动范围探索周 者使用可穿戴设备的时候，他无法很好与其他输入 围环境[。例如，建立自我控制轮椅的虚拟环 设备进行交互（键盘、鼠标等），因为他们无法看到 境[]，帮助轮椅新手们掌握控制轮椅运动的方法。 真实的场景。 还有一些应用可以帮助残疾人进行心理辅导以及对 同时，在使用可穿戴式系统的用户需要一直注 他们进行简单的职业培训6-1)，例如洗碗，培训者 视在显示屏上，导致用户看不到输入上按键的具体 可以在这个具有真实沉浸感与交互性的虚拟环境 位置，输入设备无法发挥作用。这是可穿戴式系统 中，通过人机交互设备例如触摸屏、虚拟鼠标和场景

老年人的质量，如肌萎缩侧索硬化症（ＡＬＳ）和中风。 这些疾病会对患者的运动范围和能力造成限制，如 果没有护理员，患有这些疾病的老年人生活基本无 法自理［１］ 。 １ 问题的提出 虚拟现实（ＶＲ），通过计算机模拟系统为用户模 拟真实的使用场景，由于其卓越的交互体验在年轻 人中广为普及。 ＶＲ 的最重要的应用之一是利用计 算机图形学的虚拟现实的人机交互界面，在计算图 形技术创建的图形的帮助下，实时处理用户行为数 据。 现如今，ＶＲ 技术已经在日常生活的许多方面 得以应用，如医学［２－４］ 、教育［５］ 、创造身临其境的虚 拟体验［６］ 、物理现象仿真［７］ 、大众娱乐［８］ 等。 目前， ＶＲ 设备正变得越来越普遍，如 ＶＲ 眼镜，随着技术 的发展，这些设备的价格越来越低廉，大多数家庭都 有能力购买。 因此，利用虚拟现实技术，帮助患者过 上正常生活很可以实现而且很有必要。 同时，虚拟 现实技术也为许多患者生活提供帮助，如模拟购物 环境，提供模拟职业培训，手术和治疗恐惧症等等。 有些 ＶＲ 设备甚至可以通过一组指令让病人能假想 物体空间移动的视觉表示［９］ 。 通过以上这些，ＶＲ 技术正在逐步改善人们的生活质量。 但是目前，使用虚拟现实设备仍存在许多问题。 因为人的视觉系统对运动图像非常敏感，如果 ＶＲ 设备无法尽可能快生成近似光学图案，则用户的使 用体验非常不自然［１０］ 。 同时，虚拟现实设备硬件的 反应速度不够快，无法对用户实事动作进行有快速 反馈［１１］ 。 ＶＲ 可应用于来自运动神经损伤的人的术 后恢复，在运动康复时，迫使触觉接口和外骨骼反馈 装置一起使用［１２］ ，但这也意味着操作这些装置时， 需要很大的肢体力量。 而这是运动受限的人或者是 神经受损伤的患者无法做到的［１３］ 。 可穿戴式系统也用于帮助残疾人。 大多数的系 统包括用户在交互过程中必须用到的传感器和一些 小工具。 为了达到更加便捷的效果，现在 ＶＲ 技术 常常与可穿戴设备结合使用，但是这导致了另一个 常见的问题。 图 １ 中的 ３ 幅图片展示用户与键盘、 鼠标和虚拟现实眼镜三者进行交互的过程。 当使用 者使用可穿戴设备的时候，他无法很好与其他输入 设备进行交互（键盘、鼠标等），因为他们无法看到 真实的场景。 同时，在使用可穿戴式系统的用户需要一直注 视在显示屏上，导致用户看不到输入上按键的具体 位置，输入设备无法发挥作用。 这是可穿戴式系统 在残疾人和老年人与外界交互时面临的主要问题。 图 １ 存在问题 Ｆｉｇ．１ Ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ 虚拟现实应用和可穿戴式系统在现在的年轻人 中广为使用，但对于老年人和残疾人，他们只需要最 简单的和无传感器的可穿戴式显示系统来实现最基 本的功能，这些最新科技的使用仍然存在问题。 所 以无传感器的可穿戴式设备更适合于他们，而且价 格会相对低廉，使用起来也更加便捷。 同时在使用中存在的另一问题，如图 １ 中最右 图片显示，虚拟现实眼镜的改变菜单或选项的按钮 在眼镜的框架上，在使用过程中用户看不见这些按 钮。 这也会导致用户必须记住不同的输入按钮的功 能，这不符合用户记忆最小化的交互设计原则。 基于这一需求，提出了基于可穿戴设备的虚拟 鼠标，来更好地帮助行动不便者。 我们的想法结合 了虚拟现实和可穿戴式系统的两种方法的优点，使 用户能与外界进行更加高效地互动。 借助这个接 口，残疾人只需一个设计好的触摸板按键来与设备 交互，作为虚拟鼠标的硬件。 选择触控板是因为它 非常省电而且用户手指轻微抖动即可按动按键。 用 １⁃ｂｉｔ 交互系统和虚拟现实眼睛来检查虚拟鼠标的 可用性和有效性。 用户研究是根据我们提出的虚拟 鼠标和遥控器进行对比，用可穿戴眼镜显示图像来 判断操作准确度。 ２ 相关工作 许多虚拟现实和可穿戴系统的产品用于帮助行 动障碍者完成他们的日常活动，提高他们的生活独 立性。 一些辅助移动的虚拟现实应用专为运动障碍 人群设计，帮助他们以最少的物理运动范围探索周 围环境［１４］ 。 例如， 建立自我 控 制 轮 椅 的 虚 拟 环 境［１５］ ，帮助轮椅新手们掌握控制轮椅运动的方法。 还有一些应用可以帮助残疾人进行心理辅导以及对 他们进行简单的职业培训［１６－１７］ ， 例如洗碗，培训者 可以在这个具有真实沉浸感与交互性的虚拟环境 中，通过人机交互设备例如触摸屏、虚拟鼠标和场景 ·１３４· 智 能 系 统 学 报 第 １２ 卷

第2期 JABEEN Farzana,等：针对可穿戴设备的虚拟鼠标 ·135· 里的物件进行交互，体验实时的物理反馈[1)。残疾 件和软件支持。为了展示虚拟鼠标的可用性，用1- 人可以有效地利用虚拟现实模拟技术像正常人一样 bt交互系统进行测试，这个交互系统能提供类似社 工作、生活。虚拟现实可以提供关于视觉、听觉、 交媒体、娱乐、购物以及与护工沟通的工具，帮助用 触觉等感官的模拟20]，把受影响的感官信息转化为 户完成日常生活活动。 可被感知的信息，使得那些有感官障碍的人可以感 3.1硬件支持 知到他们原本无法体会的东西[2]。 为了实现所提出的系统的所有功能，需要另外 想要帮助残疾人与外部世界方便快捷地进行交 两种可穿戴硬件设备，其中可穿戴显示设备(VR眼 互，简单、易操作的人机交互技术尤为重要。这里介 镜)用于显示，触摸板用于用户输入。 绍一下目前在残疾人设计虚拟鼠标方面的学术研 为了提供一个更真实的可视化虚拟世界，使用 究。Howard Bruce等2]提出了一种叫lightglove的 的是基于Android系统的VR眼镜。选择此硬件设 可穿戴设备，这是一种利用光束感应手指以及传感 备的原因是因为它基于Android系统，在这个平台 器检测手部活动的腕带式的虚拟鼠标及打字设备。 上安装虚拟鼠标的应用程序比较方便。选择的另一 用户通过弯曲手指插入设备透出的光束来控制鼠标 个硬件设备是触摸键盘，此键盘只有一个键，用于用 光标移动或者进行虚拟键盘输入。S.Manivarman 户的远程控制。 等[)提出了一个专为残疾人设计的基于手势的六 输入设备（触摸键盘） 自由度虚拟鼠标。即使用户手指不能弯曲，也可以 基础助理模块 通过简单的手势来操控虚拟鼠标进行电脑活动。J. 交互 Mccomas等2a]设计了一个叫做Point-N-Click的单 功能模块 机虚拟鼠标，可以帮助那些手指无力无法点击鼠标 人机交互系统 的运动障碍者操控鼠标。Point-N-Click可支持多 )口子 接口模块 输出设备 种鼠标系统，如头戴式鼠标、平板PC、触摸屏设备等 (音响、VR限镜、显示器) 等。Point--N-Click还可以帮助残疾人进行水下康复 图2系统框架 训练[2]。 Fig.2 The system framework 所有上述的研究都抛弃了传统的物理鼠标键 该系统的整个过程为：在VR眼镜上安装交互 盘，只利用单独设计的虚拟鼠标以及可穿戴设备帮 助残疾人更加方便地操控电脑设备。lightglove2a) 系统，触摸板作为用户输入设备，与VR眼镜相连。 和六自由度虚拟鼠标s,1)]十分便携和易于操作，但 当用户需要与系统进行交互时，按压触摸板，即可获 得系统的反馈。输出设备可以是多样的，例如由软 是这些设备都需要整只手的运动，对于我们有严重 件系统控制的扬声器可以连接到虚拟现实眼镜，以 运动障碍的目标用户来说操作起来还是有困难的。 Point-.N-Cliek[2s]不需要太多的手部运动，但是系统 便每当病人作出选择时，护工可以被及时通知到。 显示器同样可以作为此系统的输出设备，可将使用 略微复杂，用户使用起来需要很长的适应期，其复杂 者的所有选择输出到屏幕上方便使用者及其家属护 的功能需要花费用户更多的交互时间。 工实时掌握。硬件的选择是以改善和方便残疾人和 我们提出的方法最为显著的优势在于将用户的 外部世界的沟通为目的。 手指运动缩小在更小的范围内，加上简单的1bit交 互系统让用户操作更简单、更易上手。采用的1bit 3.2软件支持 交互系统中，每一个功能调用都只需要1bit输入， 软件方面，采用1-bit交互系统，以及设计的虚 拟鼠标。在设计虚拟鼠标时，考虑到目标用户在运 用户只需要用一根手指轻微按动触控板即可。配合 动能力上的限制，以及对已有物理鼠标的认知与使 使用可穿戴式显示设备（此研究实验阶段采用无传 用习惯，决定采用辅助界面，来增强虚拟鼠标的可操 感器的基于安卓系统的VR眼镜)，用户就可以以一 作性。 种简单的方式进行人机交互。 图3为1-bit交互系统中的虚拟鼠标辅助界面， 31-bit虚拟鼠标 在此界面中，每一个图标对应一个特定的功能，并以 一定的顺序与速度交替闪烁。用户可以在某一图标 患者可在VR眼镜的帮助下，通过虚拟鼠标使 正在闪烁时，发出1bit选中信号，以此命令系统实 用不同的虚拟现实应用。我们提出的系统包含了硬 现相应的功能。图3中圆形区域内的图标可控制鼠

