UIDT:一种基于摄像头的用户界面模型

为了弥补WIMP界面模型对视觉交互描述的不足,提出一种基于视觉交互的用户界面模型.首先在分析和总结视觉交互过程的基础上,以活动理论为基础,提出一种以用户为中心、面向任务和基于事件驱动的用户界面模型;然后描述了该模型的组成结构及其相互关系;最后给出了一个基于此模型的视频手势交互系统实例.实验结果表明,该模型能够有效地支持视觉交互设计,使用户界面满足可用性要求.

基于知识重用的服装CAD系统

针对当前CAD软件对设计知识重用支持不足且大多基于WIMP交互方式等问题,设计并实现一个基于知识重用的服装工艺设计系统。该系统框架主要包括知识推荐和知识编辑2个模块。针对知识推荐和知识编辑,分别提出基于草图相似性的实时知识推荐算法和基于笔手势的知识编辑方法,给出系统的应用实例。该系统已应用于北京某羊绒企业的生产中,实践表明该系统能改善人机交互,提高设计效率。

基于知识重用的针织服装工艺快速设计系统

目前针织服装设计领域面临着日益加剧的市场竞争，传统的基于手工设计的研发模式已不能适应当前多品种、小批量、交货期短的市场需求。传统的计算机辅助设计软件（Computer Aided Design, 简称CAD）在服装行业得到广泛应用，但效果与期望值相差较远。传统设计软件多关注于设计结果的表达与重用，对于设计过程中的计算知识重用机制缺乏有效的支持；另外这些设计软件大多基于传统的WIMP范式的菜单或命令行交互方式，不符合人们用纸笔勾画的习惯，不利于计算机操作水平普遍较低的服装行业从业人员的使用。本文拟基于知识重用的设计思想，将笔交互技术引入到传统针织服装工艺设计过程中，设计并实现一个基于知识重用的针织服装工艺快速设计系统，进而提高服装设计的效率。 论文主要研究内容包括： （1）通过分析传统针织服装工艺设计过程特点，提出了基于知识重用的针织服装工艺快速设计过程模型，并分析了该过程模型的特点，建立了系统业务流程和系统框架； （2）针对设计案例形状知识的重用，研究了形状知识的表达和提取方法，针对典型款式的针织服装设计，提出了设计轮廓图的实例化算法实现了尺寸驱动功能，提出了基于草图相似度的设计案例推荐技术，该推荐技术分别采用特征点匹配和形状匹配实现了设计案例的推荐； （3）针对设计案例计算知识的重用，研究了计算知识的表达方法，设计了面向计算知识编辑的基于手势的笔式用户界面，改进了传统Radial布局算法对计算知识进行可视化呈现，以辅助设计者对计算知识的理解和编辑； （4）在上述研究的基础上，设计并实现了一个基于知识重用的针织服装工艺快速设计系统，经过实验评估，该系统相比于传统的CAD软件能显著提高设计效率。

