面向老年人的三维手势交互探究

张家祺 李彩洁 王晓艳 （河北工业大学 300401）胡茜雯 （广东工业大学 510006）

面向老年人的三维手势交互探究

张家祺 李彩洁 王晓艳 （河北工业大学 300401）胡茜雯 （广东工业大学 510006）

文章主要对面向老年群体的三维手势交互特征进行探究。对手势交互理论进行研究，明确手势交互概念及支撑技术，从生理、心理两方面分析老年群体的特征，最终确定面向老年群体的三维手势交互特性，以此为指导提高老年群体的用户体验。

手势交互；老年人；特征

2017年河北省硕士研究生创新能力培养资助项目（CXZZSS2017038）

随着信息技术的不断发展，人机交互方式从按键、旋钮逐渐转为更加接近正常交流的方式。手势交互凭借其自然、有效、友好的特点备受关注。老年群体因自身生理、心理的特殊性，在人机交互方面面临众多问题，以手势交互方式的老年产品可有效的规避老年群体的不足，应用前景广阔。

一、手势交互理论

手势为在人手及手臂做出各种手势形态、动作、位置移动，用以传递某种信息，或完成某种动作的有意识行为。因为手势来源于生活，因此在使用时，用户认知障碍相对较小、记忆负担轻；用户可进行手势自定义，手势交互更加形式多样；三维手势交互为手势与交互对象直接交互，人机交互更加顺畅和谐。手势交互凭借其优势，可应用于智能家居、车载、医疗产品、教学等各个领域，应用前景广泛。

面前，手势识别技术主要有四种识别方式：数据手套识别、肌电信号手势识别、惯性传感器识别以及凭借双摄像头对图像进行提取分析获得手势的计算机视觉手势识别。文章主要探究基于视觉手势识别的手势交互。

二、老年人特征分析

根据世界卫生组织定义，中国满60岁即进入老年阶段。在此阶段，老年人的生理和心理都会发生变化，下面主要从这两方面对老年人特征进行分析。

1.生理特征

随着年龄的不断增长，老年人的各个器官都在老化，各项身体机能开始下降。肌肉逐渐萎缩，常常会感觉累；骨骼压缩，没有弹性，骨质脆弱；运动能力下降，表现为活动能力、动手能力下降，身体力量变小，平衡能力变弱，持续耐力时间变短，活动范围变小；神经系统老化，对于事物的反应时间变长，对于刺激的敏感程度变弱。脑细胞萎缩，思考能力下降，语言表达能力衰退；感知能力变弱，视觉方面，视力下降，看不清东西，听觉系统衰退，表现为对声音的分辨、判断能力下降，触觉感知能力变弱。

2.心理特征

在生理衰退的基础上，老年人的心理功能也会下降。脑组织的衰退导致老年人的记忆能力下降，很容易忘记以前甚至刚刚发生的事；对新事物的学习能力下降，面对新的概念，事物等需要经过很长时间、大量重复后才能熟悉并掌握，对于新事物的接受度变弱；由于生理各方面感知功能的不断衰退，老年人的情绪也会发生变化，变得焦虑、沮丧，由于退休后以及身体生理的不允许，老年人会长期脱离社会活动，与外界的交流变得越来越少，老人会逐渐形成孤单压抑等消极情绪。生理的衰退会造成心理的变化，心理产生的消极情绪又会反作用于生理，如此循坏，加快衰退速度。

三、面向老年群体的三维手势交互特性探究

1.匹配性

手势交互作为新型的人机交互方式，虽然交互方面有很多优势，但是作为新事物将极大地增加老年人的认知负担与使用障碍。人在面对新事物时，会无意识的将已有的认知与新事物建立联系，以此建立对新事物的初步认知。因此，手势的设计应与老年人的心理模型相符，即手势的设计与老年人的日常手势行为、动作及涵义相匹配。在进行设计时，应注意文化地狱的不同形成的手势的行为与含义的差异。

2.易用性

简单易用为设计的基本要求，在针对老年人产品中更加重要。老年人生理及心理的衰退会导致运动机能及记忆力的下降，所以在进行手势设计时，手势应符合简单、有识别性的特点；手势交互应过程信息层级浅，简单易懂。

3.引导性

由于老年人信息处理能力的下降，在进行操作时，尤其是在虚拟的环境中，会感到迷茫和无措。因此在进行手势交互时应注意对行为的引导性，以及引导的及时性。手势引导可通过图形或语音等形式进行，

4.容错性

老年人运动及肌肉控制能力的下降导致对身体的支配能力下降，在进行手势运动时，难免会出现误操作现象，因此，手势交互应允许在一定时间内、一定范围内的运动区间。在进行错误手势指令后，能具有一定的容错能力，不会出现危险事故。

5.标准化

手势交互可以应用于各个领域中，针对老年人记忆与接受新事物困难的特征，手势的设计应具备标准化，将各领域相同功能的操作手势进行规范化设计，用户只需学习一次，可简化老年人的学习的频率及难度。

6.反馈性

在操作中，反馈是机器给人的操作反应，使人了解机器状态，对于人机交互的流畅性至关重要。在进行手势交互时，如果没有明确的反馈，使用者会不断地重复操作，在此过程中产生焦虑、暴躁等消极心态，甚至使机器对指令的混乱导致误操作。反馈的形式可以为视觉、触觉和听觉反馈，基于视觉的手势技术可采用视觉反馈和听觉反馈。针对老年群体视觉及听觉功能下降，反馈形式要明显确切。视觉反馈颜色区分度高、易识别；听觉

7.趣味性

由老年人的心理特征知老年人难免在生活中会感到无趣、烦躁，心理特征会反之对生理特征产生影响，因此在进行手势交互时，从各个方面针对老年人的爱好和兴趣进行设计，手势交互作为自然的交互方式，可以实现老年人与产品的直接互动，增加交互的趣味性将极大地提高用户体验水平。

四、结语

随着老龄化的来临，老年人群体逐渐扩大，其生理心理的变化与社会发展迅速造成的矛盾导致老年群体对人机交互体验的不理想。手势交互作为自然人机交互形式，学习成本低，更加符合人的生活方式，因此手势交互在老年群体市场潜力巨大，根据老年群体的真实需求，探究面向老年群体的三维手势交互特性，以此为切入点，提高老年人的用户体验及生活没满意度。

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张家祺，河北工业大学建筑与艺术设计学院工业设计系教授，主持并完成河北社自然科学基金面上项目“单人电动交通工具创新设计研究”（E2012202133）。近三年发表学术论文20余篇。

李彩洁，河北工业大学建筑与艺术设计学院在读硕士，专业方向：产品设计。