里的物件进行交互，体验实时的物理反馈［１８］ 。 残疾 人可以有效地利用虚拟现实模拟技术像正常人一样 工作、生活［１９］ 。 虚拟现实可以提供关于视觉、听觉、 触觉等感官的模拟［２０］ ，把受影响的感官信息转化为 可被感知的信息，使得那些有感官障碍的人可以感 知到他们原本无法体会的东西［２１］ 。 想要帮助残疾人与外部世界方便快捷地进行交 互，简单、易操作的人机交互技术尤为重要。 这里介 绍一下目前在残疾人设计虚拟鼠标方面的学术研 究。 Ｈｏｗａｒｄ Ｂｒｕｃｅ 等［２２］ 提出了一种叫 ｌｉｇｈｔｇｌｏｖｅ 的 可穿戴设备，这是一种利用光束感应手指以及传感 器检测手部活动的腕带式的虚拟鼠标及打字设备。 用户通过弯曲手指插入设备透出的光束来控制鼠标 光标移动或者进行虚拟键盘输入。 Ｓ． Ｍａｎｉｖａｒｍａｎ 等［１５］提出了一个专为残疾人设计的基于手势的六 自由度虚拟鼠标。 即使用户手指不能弯曲，也可以 通过简单的手势来操控虚拟鼠标进行电脑活动。 Ｊ． Ｍｃｃｏｍａｓ 等［２３］ 设计了一个叫做 Ｐｏｉｎｔ⁃Ｎ⁃Ｃｌｉｃｋ 的单 机虚拟鼠标，可以帮助那些手指无力无法点击鼠标 的运动障碍者操控鼠标 。 Ｐｏｉｎｔ⁃Ｎ⁃Ｃｌｉｃｋ 可支持多 种鼠标系统，如头戴式鼠标、平板 ＰＣ、触摸屏设备等 等。 Ｐｏｉｎｔ⁃Ｎ⁃Ｃｌｉｃｋ 还可以帮助残疾人进行水下康复 训练［２４］ 。 所有上述的研究都抛弃了传统的物理鼠标键 盘，只利用单独设计的虚拟鼠标以及可穿戴设备帮 助残疾人更加方便地操控电脑设备。 ｌｉｇｈｔｇｌｏｖｅ ［２２］ 和六自由度虚拟鼠标［５，１５］ 十分便携和易于操作，但 是这些设备都需要整只手的运动，对于我们有严重 运动障碍的目标用户来说操作起来还是有困难的。 Ｐｏｉｎｔ⁃Ｎ⁃Ｃｌｉｃｋ ［２３］不需要太多的手部运动，但是系统 略微复杂，用户使用起来需要很长的适应期，其复杂 的功能需要花费用户更多的交互时间。 我们提出的方法最为显著的优势在于将用户的 手指运动缩小在更小的范围内，加上简单的 １ ｂｉｔ 交 互系统让用户操作更简单、更易上手。 采用的 １ ｂｉｔ 交互系统中，每一个功能调用都只需要 １ ｂｉｔ 输入， 用户只需要用一根手指轻微按动触控板即可。 配合 使用可穿戴式显示设备（此研究实验阶段采用无传 感器的基于安卓系统的 ＶＲ 眼镜），用户就可以以一 种简单的方式进行人机交互。 ３ １⁃ｂｉｔ 虚拟鼠标 患者可在 ＶＲ 眼镜的帮助下，通过虚拟鼠标使 用不同的虚拟现实应用。 我们提出的系统包含了硬 件和软件支持。 为了展示虚拟鼠标的可用性，用 １⁃ ｂｉｔ 交互系统进行测试，这个交互系统能提供类似社 交媒体、娱乐、购物以及与护工沟通的工具，帮助用 户完成日常生活活动。 ３．１ 硬件支持 为了实现所提出的系统的所有功能，需要另外 两种可穿戴硬件设备，其中可穿戴显示设备（ＶＲ 眼 镜）用于显示，触摸板用于用户输入。 为了提供一个更真实的可视化虚拟世界，使用 的是基于 Ａｎｄｒｏｉｄ 系统的 ＶＲ 眼镜。 选择此硬件设 备的原因是因为它基于 Ａｎｄｒｏｉｄ 系统，在这个平台 上安装虚拟鼠标的应用程序比较方便。 选择的另一 个硬件设备是触摸键盘，此键盘只有一个键，用于用 户的远程控制。 图 ２ 系统框架 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ 该系统的整个过程为：在 ＶＲ 眼镜上安装交互 系统，触摸板作为用户输入设备，与 ＶＲ 眼镜相连。 当用户需要与系统进行交互时，按压触摸板，即可获 得系统的反馈。 输出设备可以是多样的，例如由软 件系统控制的扬声器可以连接到虚拟现实眼镜，以 便每当病人作出选择时，护工可以被及时通知到。 显示器同样可以作为此系统的输出设备，可将使用 者的所有选择输出到屏幕上方便使用者及其家属护 工实时掌握。 硬件的选择是以改善和方便残疾人和 外部世界的沟通为目的。 ３．２ 软件支持 软件方面，采用 １⁃ｂｉｔ 交互系统，以及设计的虚 拟鼠标。 在设计虚拟鼠标时，考虑到目标用户在运 动能力上的限制，以及对已有物理鼠标的认知与使 用习惯，决定采用辅助界面，来增强虚拟鼠标的可操 作性。 图 ３ 为 １⁃ｂｉｔ 交互系统中的虚拟鼠标辅助界面， 在此界面中，每一个图标对应一个特定的功能，并以 一定的顺序与速度交替闪烁。 用户可以在某一图标 正在闪烁时，发出 １ ｂｉｔ 选中信号，以此命令系统实 现相应的功能。 图 ３ 中圆形区域内的图标可控制鼠 第 ２ 期 ＪＡＢＥＥＮ Ｆａｒｚａｎａ，等：针对可穿戴设备的虚拟鼠标 ·１３５·

·136 智能系统学报 第12卷 标光标的移动。当用户选中其中闪烁的图标时，这 个控制鼠标光标位置的圆形辅助界面会随着鼠标光 标一起向选中的方向移动或者停止移动。当光标在 移动时，示意停止的图标会不停闪烁，直到用户发出 选中信号。选中信号发出后，鼠标光标的移动就会 立即停止，4个方向图标继续按原来的方式轮转闪 烁。4个方向图标轮流闪烁一周期后，若系统没有 记本 接收到用户的选中信号，则默认鼠标光标移动已经 图41-bit交互系统 完成，此时辅助界面会出现包括向上翻页，向下翻 Fig.4 1-bit interactive system 页，刷新页面，新增窗口，关闭窗口，返回主页等快捷 用户想要点击某一功能图标，需要借助触控板 方式。这些快捷方式可以帮助用户在不用移动鼠标 来实现。VR系统中，用户通过触碰触控板的触摸 光标的情况下，快速实现部分功能，有效提高系统的 按键来操作虚拟鼠标。 使用效率，节省用户的等待时间。 我们所使用的1-Bit交互系统支持1-bit输入信 号，所以只需要一个外部按键即可与系统交互。考 虑到目标用户运动障碍的问题，设计了一个触摸键 盘，这个键盘不需要太多手指的力量，用户只需要用 一根手指触碰触摸板上的按键即可。用户一旦触摸 按键，系统就会立即接收到信号并执行相应的功能。 鼠标方向盘 这种设备可操作性极强，即使重度残疾人士也可以 蚊 轻松使用。图5为触摸键盘。 点击 键盘 主页 护士 图3虚拟鼠标 Fig.3 Virtual mouse 虚拟鼠标代替传统的物理鼠标，作为一种基本 工具来支持上层交互过程。额外的主菜单按钮，键 盘按键和护理按钮提供了功能组之间的互相切换， 使用户能够快速定位他们需要的功能。 我们的设计涵盖了方向控制图标、快捷方式和主 图5一键触控板 菜单按钮的辅助界面，可以基本满足用户浏览网页时 Fig.5 One key touchpad 在鼠标控制方面的需求。此外，辅助界面中光标移动 4 系统评价与用户研究 的速度经过了专门设计与反复测试，保证该系统鼠标 光标移动功能的精准度，效率和用户满意度。 我们邀请了5名ALS、中风患者和5名健康人 使用在windows操作系统上开发的l-Bit交互 士(4男6女，年龄在20~78岁)参与用户研究。在 系统，并与虚拟现实系统相结合。此系统包含4个 使用这个系统之前，我们先为他们进行了一个30 主要功能，分别为网站访问、多媒体、笔记本和医疗 min的演示示范。在护工的帮助下，每位患者使用 保健。用户借助这个系统进行网页浏览，网上购物， 了1-bit交互系统中的两个应用。分别用包含5个 新闻，音乐，电影，在线课程等活动，1-bit交互系统 功能键的遥控器和一键触摸板控制的虚拟鼠标来测 大大丰富了用户的日常生活。 试系统。 在1-Bit交互系统中（如图4），每个功能都用一 图6为用户正在使用1-Bit交互系统。图6的 个图标来表示，并且这些图标会以一定的顺序轮流 左边是用户正在使用VR鼠标。右边是用户正在使 闪烁。当图标正在闪烁时，用户可以发出选中信号， 用制造商设计的遥控器。参加测试的用户们在1- 以此控制系统执行此图标对应的功能。图标的闪烁 bit交互系统上体现了不同的功能，例如使用网页搜 周期为2s,这个时间的设定经过反复测试与实验， 索模块进行在线购物，多媒体模块观看电影等。他 保证用户有足够的反应时间以及合适的等待时间。 们觉得使用遥控器来操作这个系统不是很方便，要