基于手势的视觉用户界面研究

随着人机交互技术的发展，各种新的交互手段不断涌现，使人机交互朝着更加自然、高效和智能化的方向前进。基于手势的视觉用户界面是post-WIMP时代的一种重要的界面形式，与传统的WIMP交互方式相比视觉手势交互能够使用户摆脱鼠标键盘的束缚而采用一种更加自然、无约束的交互方式，从而提供给用户更大的交互空间、更多的交互自由度和更逼真的交互体验，具有较高的应用价值和良好的应用前景，因此被国内外越来越多的研究者所关注，迅速成为了人机交互领域一个热门的研究方向，并被广泛应用于虚拟/增强现实、普适计算、智能空间以及基于计算机的互动游戏等多个领域。 视觉交互是自然人机交互的核心和热点研究内容之一，视觉交互可以通过手势、目光、头部运动或者面部表情等多种方式进行。其中，手势是人类进行视觉交互的主要手段，手势所能表达的语义信息十分丰富。在人机交互中使用视觉手势完成交互任务不仅自然、直观和方便，而且从计算机的角度出发来看系统实现起来也较为容易。因此，基于手势的视觉用户界面得到了广泛的关注并取得了许多研究成果。从目前的研究现状来看，在基于手势的视觉用户界面研究中，仍然存在着以下的问题： （1）传统的WIMP界面模型已经不适合描述视觉手势界面这种post-WIMP界面的特点，需要对传统的用户界面模型加以扩展，构造适于描述视觉交互特征的界面模型帮助用户清晰、准确地分析和表达界面功能及其变化，描述出用户与系统的交互过程，指导软件系统的设计和实现； （2）具体的交互设计过程中还存在着许多关键技术没有解决好，例如手势的正确理解问题、算法的鲁棒性问题以及手势的可扩展性问题等； （3）传统视觉工具箱复杂难用的问题。需要降低开发难度，开发出便捷、易用、可扩展的软件界面开发工具及相应的开发方法，支持领域内非专家用户快速开发出视觉手势原型系统。 本文正是从以上问题出发，围绕着视觉手势界面交互技术，从理论、方法与应用等几个方面展开了深入的研究。首先论述了用户界面的发展历程，继而对视觉界面研究现状进行了综述。在充分研究和对比国内外相关研究成果的基础上提出了一种基于手势的视觉用户界面模型UIDT。接下来针对视觉手势交互中存在的难题，以认知心理学为理论依据提出了一种可扩展的手势交互状态转移模型，并在此基础上构建了视觉手势处理框架。随后对该框架中的关键技术进行了针对性的研究。针对非专家用户在构建具有个性化视觉手势界面过程中所遇到的问题，设计开发了一个支持视觉手势交互的开发工具IEToolkit并给出了一套基于该工具的通用的软件开发方法。最后，将上述成果应用于互动娱乐领域，取得了满意的效果。 本文的创新点主要表现在以下几个方面： 1. 提出了一种基于手势的视觉用户界面模型UIDT 在充分分析视觉交互特征的基础上，以传统的用户界面模型为基础提出了一种基于手势交互的视觉界面模型UIDT。该模型从用户模型、任务模型、设备模型和交互模型等几个方面对视觉手势交互进行了深入分析和描述，给出了各个模型的形式化定义，介绍了模型的各个组成模块以及它们之间的相互关系，讨论了视觉手势界面设计中应该遵循的设计规范。评估结果表明，该模型具有较强的通用性，有助于设计者对VBI的任务、用户、设备以及交互的不同层次进行抽象描述，使用户界面满足可用性要求，提高界面设计和原型开发的效率。 2. 提出了一个可扩展的视觉手势交互模型及一种新的视觉手势识别处理框架，围绕着该框架提出了一种新的视觉手势跟踪和识别方法 首先，提出了一个可扩展的视觉手势交互模型。根据认知心理学原理将视觉手势交互处理过程细分为选择性处理、分配性处理和集中处理三个不同的阶段，有效解决了Midas Touch问题；基于该模型提出了一个视觉手势识别框架，并结合认知心理学从手势检测、跟踪和识别三个方面对该框架的各个组成模块的关键技术进行了阐述。其中手势检测模块和识别管理模块能够辅助系统在复杂的背景中滤除掉不相关信息而选择性地搜索人手并根据上下文信息对手势识别任务重定向，从而避免了系统时刻都处于激活状态并对所有的手势动作都进行识别分析，有效解决了Midas Touch问题；为了提高系统的性能，提出了一种鲁棒的面向实时交互的变形手势跟踪方法和基于小样本学习的模板匹配方法用于动态手势识别。评估结果表明，上述技术有效地提高了系统的实时性、准确性和鲁棒性。 3. 设计开发了一个支持快速原型开发的视觉手势工具箱系统 针对目前大多数视觉手势工具箱复杂难用的问题，设计开发了一个简单、易用、可扩展的手势工具箱系统IEToolkit，实现了本文所述的各种关键交互技术。它包含了构造一个基于视觉手势的交互系统所需要的方方面面，从事件模型、交互模型、数据流模型等几个方面对工具箱的组成结构进行了描述，并给出了一个基于IEToolkit的通用的软件系统开发流程，开发人员可以将更多的精力集中在具体的高层逻辑语义处理上，而不需要过多考虑底层的技术细节与支撑结构。应用实例及评估结果表明IEToolkit能够降低开发门槛，较好地支持基于视觉手势交互的应用系统的快速构造，具有较高的应用价值。 4. 基于上述研究成果设计开发了一系列典型的视觉手势交互系统 将上述理论模型与具体的交互技术进行有效结合，在视觉手势开发工具平台基础上开发了一系列典型的互动娱乐系统，在实践中对本文的研究成果进行了有效性验证。

