一种触摸屏人机功效辅助测试软件设计方法

高伟松

摘要

在设计具有触摸功能的大屏幕显示器显示方案时，虚拟按健大小、软键盘按键间隔、单击、长按、拖拽等触摸事件的成立条件在人机工效方面起到至关重要的作用。本文着重以上几方面，阐述一种大屏幕触摸屏人机功效测试软件设计方法。实现显示器触摸屏触摸精度的测试，以得到最佳虚拟按健尺寸，为合理设计按键尺寸提供依据;实现相邻触控按键之间最佳间隔距离测试以及软键盘最合理弹出位置测试，为合理布局虚拟按键提供依据;对单击、长按、拖拽等触摸操作的有效条件进行确认，得出最合理判定条件，为友好有效的操作手势设计提供依据。

【关键词】人机功效 触摸屏 触摸精度 按键间隔 触摸手势 粗大数习耀

随着应用触摸屏的大屏幕液晶显示器的出现，多功能显示器在飞机座舱所承担的任务也越来越复杂多样，符合人机功效要求的操作界面设计变得尤为重要。座舱显示系统需要以飞行员为中心，具备高效友好的操作界面。为满足合理化触摸屏显示界面设计的需求，本文所描述的软件从触摸界面的友好高效性以及触摸手势的合理性两方面对软件进行设计，通过采集多个样本，旨在得出最合适的触摸屏人机界面设计方案。本文中以2560*1024分辨率为例，设计测试方案。

1 触摸精度测试功能实现方法

该功能的实现旨在得出虚拟按键最佳尺寸，以减少误操作，提高操作效能。

1.1 画面显示方案

如图1，将显示器显示画面等分成18个有效显示面积，在每个有效显示面积的中心区域画一个正方形，正方形的边长是可变的。

其中每个正方形的中心坐标为固定的，以屏幕左上角为坐标（0，0）点，18个正方形的中心坐标依次为：

第一排由左到右每个正方形的中心X坐标为2560/12、2560/12+2560/6、2560/12+2*2560/6、2560/12+3*2560/6、2560/12+4*2560/6、2560/12+5*2560/6，Y坐标为1024/6。

第二排由左到右每个正方形的中心X坐标同第一排，Y坐标为1024/6+1024/3。

第三排由左到右每个正方形的中心X坐标同第一排，Y坐標为1024/6+2*1024/3。

如图1所示为实际画面效果，左上角为开始测试按键，右上角为结束测试按键，正方形默认边长为65像素。

1.2 输出需求

（1）能够输出每个触控点的位置坐标，该坐标是基于其所在区域的中心点为原点

（2）一次操作（从点击开始到最终点击结束，为一次操作）结束后，该软件能够按顺序输出对同一个按键的点击坐标（x，y），单位为像素;

（3）计算输出均值（Erx，Ery），单位为像素，再将单位转换成毫米同时输出;

（4）分别以像素和毫米为单位输出均方差（Srx，Sry）;

（5）找出每组数据中的的粗大数据并输出;

（6）去除粗大数据后再按照步骤 （2）一（4）直到没有粗大数据为止，分别以像素和毫米为单位输出最终的均值、均方差。

1.3 算法设计

首先点击开始测试按键，以点击第1行第1个方形50次，第2行第2个方形20次为例，点击结束后，点击结束测试按键，此时可以查看超级终端串口打印数据如下格式：

默认输出的数据为：

第1方形：

触摸点与中心坐标差值：第1次（X1，Y1），第2次（X2，Y2）……第50次（X50，Y50）

第2方形：

此区域无触摸

第3方形：

此区域无触摸。

第8方形：

触摸点与中心坐标差值：第1次（X1，Y1），第2次（X2，Y2）·……第20次（X20，Y20）

第18方形：

此区域无触摸

因条件而异输出的数据为：

（1）若坐标值与均值之差大于3倍方差，将当前点标记为粗大数据并选择偏差最大的数据输出其标号以及坐标点;

（2）计算当前均值以及方差并以像素和毫米为单位分别输出;

（3）舍弃偏差最大的粗大数据并在留下的数据中作（1）、（2）处理，直到无粗大数据为止;