标光标的移动。 当用户选中其中闪烁的图标时，这 个控制鼠标光标位置的圆形辅助界面会随着鼠标光 标一起向选中的方向移动或者停止移动。 当光标在 移动时，示意停止的图标会不停闪烁，直到用户发出 选中信号。 选中信号发出后，鼠标光标的移动就会 立即停止，４ 个方向图标继续按原来的方式轮转闪 烁。 ４ 个方向图标轮流闪烁一周期后，若系统没有 接收到用户的选中信号，则默认鼠标光标移动已经 完成，此时辅助界面会出现包括向上翻页，向下翻 页，刷新页面，新增窗口，关闭窗口，返回主页等快捷 方式。 这些快捷方式可以帮助用户在不用移动鼠标 光标的情况下，快速实现部分功能，有效提高系统的 使用效率，节省用户的等待时间。 图 ３ 虚拟鼠标 Ｆｉｇ．３ Ｖｉｒｔｕａｌ ｍｏｕｓｅ 虚拟鼠标代替传统的物理鼠标，作为一种基本 工具来支持上层交互过程。 额外的主菜单按钮，键 盘按键和护理按钮提供了功能组之间的互相切换， 使用户能够快速定位他们需要的功能。 我们的设计涵盖了方向控制图标、快捷方式和主 菜单按钮的辅助界面，可以基本满足用户浏览网页时 在鼠标控制方面的需求。 此外，辅助界面中光标移动 的速度经过了专门设计与反复测试，保证该系统鼠标 光标移动功能的精准度，效率和用户满意度。 使用在 ｗｉｎｄｏｗｓ 操作系统上开发的 １⁃Ｂｉｔ 交互 系统，并与虚拟现实系统相结合。 此系统包含 ４ 个 主要功能，分别为网站访问、多媒体、笔记本和医疗 保健。 用户借助这个系统进行网页浏览，网上购物， 新闻，音乐，电影，在线课程等活动，１⁃ｂｉｔ 交互系统 大大丰富了用户的日常生活。 在 １⁃Ｂｉｔ 交互系统中（如图 ４），每个功能都用一 个图标来表示，并且这些图标会以一定的顺序轮流 闪烁。 当图标正在闪烁时，用户可以发出选中信号， 以此控制系统执行此图标对应的功能。 图标的闪烁 周期为２ ｓ，这个时间的设定经过反复测试与实验， 保证用户有足够的反应时间以及合适的等待时间。 图 ４ １⁃ｂｉｔ 交互系统 Ｆｉｇ．４ １⁃ｂｉｔ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ 用户想要点击某一功能图标，需要借助触控板 来实现。 ＶＲ 系统中，用户通过触碰触控板的触摸 按键来操作虚拟鼠标。 我们所使用的 １⁃Ｂｉｔ 交互系统支持 １⁃ｂｉｔ 输入信 号，所以只需要一个外部按键即可与系统交互。 考 虑到目标用户运动障碍的问题，设计了一个触摸键 盘，这个键盘不需要太多手指的力量，用户只需要用 一根手指触碰触摸板上的按键即可。 用户一旦触摸 按键，系统就会立即接收到信号并执行相应的功能。 这种设备可操作性极强，即使重度残疾人士也可以 轻松使用。 图 ５ 为触摸键盘。 图 ５ 一键触控板 Ｆｉｇ．５ Ｏｎｅ ｋｅｙ ｔｏｕｃｈｐａｄ ４ 系统评价与用户研究 我们邀请了 ５ 名 ＡＬＳ、中风患者和 ５ 名健康人 士（４ 男 ６ 女，年龄在 ２０ ～ ７８ 岁）参与用户研究。 在 使用这个系统之前，我们先为他们进行了一个 ３０ ｍｉｎ 的演示示范。 在护工的帮助下，每位患者使用 了 １⁃ｂｉｔ 交互系统中的两个应用。 分别用包含 ５ 个 功能键的遥控器和一键触摸板控制的虚拟鼠标来测 试系统。 图 ６ 为用户正在使用 １⁃Ｂｉｔ 交互系统。 图 ６ 的 左边是用户正在使用 ＶＲ 鼠标。 右边是用户正在使 用制造商设计的遥控器。 参加测试的用户们在 １⁃ ｂｉｔ 交互系统上体现了不同的功能，例如使用网页搜 索模块进行在线购物，多媒体模块观看电影等。 他 们觉得使用遥控器来操作这个系统不是很方便，要 ·１３６· 智 能 系 统 学 报 第 １２ 卷

第2期 JABEEN Farzana,等：针对可穿戴设备的虚拟鼠标 ·137. 分清遥控器的5个按键的功能，以及因为佩戴着VR 改善他们的生活方式。大部分虚拟现实应用为患者 眼镜的缘故，要正确按下功能键十分困难，所以他们 提供虚拟环境，例如购物环境，手术环境，就业招聘 更倾向于使用触控板。 环境，让他们在这些虚拟场景下接受培训或者进行 心理辅导等等。可穿戴系统利用传感等装置为用户 提供便捷易操作的人机交互服务。目前，虚拟现实 应用、可穿戴系统与残疾人之间的交互，无论是技术 操作上还是经济上仍是一件困难的事，首先一些虚 拟现实应用的输入设备对于残疾人来说操作起来十 分困难，其次可穿戴设备由于一些传感装置的存在 价格十分昂贵[2。所以我们决定使用操作简单的 图6用户研究 1-bit系统以及不含任何传感装置的可穿戴显示设 Fig.6 User study 备。减少了传感器的可穿戴设备大大降低了价格， 图7显示了本次实验的结果。显示出1键触摸 同时也简化了设备的使用方法。 板和遥控器的使用可行性的差异。计算了所有操作 基于需求分析和设计思路，本文阐述了1bit虚 的数量以及错误操作的数量。使用标准偏差来计算 拟鼠标交互系统在可穿戴显示设备上的运用。考虑 测试的错误率。使用遥控器的平均准确率为15. 到目标用户输入带宽受运动障碍的影响，只考虑用 5%,错误率为79.9%。而使用1比特虚拟鼠标，平 户与系统交互最为困难的情况。借助可穿戴显示设 均准确率为568%。从图7可以得知，随着用户越 备(VR眼镜)，使用1bit的键盘信号作为输入来与 来越熟悉这个系统，操作这个系统的准确率也会提 系统交互。只要外围设备能够发射或间接输出键盘 高。然而随着记忆的按键和功能按钮越来越多，使 信号，就可以被用作这个系统的输人设备。这个系 用遥控器的操作准确率并不会提高。实验结果表 统包含网页浏览，多媒体接入，医疗保健和笔记本模 明，1bit虚拟鼠标与遥控器相比操作简单，性能更 块。通过用户研究和反复实验，结果表明这个改进 优。实验结果十分理想。 后的1-bit交互系统可以很好地满足目标用户的需 用户使用结果 要，并有效改善他们的生活。 用户5 14% ■63% 参考文献： 用户4 129% ■65% 用户3 15% ■58% [1]KOUROUPETROGLOU G.Assistive technologies and com- 用户2 19% 53% puter access for motor disabilities[M].Hershey PA,USA: 用户1 17% 45% IGI Global.2014. 0%10%20%30% 40%50%60%70% [2]CHESTNUT J A,CRUMPTON LL.Virtual reality:a train- ing tool in the 21st century for disabled persons and medical 用户1用户2用户3用户4用户5 ■摇控器17%19%15% 12%14% students[C]//Proceedings of the 1997 Sixteenth Southern ■1 bitVM45%53%58%65%63% Biomedical Engineering Conference.Biloxi,MS:IEEE, 图7用户使用结果 1997:418-421. Fig.7 Result of user research [3]HOLCOMB J B,DUMIRE R D,CROMMETT J W,et al. Evaluation of trauma team performance using an advanced 要实现在虚拟世界的真实交互，为用户提供一 human patient simulator for resuscitation training[J].The 种可行的输入交互十分必要。由于现有鼠标的不同 journal of trauma and acute care surgery,2002,52(6): 控制按钮，和遥控器的复杂功能键，一些残障人士要 1078-1086. 想控制操作十分不易，所以提出了这个系统，让VR [4]FENG Chuan,ROZENBLIT J W,HAMILTON A.Fuzzy 技术以一种更好和更有效的方式来方便特殊用户的 logic-based performance assessment in the virtual,assistive 生活。 surgical trainer (VAST)[C]//Proceedings of the 15th An- nual IEEE International Conference and Workshop on the 4结束语 Engineering of Computer Based Systems.Belfast:IEEE, 2008:203-209. 对于残疾人士来说，能与外界正常沟通交流是 [5]CHUNG J M,RAMASAMY K,KOTIKALAPUDI V,et al 他们能够独立生活非常重要的一部分。虚拟现实应 Virtual laboratory education for persons with vision disabili- 用和可穿戴系统正试图帮助他们提高生活独立性， ties[C]//Proceedings of the 2002 45th Midwest Symposium