基于模型驱动的个人信息管理系统

随着计算机硬件技术的提高、信息技术的不断发展，以及互联网的广泛应用，人们拥有的个人信息不仅种类繁多而且增长迅猛，已成为影响个人生活秩序和生活质量的重要因素。纷繁复杂的个人信息给人们理解、查询和获取知识带来沉重的负担。个人信息管理通过对个人信息提供计算机支持的、交互式的、可视化的管理方式，不断帮助人们提高个人信息的处理能力，成为人们处理信息、分类信息、访问信息、有效利用信息的强有力工具。 人机交互是个人信息管理的重要研究领域。然而，对于个人信息管理中的人机交互的研究仍存在以下挑战：一是大多数的个人信息管理系统是以结构化的呈现方式作为个人信息的表征，不符合人们非结构化的信息处理模式，因此在信息的呈现上需要由结构化方式向非结构化方式进行扩展。二是如何为用户提供真正符合认知规律和习惯的交互技术，让用户以自然的方式专注于个人信息管理任务本身，提高其交互效率进而提高个人信息管理效率。三是针对大众用户需要构建具有个性化用户界面的问题，如何提供面向最终用户的快速开发方法，能够简单、高效地构建特定平台下的个人信息管理应用。本文正是从上述问题出发，围绕着个人信息管理中的交互技术，从理论、方法与应用研究等方面展开研究。 本文首先论述了个人信息爆炸带来的挑战以及个人信息管理的发展趋势，继而对个人信息管理、笔式用户界面、模型驱动架构等相关研究进行了综述。接着分析了个人信息管理系统的需求，在分析了个人信息管理设备特点、信息处理流程以及知识工作者的信息管理任务特征的基础上，提出了面向知识工作者的个人信息管理系统目标。基于此建立了基于PGIS界面范式的笔式个人信息管理界面模型。然后，针对个人信息管理的功能问题，构建了个人信息的数据模型、提出了基于实物界面的BCDP管理方式、基于笔迹标签的个人信息检索技术和基于标签的个人信息推荐技术。针对大众用户构建具有个性化个人信息管理系统用户界面的问题，提出了基于模型驱动的笔式个人信息管理系统开发方法，并开发了支持该方法的工具箱。最后，将上述研究成果应用于面向知识工作者的办公室场景和移动环境下的个人信息管理系统开发，给出了两个应用实例。 本文的创新点主要包括： 1. 建立了基于PGIS界面范式的笔式个人信息管理界面模型。 本文基于Puerta提出的基于模型的界面开发通用框架中的界面模型，建立了基于PGIS界面范式的个人信息管理的用户界面模型。讨论了该模型的抽象组成元素即用户模型、任务模型、领域模型，以及具体组成元素即表现模型与对话模型，建立了各个模型间的映射关系，并给出了模型的建模方法。该模型能够有效地描述具有个性化用户界面的笔式个人信息管理系统。 2. 实现了笔式个人信息管理系统的三个关键技术。 针对个人信息的管理方式问题，提出了基于实物界面的BCDP个人信息管理方式；针对个人信息检索问题，提出了一种基于笔迹标签的个人信息检索技术；针对信息推荐问题，提出了一种基于标签的个人信息推荐技术。实验结果表明：上述三个技术能够有效支持知识工作者管理个人信息的任务，具有较高任务完成效率和用户满意度。 3. 提出了一种基于模型驱动的笔式个人信息管理系统开发方法。 提出了一种基于模型驱动的笔式个人信息管理系统开发方法。描述了笔式个人信息管理系统的平台无关模型和平台相关模型的组成部分，提出了平台无关模型到相关模型的转换方法，给出了基于模型驱动的笔式个人信息管理系统开发框架。构建了支持此方法的工具箱。实验表明，该方法可以为大众用户构建个性化的笔式个人信息管理系统应用提供一种有效的解决方案。 4. 基于上述研究成果完成了办公室环境和移动环境下的两个笔式个人信息管理原型系统的开发。 将研究成果应用于面向知识工作者的办公室环境和移动环境两个场景下的 笔式个人信息管理系统。应用实例表明，本文研究成果既具有理论价值又具有应用价值。