（4）分别以像素和毫米为单位输出最终的均值和方差

若有粗大数据，粗大数据可以为多个，粗大数据输出格式为：

X粗大数据为：X：××X平均：××像素（××mm）X均方差：××像素（××MM）

X最终的均值：××像素（××m m），均方差：××像素（××mm）

若无粗大数据，输出X无粗大数据，Y同X。

1.4 试验方法

选取多名测试人员进行测试。以一个测试人员为例，对18个按键每个按键触发50次。再通过预留接口修改按键大小，在不同的按键尺寸下再执行测试。汇总不同尺寸按键下测试样本中粗大数据的数量，最终选择粗大数据最少的，将其按键尺寸确定为最合理尺寸，最大程度提高操作有效性。

多人参与测试是为了考虑到不同人的操作习惯，最终结论遵从少数服从多数原则。通过该测试方法，可得出按键最佳尺寸。

2 间隔测试功能实现方法

该功能的实现旨在得出软键盘的最佳按键间隔以及软键盘最佳弹出位置，以减少误操作，提高操作效能。画面设计过程中类似问题可参考该功能实现方法。

2.1 画面显示方案

绘制一个小键盘如图2所示。

（1）按键大小可调，设定为s×smm，默认为13mm×13mm;

（2）两个按键之间间距为n，n可变，默认为4mm;

（3）13mm×64mm部分为显示区域，该区域的大小随着按键的大小以及按键之间距离的大小变化而变化，smm×（4×s+3×n）mm;

（4）显示区域距第一排按键的距离为4mm该距离与n一致，随n变化而变化;

（5）小键盘边框与相邻按键之间的距离为5mm;小键盘上边框与显示区域上边沿距离为5nmi;小键盘左边框与显示区域左边沿距离为5mm;小键盘右边框与显示区域右边沿距离为5mm;

（6）在小键盘各个按键上显示如图所示的数字、字符和汉字;

（7）该键盘可以移动;

（8）能够给出该键盘所在位置，以及每个键之间的间隔距离，按键的大小。

实际绘制效果如图3所示。

2.2 输出需求

按开始键，开始测试，按结束键，结束一次测试。显示窗口可以显示每次按压区域所对应的数字，测试结束后，在后台输出内容如下：

（1）按照按键号输出位置坐标，该位置是以每个按键中心为原点的（x，y）值;

（2）计算输出均值（Erx，Ery），单位为像素，再将单位转换成毫米同时输出;

（3）分别以像素和毫米为单位输出均方差（Srx，Sry）;

（4）找出每组数据中的的粗大数据并输出;

（5）去除出大数据后再按照步骤（2）～（4）直到没有粗大数据为止，分别以像素和毫米为单位输出最终的均值、均方差。

2.3 算法设计

首先点击开始按键，以点击按键"7"50次，按键“8”50次为例，点击结束按键后，查看超级终端串口打印数据如下格式：

默認输出的数据为：

第1号按键：

触摸点与小键盘按键中心坐标的差值：第1次（X1，Y1），第2次（X2，Y2）…….第50次（X50，Y50）

第2号按键：

触摸点与小键盘按键中心坐标的差值：第1次（X1，Y1），第2次（X2，Y2）…….第50次（X50，Y50）

第3号按键：

此区域无触摸。

第16号按键：

此区域无触摸。

因条件而异输出的数据为：

（1）若坐标值与均值之差大于3倍方差，将当前点标记为粗大数据并选择偏差最大的数据输出其标号以及坐标点;

（2）计算当前均值以及方差并以像素和毫米为单位分别输出;

（3）舍弃偏差最大的粗大数据并在留下的数据中作（1）、（2）处理，直到无粗大数据为止;

（4）分别以像素和毫米为单位输出最终的均值和方差。

若有粗大数据，粗大数据可以为多个，粗大数据输出格式为：

X粗大数据为：X：××X平均：××像素（××mm）X均方差：××像素（××mm）

X最终的均值：××像素（××mm），均方差：××像素（××mm）

若无粗大数据，输出X无粗大数据，Y同X。

2.4 试验方法

选取精度测试所得到的最佳按键尺寸，挑选多个人员，每人操作如下：

（1）连续分别点击标号为“1”-“9”的按键各50次，输出结果作为样本，记录每个按键所出现的粗大数据个数;