分清遥控器的 ５ 个按键的功能，以及因为佩戴着 ＶＲ 眼镜的缘故，要正确按下功能键十分困难，所以他们 更倾向于使用触控板。 图 ６ 用户研究 Ｆｉｇ．６ Ｕｓｅｒ ｓｔｕｄｙ 图 ７ 显示了本次实验的结果。 显示出 １ 键触摸 板和遥控器的使用可行性的差异。 计算了所有操作 的数量以及错误操作的数量。 使用标准偏差来计算 测试的错误率。 使用遥控器的平均准确率为 １５． ５％，错误率为 ７９．９％。 而使用 １ 比特虚拟鼠标，平 均准确率为 ５６．８％。 从图 ７ 可以得知，随着用户越 来越熟悉这个系统，操作这个系统的准确率也会提 高。 然而随着记忆的按键和功能按钮越来越多，使 用遥控器的操作准确率并不会提高。 实验结果表 明， １ ｂｉｔ 虚拟鼠标与遥控器相比操作简单，性能更 优。 实验结果十分理想。 图 ７ 用户使用结果 Ｆｉｇ．７ Ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｕｓｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ 要实现在虚拟世界的真实交互，为用户提供一 种可行的输入交互十分必要。 由于现有鼠标的不同 控制按钮，和遥控器的复杂功能键，一些残障人士要 想控制操作十分不易，所以提出了这个系统，让 ＶＲ 技术以一种更好和更有效的方式来方便特殊用户的 生活。 ４ 结束语 对于残疾人士来说，能与外界正常沟通交流是 他们能够独立生活非常重要的一部分。 虚拟现实应 用和可穿戴系统正试图帮助他们提高生活独立性， 改善他们的生活方式。 大部分虚拟现实应用为患者 提供虚拟环境，例如购物环境，手术环境，就业招聘 环境，让他们在这些虚拟场景下接受培训或者进行 心理辅导等等。 可穿戴系统利用传感等装置为用户 提供便捷易操作的人机交互服务。 目前，虚拟现实 应用、可穿戴系统与残疾人之间的交互，无论是技术 操作上还是经济上仍是一件困难的事，首先一些虚 拟现实应用的输入设备对于残疾人来说操作起来十 分困难，其次可穿戴设备由于一些传感装置的存在 价格十分昂贵［２６］ 。 所以我们决定使用操作简单的 １⁃ｂｉｔ 系统以及不含任何传感装置的可穿戴显示设 备。 减少了传感器的可穿戴设备大大降低了价格， 同时也简化了设备的使用方法。 基于需求分析和设计思路，本文阐述了 １ ｂｉｔ 虚 拟鼠标交互系统在可穿戴显示设备上的运用。 考虑 到目标用户输入带宽受运动障碍的影响，只考虑用 户与系统交互最为困难的情况。 借助可穿戴显示设 备（ＶＲ 眼镜），使用 １ ｂｉｔ 的键盘信号作为输入来与 系统交互。 只要外围设备能够发射或间接输出键盘 信号，就可以被用作这个系统的输入设备。 这个系 统包含网页浏览，多媒体接入，医疗保健和笔记本模 块。 通过用户研究和反复实验，结果表明这个改进 后的 １⁃ｂｉｔ 交互系统可以很好地满足目标用户的需 要，并有效改善他们的生活。 参考文献： ［１］ＫＯＵＲＯＵＰＥＴＲＯＧＬＯＵ Ｇ． Ａｓｓｉｓｔｉｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ ｃｏｍ⁃ ｐｕｔｅｒ ａｃｃｅｓｓ ｆｏｒ ｍｏｔｏｒ ｄｉｓａｂｉｌｉｔｉｅｓ［Ｍ］． Ｈｅｒｓｈｅｙ ＰＡ， ＵＳＡ： ＩＧＩ Ｇｌｏｂａｌ， ２０１４． ［２］ＣＨＥＳＴＮＵＴ Ｊ Ａ， ＣＲＵＭＰＴＯＮ Ｌ Ｌ． Ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ： ａ ｔｒａｉｎ⁃ ｉｎｇ ｔｏｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ２１ｓｔ ｃｅｎｔｕｒｙ ｆｏｒ ｄｉｓａｂｌｅｄ ｐｅｒｓｏｎｓ ａｎｄ ｍｅｄｉｃａｌ ｓｔｕｄｅｎｔｓ［ Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １９９７ Ｓｉｘｔｅｅｎｔｈ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ． Ｂｉｌｏｘｉ， ＭＳ： ＩＥＥＥ， １９９７： ４１８－４２１． ［３］ＨＯＬＣＯＭＢ Ｊ Ｂ， ＤＵＭＩＲＥ Ｒ Ｄ， ＣＲＯＭＭＥＴＴ Ｊ Ｗ， ｅｔ ａｌ． Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｕｍａ ｔｅａｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｕｓｉｎｇ ａｎ ａｄｖａｎｃｅｄ ｈｕｍａｎ ｐａｔｉｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｆｏｒ ｒｅｓｕｓｃｉｔａｔｉｏｎ ｔｒａｉｎｉｎｇ ［ Ｊ］． Ｔｈｅ ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｒａｕｍａ ａｎｄ ａｃｕｔｅ ｃａｒｅ ｓｕｒｇｅｒｙ， ２００２， ５２ （ ６）： １０７８－１０８６． ［４］ ＦＥＮＧ Ｃｈｕａｎ， ＲＯＺＥＮＢＬＩＴ Ｊ Ｗ， ＨＡＭＩＬＴＯＮ Ａ． Ｆｕｚｚｙ ｌｏｇｉｃ⁃ｂａｓｅｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｒｔｕａｌ， ａｓｓｉｓｔｉｖｅ ｓｕｒｇｉｃａｌ ｔｒａｉｎｅｒ （ＶＡＳＴ）［Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １５ｔｈ Ａｎ⁃ ｎｕａｌ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ ｔｈｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｂａｓｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ． Ｂｅｌｆａｓｔ： ＩＥＥＥ， ２００８： ２０３－２０９． ［５］ＣＨＵＮＧ Ｊ Ｍ， ＲＡＭＡＳＡＭＹ Ｋ， ＫＯＴＩＫＡＬＡＰＵＤＩ Ｖ， ｅｔ ａｌ． Ｖｉｒｔｕａｌ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｐｅｒｓｏｎｓ ｗｉｔｈ ｖｉｓｉｏｎ ｄｉｓａｂｉｌｉ⁃ ｔｉｅｓ［Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２００２ ４５ｔｈ Ｍｉｄｗｅｓｔ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ 第 ２ 期 ＪＡＢＥＥＮ Ｆａｒｚａｎａ，等：针对可穿戴设备的虚拟鼠标 ·１３７·

·138. 智能系统学报 第12卷 on Circuits and Systems.Tulsa,OK,USA:IEEE,2002, al.Poster:design and development of a virtual reality sys- 2:Ⅱ-617-Ⅱ-620. tem for vocational rehabilitation of individuals with disabili- [6]BOZGEYIKLI L,BOZGEYIKLI E,CLEVENGER M,et al. ties[C]//Proceedings of 2014 IEEE Symposium on 3D VR4VR:towards vocational rehabilitation of individuals with User Interfaces.Minneapolis,Minnesota,USA:IEEE, disabilities in immersive virtual reality environments Cl// 2014. Proceedings of the 2014 2nd Workshop on Virtual and Aug- [17]PIOVESAN S D,WAGNER R,MEDINA R D,et al.Vir- mented Assistive Technology.Minneapolis,MN.USA: tual reality system to the inclusion