笔式用户界面敏捷开发工具及其应用

笔式用户界面软件是 Post-WIMP用户界面的一种主要形式，在普适计算环境下有着广泛的应用。笔式用户界面敏捷开发工具用可视化的方法支持用户界面的快速设计、减少手动开发的工作量，从而提高系统的开发效率。同时笔式用户界面软件敏捷开发工具还可以满足用户的个性化需求。具体来说，笔式用户界面敏捷开发工具就是通过场景和 UI 编辑来对用户需求建模并且通过 UI 来形象地展示。笔式用户界面软件敏捷开发工具采用基于场景设计的开发方法，设计结果形成 XML 格式的文档，通过解析这些 XML 文档自动生成基于 PBOP 平台的 C 代码。它可以将用户的业务逻辑层和系统应用层有效地分离，使得设计人员能够专注于业务逻辑和系统呈现，开发人员能够专注于具体应用逻辑的实现。 本文用到的主要理论与方法有：敏捷开发方法、模型驱动（MDA）开发方法、基于场景的设计方法、笔式用户界面PGIS范式、UI 形式化描述方法、代码生成模板。 本文通过对基于场景设计方法的研究分析，设计并实现了支持场景设计方法的场景设计工具。该工具将软件用户界面场景以图形形式展示给设计人员来发掘用户对软件用户界面的需求，同时又通过形式化的描述方法描述了场景的结构，使得代码生成工具能够根据场景形式化描述生成相应代码。通过定义笔式用户界面 PGIS 范式和它的形式化描述语言，使得 UI 编辑工具能够方便用户界面设计人员设计用户个性化的用户界面外观，并且形式化的描述语言能够方便代码生成工具生成笔式用户界面 UI 相关的代码结构。实践表明，笔式用户界面敏捷开发工具可以提高笔式用户界面软件的开发效率。 本文的主要工作有： 1、研究敏捷开发方法和 MDA 开发方法并提出通过实现 MDA 工具来实践敏捷开发方法。通过 MDA 工具来建立平台无关模型和平台相关模型之间的映射，帮助开发人员快速构建需求模型和搭建程序框架。 2、通过场景设计方法对用户的业务逻辑进行建模。通过场景树和状态迁移图的图形化表示帮助开发人员理解用户需求，通过场景的形式化描述方便代码生成工具抽取业务流程信息。 3、设计并实现了场景 UI 编辑器。通过场景 UI 编辑器可以直观地呈现应用系统的用户界面，并且通过修改 UI 属性可以满足用户对用户界面外观的个性化需求。引入了场景 UI 的形式化描述语言来帮助代码生成工具生成用户界面程序。 4、设计并实现了代码生成工具。通过解析场景形式化描述语言和场景 UI 形式化描述语言，抽取出有用信息，并通过定义好的程序模板将这些信息填入模板,从而提高了应用系统的开发效率。 5、以笔式 Email 系统作为一个应用实例串联使用笔式用户界面敏捷开发工具的流程。在此基础上介绍了几个实际的开发系统使用笔式用户界面敏捷开发工具设计的情况，以及对笔式用户界面敏捷开发工具未来的应用和改进做了展望。 关键词：笔式用户界面；用户界面设计工具；场景设计方法；UI 形式化描述与编辑；代码生成