（2）根据预先制定好的测试计划通过预留接口多次修改软键盘按键间隔，然后执行步骤（1）;

（3）汇总在不同按键间隔下的每个按键粗大数据个数，取粗大数据最少的样本，其按键间隔作为最合适间隔。

（4）将软键盘拖拽至屏幕不同位置，依次执行（1）到（3）步骤。取粗大数据最少的样本，软键盘所在位置作为最佳位置。

多人参与测试是为了考虑到不同人的操作习惯，最终结论遵从少数服从多数原则。通过该测试方法，可得出软键盘的最佳按键间隔以及最合适弹出位置。

3 触摸手势测试实现方法

该功能的实现旨在得出软键盘的最佳单击有效时间、长按有效时间、拖拽有效距离，以减少误操作，提高操作效能。

3.1 画面显示方案

画面设置三个控制按键，开始、输出、清除。点击开始按键，可执行触摸操作，操作执行完成后点击输出按键，在后台输出每个独立操作的详细信息，点击清除按键，清除本次操作产生的数据。

开始测试后，测试人员的触摸操作可分为四种：

（1）无操作，屏幕上不显示任何触摸操作标识，只显示本次操作时间以及开始点和结束点之间的坐标偏移量;

（2）单击操作，屏幕上以结束点为几何中心，绘制65*65的白色填充矩形，同时显示本次操作时间以及开始点和结束点之间的坐标偏移量;

（3）长按操作，屏幕上以结束点为几何中心，绘制65*65的绿色填充矩形，同时显示本次操作时间以及开始点和结束点之间的坐标偏移量;

（4）拖拽操作，屏幕上分别以开始点和结束点为几何中心，绘制两个65*65的绿色填充矩形，拖拽轨迹显示为绿色实体线条，同时显示本次操作时间以及开始点和结束点之间的坐标偏移量。

（5）如图4所示，当前已执行的操作有：3次单击，5次长按，最近一次为拖拽操作，操作数据显示在屏幕中心。

3.2 输出需求

点击输出按键后，后台输出本次执行的各类操作信息，具体格式为：

动作：拖拽/单击/长按，第××次，起始点（X1，Y1），结束点（X2，Y2），平移距离（X2-X1，Y2-Y1），执行时间：××毫秒。

3.3 算法设计

if（（横向拖拽距离>Distance）‖（（纵向拖拽距离>Distance））

{

判定当前动作为拖拽

}

else

{

if（（开始点与结束点时间差>=单击有效时间）&&（开始点与结束点时间差<=长按有效时间））

{

判定当前动作为单击

}

else if（开始点与结束点时间差>长按有效时间）

{

判定当前动作为长按

}

}

3.4 试验方法

单击有效时间、长按有效时间以及拖拽有效距离可通过预留接口修改。

挑选多名测试人员进行测试。以一个测试人员为例，首先分别选取一个单击有效时间、一个长按有效时间、一个拖拽有效距离，设置成功后。要求测试人员分别执行50次单击操作、50次长按操作、50次拖拽操作。操作完成后，通过后台输出的结果计算单击成功率、长按成功率以及拖拽成功率，并记录。根据预先的测试计划对单击有效时间、长按有效时间以及拖拽有效距离进行修改，再次执行以上操作，得出在不同控制条件下的三种操作成功率，经筛选后，分别选择成功率最高的那一组记录，最终得出最恰当的单击有效时间、长按有效时间、拖拽有效距离。

挑选不同的测试人员根据测试计划进行测试，最佳结果按少数服从多数原则得出。

4 预留接口以及默认值

预留接口见表1。可通过在后台修改相应接口所表示的数据量，以满足多种情况下的测试需求。

参考文献

[1]曾艺.触控技术在民用飞机驾驶舱控制板系统中的运用[J].技术与市场，2017（07）.

[2]王文军.飞机驾驶舱人机工效设计与综合评估关键技术[J].西北工业大学（学位论文），2015.