of people with disabili- IEE,2014:29-34. ties in the work market C//Proceedings of International [7]DEDE C J,SALZMAN M,LOFTIN R B.The development Conference on Information Technology Based Higher Edu- of a virtual world for leaming newtonian mechanics[M] cation and Training.Antalya,Turkey:IEEE,2013. BRUSILOVSKY P,KOMMERS P,STREITZ N.Multimedi- [18]KAMIETH F,DAHNE P,WICHERT R,et al.Exploring a,Hypermedia,and Virtual Reality Models,Systems,and the potential of virtual reality for the elderly and people Applications,Volume 1077 of the series Lecture Notes in with disabilities[M]//KIM J J.Virtual Reality.Open Ac- Computer Science.Berlin Heidelberg:Springer,1996:87- cess Publisher,2011. 106. [19]LOUP-ESCANDE E,CHRISTMANN O,DAMIANO R,et [8]ZYDA M.From visual simulation to virtual reality to games al.Virtual reality learning software for individuals with in- [J].Computer,2005,38(9):25-32. tellectual disabilities:comparison between touchscreen and [9]DRAGANOV I R,BOUMBAROV O L.Investigating oculus mouse interactions[C]//Proceedings of the 9th Interna- rift virtual reality display applicability to medical assistive tional Conference on Disability,Virtual Reality and Asso- system for motor disabled patients[C]//Proceedings of the ciated Technologies.Laval,France,2012:295-303. 8th IEEE International Conference on Intelligent Data Ac- [20]张占龙，罗辞勇，何为.虚拟现实技术概述[J].计算机 quisition and Advanced Computing Systems:Technology and 仿真.2005.22(3)：1-3.7. Applications.Warsaw,Poland:IEEE,2015. ZHANG Zhanlong,LUO Ciyong,HE Wei.A survey of vir- [10]STANNEY K M,MOURANT RR,KENNEDY R S.Hu- tual reality technology[J].Computer simulation,2005,22 man factors issues in virtual environments:a review of the (3):1-3,7. literature[J].Presence,1998,7(4):327-351. [21]BUDZISZEWSKI P,GRABOWSKI A,MILANOWICZ M, [11]DEB S,DEB S.Single key Omni directional pointing and et al.Workstations for people with disabilities:an example command system (SKOPS)-a smart on screen naviga- of a virtual reality approach[J].International journal of oc- tional tool for physically disabled persons[C]//Proceed- cupational safety and ergonomics,2016,22(3):367- ings of the 2007 9th International Conference on e-Health 373. Networking,Application and Services.Taipei,China: [22]HOWARD B,HOWARD S.Lightglove:wrist-worn virtual IEEE,2007:197-201. typing and pointing[C]//Proceedings of the Fifth Interna- [12]LANYI C S,TOLGYESY S M,SZUCS V,et al.Wheel- tional Symposium on Wearable Computers.Zurich,Switz- chair driving simulator:computer aided training for persons erland:IEEE,2001. with special need[C]//Proceedings of the 2015 6th IEEE [23]MCCOMAS J,PIVIK J,LAFLAMME M.Current uses of International Conference on Cognitive Infocommunications. virtual reality for children with disabilities[J].Studies in Gyor,Hungary:IEEE,2015. health technology and informatics,1998,58:161-169. [13]陈晨，吴建国.基于WebRTC的残疾人鼠标研究与实现 [24]QUARLES J.Shark punch:a virtual reality game for a- [J].计算机技术与发展，2013,23(9)：32-35. quatic rehabilitation [C]//Proceedings of 2015 IEEE Vir- CHEN Chen,WU Jianguo.Research and implementation tual Reality.Arles,Camargue,Provence,France:IEEE, of disabled mouse based on WebRTC[J].Computer tech- 2015:265-266. nology and development,2013,23(9):32-35. [25]宫金良，张彦斐，周玉林，等.一种新型六维鼠标在虚 [14]ALM N,ARNOTT J L,MURRAY I R,et al.Virtual real- 拟现实技术中的应用肌J].传感器技术，2005,24(9)： ity for putting people with disabilities in control[C]//Pro- 82-84.88. ceedings of 1998 IEEE International Conference on Sys. GONG Jinliang,ZHANG Yanfei,ZHOU Yulin,et al.Ap- tems,Man,and Cybernetics.San Diego,CA,USA: plication of novel six dimension mouse in virtual reality EEE,1998.2:1174-1179. technology[]].Journal of transducer technology,2005,24 [15]WANG Xingfeng,QIN Kaihuai.A six-degree-of-freedom (9):82-84,88. virtual mouse based on hand gestures[C]//Proceedings of [26]谢晶妮，张茂军.虚拟现实发展趋势展望[J].计算机 2010 International Conference on Electrical and Control 工程，2002,28(7)：1-2,19. Engineering.Wuhan,China:IEEE,2010. XIE Jingni,ZHANG Maojun.Trends of virtual reality sys- [16]BOZGEYIKLI E,BOZGEYIKLI L,CLEVENGER M,et tem development [J].Computer engineering,2002,28

ｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ． Ｔｕｌｓａ， ＯＫ， ＵＳＡ： ＩＥＥＥ， ２００２， ２： ＩＩ－６１７－ＩＩ－６２０． ［６］ＢＯＺＧＥＹＩＫＬＩ Ｌ， ＢＯＺＧＥＹＩＫＬＩ Ｅ， ＣＬＥＶＥＮＧＥＲ Ｍ， ｅｔ ａｌ． ＶＲ４ＶＲ： ｔｏｗａｒｄｓ ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓ ｗｉｔｈ ｄｉｓａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｉｎ ｉｍｍｅｒｓｉｖｅ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ［Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２０１４ ２ｎｄ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｖｉｒｔｕａｌ ａｎｄ Ａｕｇ⁃ ｍｅｎｔｅｄ Ａｓｓｉｓｔｉｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ， ＭＮ， ＵＳＡ： ＩＥＥＥ， ２０１４： ２９－３４． ［７］ＤＥＤＥ Ｃ Ｊ， ＳＡＬＺＭＡＮ Ｍ， ＬＯＦＴＩＮ Ｒ Ｂ． Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｖｉｒｔｕａｌ ｗｏｒｌｄ ｆｏｒ ｌｅａｒｎｉｎｇ ｎｅｗｔｏｎｉａｎ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ［ Ｍ］ ／ ／ ＢＲＵＳＩＬＯＶＳＫＹ Ｐ， ＫＯＭＭＥＲＳ Ｐ， ＳＴＲＥＩＴＺ Ｎ． Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉ⁃ ａ， Ｈｙｐｅｒｍｅｄｉａ， ａｎｄ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ Ｍｏｄｅｌｓ， Ｓｙｓｔｅｍｓ， ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， Ｖｏｌｕｍｅ １０７７ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｒｉｅｓ Ｌｅｃｔｕｒｅ Ｎｏｔｅｓ ｉｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ． Ｂｅｒｌｉｎ Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ： Ｓｐｒｉｎｇｅｒ， １９９６： ８７－ １０６． ［８］ＺＹＤＡ Ｍ． Ｆｒｏｍ ｖｉｓｕａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｏ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｔｏ ｇａｍｅｓ ［Ｊ］． Ｃｏｍｐｕｔｅｒ， ２００５， ３８（９）： ２５－３２． ［９］ＤＲＡＧＡＮＯＶ Ｉ Ｒ， ＢＯＵＭＢＡＲＯＶ Ｏ Ｌ． Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇ ｏｃｕｌｕｓ ｒｉｆｔ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｄｉｓｐｌａｙ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｍｅｄｉｃａｌ ａｓｓｉｓｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｍｏｔｏｒ ｄｉｓａｂｌｅｄ ｐａｔｉｅｎｔｓ［Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ８ｔｈ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｄａｔａ Ａｃ⁃ ｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ： Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ． Ｗａｒｓａｗ， Ｐｏｌａｎｄ： ＩＥＥＥ， ２０１５． ［１０］ＳＴＡＮＮＥＹ Ｋ Ｍ， ＭＯＵＲＡＮＴ Ｒ Ｒ， ＫＥＮＮＥＤＹ Ｒ Ｓ． Ｈｕ⁃ ｍａｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｓｓｕｅｓ ｉｎ ｖｉｒｔｕａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ： ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ［Ｊ］． Ｐｒｅｓｅｎｃｅ， １９９８， ７（４）： ３２７－３５１． ［１１］ＤＥＢ Ｓ， ＤＥＢ Ｓ． Ｓｉｎｇｌｅ ｋｅｙ Ｏｍｎｉ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｐｏｉｎｔｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｍａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ （ ＳＫＯＰＳ）———ａ ｓｍａｒｔ ｏｎ ｓｃｒｅｅｎ ｎａｖｉｇａ⁃ ｔｉｏｎａｌ ｔｏｏｌ ｆｏｒ ｐｈｙｓｉｃａｌｌｙ ｄｉｓａｂｌｅｄ ｐｅｒｓｏｎｓ ［ Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄ⁃ ｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２００７ ９ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ｅ⁃Ｈｅａｌｔｈ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ， Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ． Ｔａｉｐｅｉ， Ｃｈｉｎａ： ＩＥＥＥ， ２００７： １９７－２０１． ［１２］ＬＡＮＹＩ Ｃ Ｓ， ＴＯＬＧＹＥＳＹ Ｓ Ｍ， ＳＺＵＣＳ Ｖ， ｅｔ ａｌ． Ｗｈｅｅｌ⁃ ｃｈａｉｒ ｄｒｉｖｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ： ｃｏｍｐｕｔｅｒ ａｉｄｅｄ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｆｏｒ ｐｅｒｓｏｎｓ ｗｉｔｈ ｓｐｅｃｉａｌ ｎｅｅｄ［Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２０１５ ６ｔｈ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｉｎｆｏｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ． Ｇｙｏｒ， Ｈｕｎｇａｒｙ： ＩＥＥＥ， ２０１５． ［１３］陈晨， 吴建国． 基于 ＷｅｂＲＴＣ 的残疾人鼠标研究与实现 ［Ｊ］． 计算机技术与发展， ２０１３， ２３（９）： ３２－３５． ＣＨＥＮ Ｃｈｅｎ， ＷＵ Ｊｉａｎｇｕｏ． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｄｉｓａｂｌｅｄ ｍｏｕｓｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＷｅｂＲＴＣ［ Ｊ］． Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｔｅｃｈ⁃ ｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ， ２０１３， ２３（９）： ３２－３５． ［１４］ＡＬＭ Ｎ， ＡＲＮＯＴＴ Ｊ Ｌ， ＭＵＲＲＡＹ Ｉ Ｒ， ｅｔ ａｌ． Ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌ⁃ ｉｔｙ ｆｏｒ ｐｕｔｔｉｎｇ ｐｅｏｐｌｅ ｗｉｔｈ ｄｉｓａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｉｎ ｃｏｎｔｒｏｌ［Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏ⁃ ｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ １９９８ ＩＥＥＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｙｓ⁃ ｔｅｍｓ， Ｍａｎ， ａｎｄ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ． Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， ＣＡ， ＵＳＡ： ＩＥＥＥ， １９９８， ２： １１７４－１１７９． ［１５］ ＷＡＮＧ Ｘｉｎｇｆｅｎｇ， ＱＩＮ Ｋａｉｈｕａｉ． Ａ ｓｉｘ⁃ｄｅｇｒｅｅ⁃ｏｆ⁃ｆｒｅｅｄｏｍ ｖｉｒｔｕａｌ ｍｏｕｓｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈａｎｄ ｇｅｓｔｕｒｅｓ［Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ２０１０ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． Ｗｕｈａｎ， Ｃｈｉｎａ： ＩＥＥＥ， ２０１０． ［１６］ ＢＯＺＧＥＹＩＫＬＩ Ｅ， ＢＯＺＧＥＹＩＫＬＩ Ｌ， ＣＬＥＶＥＮＧＥＲ Ｍ， ｅｔ ａｌ． Ｐｏｓｔｅｒ： ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｓｙｓ⁃ ｔｅｍ ｆｏｒ ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓ ｗｉｔｈ ｄｉｓａｂｉｌｉ⁃ ｔｉｅｓ［ Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ２０１４ ＩＥＥＥ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ３Ｄ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ． Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ， Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ， ＵＳＡ： ＩＥＥＥ， ２０１４． ［１７］ＰＩＯＶＥＳＡＮ Ｓ Ｄ， ＷＡＧＮＥＲ Ｒ， ＭＥＤＩＮＡ Ｒ Ｄ， ｅｔ ａｌ． Ｖｉｒ⁃ ｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｏｆ ｐｅｏｐｌｅ ｗｉｔｈ ｄｉｓａｂｉｌｉ⁃ ｔｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｍａｒｋｅｔ［Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂａｓｅｄ Ｈｉｇｈｅｒ Ｅｄｕ⁃ ｃａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｔｒａｉｎｉｎｇ． Ａｎｔａｌｙａ， Ｔｕｒｋｅｙ： ＩＥＥＥ， ２０１３． ［１８］ＫＡＭＩＥＴＨ Ｆ， ＤǍＨＮＥ Ｐ， ＷＩＣＨＥＲＴ Ｒ， ｅｔ ａｌ． Ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｌｄｅｒｌｙ ａｎｄ ｐｅｏｐｌｅ ｗｉｔｈ ｄｉｓａｂｉｌｉｔｉｅｓ［Ｍ］ ／ ／ ＫＩＭ Ｊ Ｊ． Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ． Ｏｐｅｎ Ａｃ⁃ ｃｅｓｓ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒ， ２０１１． ［１９］ＬＯＵＰ⁃ＥＳＣＡＮＤＥ Ｅ， ＣＨＲＩＳＴＭＡＮＮ Ｏ， ＤＡＭＩＡＮＯ Ｒ， ｅｔ ａｌ． Ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｌｅａｒｎｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｏｒ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓ ｗｉｔｈ ｉｎ⁃ ｔｅｌｌｅｃｔｕａｌ ｄｉｓａｂｉｌｉｔｉｅｓ： ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｏｕｃｈｓｃｒｅｅｎ ａｎｄ ｍｏｕｓｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ［ Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ９ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａ⁃ ｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｄｉｓａｂｉｌｉｔｙ， Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ ａｎｄ Ａｓｓｏ⁃ ｃｉａｔｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ． Ｌａｖａｌ， Ｆｒａｎｃｅ， ２０１２： ２９５－３０３． ［２０］张占龙， 罗辞勇， 何为． 虚拟现实技术概述［Ｊ］． 计算机 仿真， ２００５， ２２（３）： １－３， ７． ＺＨＡＮＧ Ｚｈａｎｌｏｎｇ， ＬＵＯ Ｃｉｙｏｎｇ， ＨＥ Ｗｅｉ． Ａ ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ ｖｉｒ⁃ ｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］． Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ， ２００５， ２２ （３）： １－３， ７． ［２１］ＢＵＤＺＩＳＺＥＷＳＫＩ Ｐ， ＧＲＡＢＯＷＳＫＩ Ａ， ＭＩＬＡＮＯＷＩＣＺ Ｍ， ｅｔ ａｌ． Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｐｅｏｐｌｅ ｗｉｔｈ ｄｉｓａｂｉｌｉｔｉｅｓ： ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ａ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ａｐｐｒｏａｃｈ［Ｊ］． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｏｃ⁃ ｃｕｐａｔｉｏｎａｌ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ， ２０１６， ２２ （ ３）： ３６７ － ３７３． ［２２］ＨＯＷＡＲＤ Ｂ， ＨＯＷＡＲＤ Ｓ． Ｌｉｇｈｔｇｌｏｖｅ： ｗｒｉｓｔ⁃ｗｏｒｎ ｖｉｒｔｕａｌ ｔｙｐｉｎｇ ａｎｄ ｐｏｉｎｔｉｎｇ［Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｉｆｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａ⁃ ｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｗｅａｒａｂｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ． Ｚｕｒｉｃｈ， Ｓｗｉｔｚ⁃ ｅｒｌａｎｄ： ＩＥＥＥ， ２００１． ［２３］ＭＣＣＯＭＡＳ Ｊ， ＰＩＶＩＫ Ｊ， ＬＡＦＬＡＭＭＥ Ｍ． Ｃｕｒｒｅｎｔ ｕｓｅｓ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｆｏｒ ｃｈｉｌｄｒｅｎ ｗｉｔｈ ｄｉｓａｂｉｌｉｔｉｅｓ［ Ｊ］． Ｓｔｕｄｉｅｓ ｉｎ ｈｅａｌｔｈ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ， １９９８， ５８： １６１－１６９． ［２４］ ＱＵＡＲＬＥＳ Ｊ． Ｓｈａｒｋ ｐｕｎｃｈ： ａ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｇａｍｅ ｆｏｒ ａ⁃ ｑｕａｔｉｃ ｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ［Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ２０１５ ＩＥＥＥ Ｖｉｒ⁃ ｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ． Ａｒｌｅｓ， Ｃａｍａｒｇｕｅ， Ｐｒｏｖｅｎｃｅ， Ｆｒａｎｃｅ： ＩＥＥＥ， ２０１５： ２６５－２６６． ［２５］宫金良， 张彦斐， 周玉林， 等． 一种新型六维鼠标在虚 拟现实技术中的应用［ Ｊ］． 传感器技术， ２００５， ２４（９）： ８２－８４， ８８． ＧＯＮＧ Ｊｉｎｌｉａｎｇ， ＺＨＡＮＧ Ｙａｎｆｅｉ， ＺＨＯＵ Ｙｕｌｉｎ， ｅｔ ａｌ． Ａｐ⁃ ｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｖｅｌ ｓｉｘ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｍｏｕｓｅ ｉｎ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２００５， ２４ （９）： ８２－８４， ８８． ［２６］谢晶妮， 张茂军． 虚拟现实发展趋势展望［ Ｊ］． 计算机 工程， ２００２， ２８（７）： １－２， １９． ＸＩＥ Ｊｉｎｇｎｉ， ＺＨＡＮＧ Ｍａｏｊｕｎ． Ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ｖｉｒｔｕａｌ ｒｅａｌｉｔｙ ｓｙｓ⁃ ｔｅｍ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ［ Ｊ ］． Ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ２００２， ２８ ·１３８· 智 能 系 统 学 报 第 １２ 卷

第2期 JABEEN Farzana,等：针对可穿戴设备的虚拟鼠标 ·139· (7):1-2,19. 作者简介： 陶霖密，男，1962年生，副教授，主 JABEEN Farzana,女，博士研究生， 要研究方向为人机交互、计算机视觉与 主要研究方向为人机交互、为运动障碍 模式识别等。承担的项目有国家重点 人士设计对外交流系统、为盲人设计购 基金情感计算，以及与BM、INTEL、SI 物助理系统。她认为用低比特交互系 EMENS的国际合作基金等重要项目。 统可以很好地解决残障人士的对外沟 发表论文多篇。 通问题。已发表学术论文多篇。 2017第13届中国智能系统会议 The Chinese Intelligent Systems Conference CISC) 中国智能系统会议是由中国人工智能学会智能空天系统专业委员会发起的系列学术会议，其宗旨是为本领 域的专家学者、研究生以及工程技术人员提供一个学术交流的平台，以推动我国智能系统相关理论、技术与应用 的发展。第13届中国智能系统会议(CISC2017)将于2017年10月14一15日在黑龙江省牡丹江市召开。本次 会议由中国人工智能学会主办，中国人工智能学会智能主天系统专业委员会协办，牡丹江师范学院与北京航空航 天大学承办。会议论文集将由Springer出版社在Lecture Notes in Electrical Engineering系列正式出版，El收录。 热忱欢迎海内外广大同仁踊跃投稿井出席本届会议，交流学术成果。 主办单位：中国人工智能学会 协办单位：中国人工智能学会智能主天系统专业委员会 承办单位：牡丹江师范大学、北京航空航天大学 会议主席：贾英民，北京航空航天大学：杨敬民，牡丹江师范学院 征文范围： S01多智能体系统 S13智能交通与控制 S02网络控制 S14预测与学习控制 S03智能机器人 S15信息获取与信息融合 S04复杂系统与群集行为 S16飞行器导航、靠Ⅱ导与控制 S05事件与数据驱动控制 $17混杂与离散事件系统 S06拟人系统与人工生命 S18智能制造与云制造 S07鲁棒与自适应控制 S19高超声速飞行器控制 S08大数据与脑科学 $20电力系统及其自动化 S09过程控制 S21模糊系统与神经网络 S10非线性与变结构控制 S22航天智能发射系统 S11智能传感器与检测技术 S23其他 S12嵌入式系统与无线传感网络 会议网站：http:/sias.buaa.edu.cn/info/1007/1132.htm

（７）： １－２， １９． 作者简介： ＪＡＢＥＥＮ Ｆａｒｚａｎａ，女，博士研究生， 主要研究方向为人机交互、为运动障碍 人士设计对外交流系统、为盲人设计购 物助理系统。 她认为用低比特交互系 统可以很好地解决残障人士的对外沟 通问题。 已发表学术论文多篇。 陶霖密，男，１９６２ 年生，副教授，主 要研究方向为人机交互、计算机视觉与 模式识别等。 承担的项目有国家重点 基金情感计算，以及与 ＩＢＭ、ＩＮＴＥＬ、ＳＩ⁃ ＥＭＥＮＳ 的国际合作基金等重要项目。 发表论文多篇。 ２０１７ 第 １３ 届中国智能系统会议 Ｔｈｅ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ （ＣＩＳＣ） 中国智能系统会议是由中国人工智能学会智能空天系统专业委员会发起的系列学术会议，其宗旨是为本领 域的专家学者、研究生以及工程技术人员提供一个学术交流的平台，以推动我国智能系统相关理论、技术与应用 的发展。 第 １３ 届中国智能系统会议（ＣＩＳＣ＇ ２０１７） 将于 ２０１７ 年 １０ 月 １４—１５ 日在黑龙江省牡丹江市召开。 本次 会议由中国人工智能学会主办，中国人工智能学会智能主天系统专业委员会协办，牡丹江师范学院与北京航空航 天大学承办。 会议论文集将由 Ｓｐｒｉｎｇｅｒ 出版社在 Ｌｅｃｔｕｒｅ Ｎｏｔｅｓ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 系列正式出版， ＥＩ 收录。 热忱欢迎海内外广大同仁踊跃投稿井出席本届会议，交流学术成果。 主办单位：中国人工智能学会 协办单位：中国人工智能学会智能主天系统专业委员会 承办单位：牡丹江师范大学、北京航空航天大学 会议主席：贾英民，北京航空航天大学 ；杨敬民，牡丹江师范学院 征文范围： Ｓ０１ 多智能体系统 Ｓ０２ 网络控制 Ｓ０３ 智能机器人 Ｓ０４ 复杂系统与群集行为 Ｓ０５ 事件与数据驱动控制 Ｓ０６ 拟人系统与人工生命 Ｓ０７ 鲁棒与自适应控制 Ｓ０８ 大数据与脑科学 Ｓ０９ 过程控制 Ｓ１０ 非线性与变结构控制 Ｓ１１ 智能传感器与检测技术 Ｓ１２ 嵌入式系统与无线传感网络 Ｓ１３ 智能交通与控制 Ｓ１４ 预测与学习控制 Ｓ１５ 信息获取与信息融合 Ｓ１６ 飞行器导航、靠 ＩＪ 导与控制 Ｓ１７ 混杂与离散事件系统 Ｓ１８ 智能制造与云制造 Ｓ１９ 高超声速飞行器控制 Ｓ２０ 电力系统及其自动化 Ｓ２１ 模糊系统与神经网络 Ｓ２２ 航天智能发射系统 Ｓ２３ 其他 会议网站：ｈｔｔｐ： ／ ／ ｓｉａｓ．ｂｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ ／ ｉｎｆｏ ／ １００７ ／ １１３２．ｈｔｍ 第 ２ 期 ＪＡＢＥＥＮ Ｆａｒｚａｎａ，等：针对可穿戴设备的虚拟鼠标 ·１３９·