草图用户界面及其应用研究

伴随着计算机技术的发展，用户界面经历了一次次的变革。基于WIMP界面范式的图形用户界面以“所见即所得”的桌面隐喻方式表达计算机复杂、抽象的指令，成为划时代的革命。然而，随着计算机软件的功能和界面复杂程度的不断增加，传统WIMP界面逐渐不适宜于一些应用领域，随之发展起诸多新兴用户界面以满足新的需求，如三维界面、笔式界面等。其中，草图用户界面模拟传统纸笔的交互方式符合人们沿袭了几千年的习惯，因此近年来在概念设计、思维捕捉、3D建模、教学、计算机动画等领域得到了广泛的研究和应用。 然而，当前关于草图用户界面的研究仍然存在以下问题：关于草图界面的理论研究或侧重草图支撑技术的研究与实现，或侧重分析现有笔交互系统的基本功能需求，力图封装Ink操作，缺乏统一的理论模型与应用框架指导。关于草图界面的应用研究多集中于特定领域具体功能和技术的实现，缺乏对基于草图形式的人机交流方式的两个核心问题——草图信息表征与草图交互技术的研究。此外，很多关于草图应用系统与现有基于WIMP交互范式的图形用户界面相混合，其研究的重点并不在草图用户界面本身。本文正是从上述问题出发，围绕着草图用户界面从理论、方法与应用等方面展开研究。 本文首先综述了草图用户界面及其关键技术的研究进展，分析了草图用户界面应用研究所面临的两个核心问题——草图信息表征与草图交互技术。从认知心理学理论出发，分析了草图信息的表征特征和用户草图绘制时的行为特征，分别从信息、人以及人机之间的交互过程三个方面论述了草图信息描述模型、用户模型及交互策略。结合草图界面应用的领域相关性和无关性，研究了草图界面应用系统开发所应遵循设计目标和流程，并在草图界面模型指导下构建了草图界面统一应用框架。最后，分别以视频内容的组织与可视化和纺织行业的产品概念设计两个领域为典型应用环境，研究了面向各领域的草图信息表征方法与草图交互技术，以验证草图界面模型与应用框架的研究结果。 本文的创新点主要包括： 1.从信息、人、交互过程三个要素出发，构建了草图用户界面统一的界面模型与应用框架。 在传统用户界面模型研究的基础上研究了草图界面的理论模型。从人机交互的三要素——信息、人和交互出发，分析了草图信息的构成、基于草图交互的用户行为过程特征，阐述了基于分布式认知的用户模型和基于上下文感知的交互策略模型。进一步在此基础上结合草图界面应用的领域相关性和无关性，构建了草图界面应用框架。 2.提出了一种基于草图形式的视频内容表征方法，并在此基础上实现视频多种交互方式。 从人的认知角度出发研究了视频信息的基本认知特性和交互特性，分析了视频语义空间；结合草图信息的表征模型，构建了基于草图的视频语义表征方法。基于面向视频语义的草图视图，并研究了基于该草图视图的视频非线性组织和交互式浏览技术。实现了面向视频领域的草图界面应用原型系统StoryMap，并通过实验加以验证。 3.提出了一种基于草图的、面向设计过程的设计方案表征方法，并在基础上实现设计方案的灵活复用。 针对传统计算机辅助设计领域缺乏考虑设计过程中隐含的领域知识和过程信息的问题，提出了面向设计过程的草图信息建模方法。并在此基础上研究了设计活动中的草图交互推荐技术，以支持面向过程的设计方案复用。最后，实现了面向服装工艺设计的草图工艺图板系统，并通过实验加以验证。

自适应笔式用户界面研究

笔式用户界面是HCI领域重要的研究方向，是Post-WIMP用户界面时代的主要界面形态之一，其在思维捕捉或记录、概念设计、观点研讨和交流等领域已经有较好的应用。笔式用户界面在得到良好应用的同时，也存在着以下三个方面的挑战：(1)相比于图形用户界面而言，笔式用户界面具有交互的模糊性，离散交互和连续交互的混合性等交互特征，我们将笔式用户界面的这些交互特性称为笔式用户界面的交互复杂性，交互复杂性无疑增加了笔式用户界面的设计和实现的复杂度；(2)由于笔式交互基于纸笔隐喻，相比传统的键盘鼠标输入的图形用户界面具有更加自然高效的交互特性，这种自然高效的交互特性会使更多更广的用户使用笔式用户界面，这些用户之间的笔式输入习惯会存在差异，会自然的期望笔式用户界面能够较好的适应特定用户的个性化。(3)普适计算是二十一世纪的计算模式，在普适计算环境下，用户要求能够随时、随地根据任务的需要来访问和操作各种信息，而支持多种环境下的不同的笔式交互设备无疑便利了用户的需求，因此笔式交互是普适计算环境下重要的交互方式，普适计算下也同时要求笔式用户界面能够适应设备和环境的多样化的计算要求。综上所述，解决笔式用户界所面对的交互复杂性和用户、设备、环境的适应性需求将是笔式用户界面的重要研究方向之一。 本文在总结笔式用户界面的发展的情况下，分析了笔式用户界面面临的上述三个方面的挑战。在分析面临挑战的基础上，阐述了本文研究的动机，即用自适应的方法来解决上述笔式用户界面所面临的挑战，即将本文的工作定位在自适应笔式用户界面研究上。 本文在分析了自适应用户界面和笔式用户界面相关研究的基础上，先后从以下几个方面展开研究：(1)研究了什么样的笔手势是良好的笔手势，提出了意义性的笔手势及其分类，并通过定量实验评估的方法验证了意义性笔手势的易学易记特性，为设良好的笔手势提供了参考依据；(2)提出了用自适应的策略来解决手势在使用时适应用户个性化输入的问题；(3)提出了自适应的基于笔和语音的多通道交互技术，并在此基础上建立了一个自适应的多通道几何白板系统；(4)提出了实现笔式用户界面的交互框架，并且在此框架的基础上与实践相结合总结性地提出了自适应笔式用户界面的软件体系结构；(5)在自适应笔式软件体系结构的基础上，本文最后描述了自适应笔式用户界面的软件开发方法，并通过实例来说明该方法的具体应用；(6)最后本文基于上述研究实现了一个自适应的多通道几何白板应用和一个自适应的表单系统。综上所述，本文从不同的层次展开了对自适应笔式用户界面的研究。这些层次是：(1)用户研究层次；(2)相关技术及框架研究层次；(3)软件体系结构和开发方法层次；(4)应用原型。 在自适应笔式用户界面的研究中，我们从上述五个方面展开了研究工作，其中主要的创新点有： (1)意义性笔手势及其实验评估 提出了意义笔手势的定义、分类及其易记性优势的假设。并通过定量的评估实验验证假设。在文献调研和用户调查的基础上，提出与所代表的命令有形象性的，意义性连接的笔手势是设计良好的笔手势，称为意义性笔手势，并将意义性笔手势分成三类，即为：指示性笔手势、实物隐喻笔手势和文化约定笔手势。最后，我们通过一个定量实验，评估意义性笔手势在易学性上是否优于非意义性笔手势。 (2)自适应的笔手势界面框架 在笔式用户界面中，静态识别器不能解决如下问题：不同用户对同一命令手势的输入差异大于某一用户在输入不同手势时的差异。本文提出了自适应的笔手势界面框架来解决这种用户手势输入的个性化问题。 (3)自适应的基于笔和语音交互的多通道交互技术 在多通道用户界面中，自适应性能够更好的发挥多通道交互的优势，本文提出了自适应的基于笔和语音的多通道交互技术，阐述了该自适应多通道的交互框架，详细阐述了输入模块、融合模块和自适应模块。对多通道的输入，融合，自适应策略进行了详细描述。 (4)笔式用户界面的交互框架和自适应笔式用户界面的软件体系结构 针对笔式用户界面的交互复杂性，在相关研究的基础上，提出了基于层次状态机的交互框架。同时基于框架，面向笔式用户界面的多设备、多环境、多用户的应用需求，提出了自适应笔式用户界面的软件体系结构，为自适应笔式用户界面的设计和开发提供指导。 (5)自适应笔式用户界面的软件开发方法 在以人为中心的设计方法和极限编程XP的开发方法的基础上，和实践相结合，根据自适应笔式用户界面的特点，提出了自适应笔式用户界面开发的总体流程，该流程重点描述了笔式用户界面自适应性的需求分析、设计开发及评估。在自适应笔式用户界面软件体系结构和总体开发流程的基础上，提出了自适应笔式用户界面的设计和开发流程，用以指导自适应笔式用户界面的设计和开发。 (6)原型实例 本部分在上述研究的基础上，建立了两个原型应用，一个为自适应的多通道用应用，本部分详细描述了该应用的模块组成及其关系，特别针对自适应模块，描述了自适应的策略。另一个为自适应表单应用，详细描述了该表单应用的需求分析、设计和实现、评估。

Ruby:一个基于移动设备的个人信息管理系统

为满足移动环境对非结构化个人信息管理的自然性和高效性的需求,提出一个基于移动设备的个人信息管理系统Ruby.首先分析了移动环境对个人信息管理的需求,描述了系统框架,接着介绍了系统界面和交互过程,并阐述了支持该系统的2个主要技术:非结构化笔记编辑技术和基于笔迹标签的检索技术.对2个技术和整个系统的评估结果表明,该系统能够满足移动环境对自然交互、非结构化信息采集加工及个人信息自然检索的需求.

三维用户界面在城市规划系统中的应用

城市规划是城市政府为达到城市发展目标而对城市建设进行的安排。传统的基于物理模型的城市规划存在着修改成本高、效率低等问题。虽然虚拟现实（VR）技术可以为设计人员提供真实的三维呈现，但是当前的城市规划VR系统交互性差，难以实用。为了解决此问题，我们在虚拟现实环境中研究并开发了多通道三维用户界面。 本文先从技术和应用两个层面对三维用户界面进行了综述。在技术层面，分析了三维用户界面的定义和特征、三维交互设备、三维交互任务、三维交互隐喻、三维交互技术、多通道设计方法；在应用层面，调查了国内外有影响力的三维用户界面原型系统。 城市规划交互任务种类繁多，可以从三维用户界面通用交互任务和城市规划系统特有交互任务两个层次进行分析。三维用户界面通用任务包括漫游、选择、操作、系统控制四个交互任务，城市规划特有交互任务包括道路规划、建筑物规划、植物规划、区域规划、地图操作、草地规划、系统状态维护等交互任务。 通过分析，发现用户有大量状态、操作工具的切换，而当前的虚拟现实技术由于缺乏合适的隐喻，操作不便。为了提高交互性，我们提出了个人交互面板PIP(personal interaction panel)隐喻，并从静态交互界面和动态交互方式两个方面对该隐喻进行了介绍。在静态交互界面方面，将WIMP界面元素通过PIP隐喻引入到三维空间中，降低了用户学习负担；在动态交互方式方面，采用基于向导的笔迹交互方式，提高了交互效率。 为了实现城市规划三维交互技术，提出了基于笔的双层多通道融合模型，该模型将笔手势、指点信息、语音等多通道输入信息与会话上下文、交互上下文、场景上下文等信息进行融合，体现了多通道交互在指称归结、二义性消除、容错性方面的优势。此外，提出了基于统计的用户多通道融合模式建模方法，通过在多通道上下文无关文法中引入了表达超时的终结符,实现了自适应时间约束机制。 在PIP隐喻和多通道融合模型的基础上，我们设计并实现了一组三维交互技术以便用户自然、高效地完成城市规划中的各种三维交互任务。

Discrimination d'événements par analyse des signaux enregistrés par le projet PICASSO

La matière sombre est un mystère dans le domaine de l’astrophysique depuis déjà plusieurs années. De nombreuses observations montrent que jusqu’à 85 % de la masse gravitationnelle totale de l’univers serait composée de cette matière de nature inconnue. Une théorie expliquant cette masse manquante considérerait les WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), particules stables, non chargées, prédites par des extensions du modèle standard, comme candidats. Le projet PICASSO (Projet d’Identification des CAndidats Supersymétriques à la matière Sombre) est une expérience qui tente de détecter directement le WIMP. Le projet utilise des détecteurs à gouttelettes de fréon (C4F10) surchauffées. La collision entre un WIMP et le noyau de fluor crée un recul nucléaire qui cause à son tour une transition de phase de la gouttelette liquide à une bulle gazeuse. Le bruit de ce phénomène est alors capté par des senseurs piézoélectriques montés sur les parois des détecteurs. Le WIMP n’est cependant pas la seule particule pouvant causer une telle transition de phase. D’autres particules environnantes peuvent former des bulles, telles les particules alpha où même des rayons gamma . Le système d’acquisition de données (DAQ) est aussi en proie à du bruit électronique qui peut être enregistré, ainsi que sensible à du bruit acoustique extérieur au détecteur. Finalement, des fractures dans le polymère qui tient les gouttelettes en place peut également causer des transitions de phase spontanées. Il faut donc minimiser l’impact de tous ces différents bruit de fond. La pureté du matériel utilisé dans la fabrication des détecteurs devient alors très importante. On fait aussi appel à des méthodes qui impliquent l’utilisation de variables de discrimination développées dans le but d’améliorer les limites d’exclusion de détection du WIMP.

Fabrication et caractérisation de détecteurs à gouttelettes en surchauffe à bas bruit de fond au sein du projet PICASSO

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Caractérisation spatiale des événements dans les détecteurs PICASSO

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Caractérisation de la réponse de détecteurs aux neutrons de très basses énergies dans le cadre du projet PICASSO

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Études Monte Carlo des mesures d'étalonnage aux neutrons et aux particules alpha du détecteur PICASSO

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal