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第1章 用户界面发展历史1

1.1 人机交互1

1.1.1 人机交互的定义2

1.1.2 人机交互的发展历史2

1.1.3 人机交互造就了PC机辉煌时代4

1.1.4 人机交互的发展趋势5

1.2 界面隐喻和界面范式8

1.2.1 界面隐喻8

1.2.2 界面范式9

1.3 用户界面11

1.3.1 用户界面与人机交互系统12

1.3.2 用户界面的发展13

1.3.3 自然用户界面13

1.3.4 笔式用户界面16

1.4 本书的动机和主题17

参考文献19

第2章 笔式用户界面概述22

2.1 背景22

2.2 笔式界面隐喻25

2.3 笔式界面范式25

2.3.1 PBIG界面范式25

2.3.2 PGIS界面范式33

2.4 笔式交互设备37

2.4.1 笔式交互设备硬件基础37

2.4.2 手持计算设备和电子白板39

2.4.3 平板电脑40

2.4.4 智能笔Anoto41

2.5 笔式交互的功能41

2.6 笔式界面的应用42

2.6.1 创造性工作43

2.6.2 信息交流和共享46

2.6.3 思想捕捉47

2.6.4 基于GUI的笔式交互增强49

2.7 笔式用户界面展望49

参考文献50

第3章 笔式用户界面模型53

3.1 eGOMS模型53

3.1.1 人机交互和认知加工过程54

3.1.2 人机交互的eGOMS模型55

3.1.3 基于eGOMS模型的笔式用户界面范式评估57

3.2 基于分布式认知的扩展资源模型58

3.2.1 人机交互中的分布式认知的研究58

3.2.2 资源模型61

3.2.3 扩展资源模型结构64

3.2.4 扩展资源模型交互策略67

3.2.5 设计方法与设计准则69

3.2.6 设计实例70

3.3 基于混合自动机的交互模型72

3.3.1 笔式交互的抽象特性分析73

3.3.2 笔式用户界面和混合系统74

3.3.3 笔式交互的时序模型77

3.3.4 描述语言LEAFF77

3.3.5 描述实例：笔式用户界面中的手势交互79

3.3.6 讨论81

3.4 笔式交互原语模型82

3.5 以用户为中心的交互信息模型85

3.5.1 研究背景86

3.5.2 用户信息处理模型86

3.5.3 OICM模型结构88

3.5.4 模型表示94

3.5.5 模型分析96

参考文献99

第4章 数字笔迹技术104

4.1 数字笔迹104

4.1.1 数字笔迹的定义和存储格式105

4.1.2 数字笔迹的意义106

4.1.3 数字笔迹技术的研究和应用107

4.2 笔迹计算107

4.2.1 笔迹计算技术107

4.2.2 笔迹计算技术的分类107

4.2.3 笔迹计算技术之间的关系109

4.3 笔迹绘制110

4.3.1 笔迹绘制综述110

4.3.2 基于同步B样条的笔锋效果模拟117

4.3.3 公切线增强模型118

4.3.4 关键点查找算法118

4.3.5 同步B样条拟合算法119

4.3.6 实现和实验评估121

4.4 笔迹压缩123

4.4.1 笔迹压缩综述123

4.4.2 基于整数小波变换的笔迹层次式压缩124

4.5 笔迹的结构分析与识别133

4.5.1 笔迹的结构133

4.5.2 笔迹的结构分析与识别综述135

4.5.3 笔迹的图元识别141

4.5.4 文本行结构提取151

4.5.5 图文分离166

4.5.6 流程图结构分析173

4.5.7 列表结构分析191

4.5.8 表格结构分析192

4.5.9 数学表达式结构分析193

4.5.10 化学方程式结构分析194

参考文献195

第5章 笔式交互技术205

5.1 笔手势交互205

5.1.1 手势概述205

5.1.2 意义性笔手势分类206

5.1.3 笔手势识别217

5.1.4 笔手势设计原则222

5.2 Tilt Cursor和Tilt Menu225

5.2.1 Tilt Cursor225

5.2.2 Tilt Menu227

5.3 多通道错误纠正230

5.3.1 错误纠正综述230

5.3.2 连续手写文字识别的跨通道纠错232

5.4 笔式用户界面中Icon/Button设计244

5.4.1 Icon设计概述244

5.4.2 Icon总体设计原则245

5.4.3 Icon具体设计指南245

5.4.4 Button设计概述249

5.4.5 Button设计原则249

5.5 基于笔的三维交互252

5.5.1 概述252

5.5.2 交互设备的组合253

5.5.3 交互技术253

5.5.4 笔式交互与语音输入的3D融合255

参考文献256

第6章 笔式用户界面描述语言263

6.1 模型驱动的开发方法263

6.1.1 MDA基本架构263

6.1.2 MDA软件生命周期265

6.1.3 MDA工具及在用户界面系统开发中的应用266

6.1.4 笔式交互系统模型268

6.2 用户界面描述语言273

6.2.1 用户界面描述语言概述273

6.2.2 用户界面描述语言的分类275

6.2.3 典型的基于XML的用户界面描述语言277

6.2.4 笔式用户界面任务描述语言283

6.3 移动环境下的用户模型287

6.3.1 用户模型相关工作研究287

6.3.2 移动环境下的用户模型288

6.3.3 UM2模型预测算法290

6.4 E-UIDL：一种新的用户界面描述语言292

6.4.1 E-UIDL的设计目标293

6.4.2 功能组模型294

6.4.3 E-UIDL的组成模块295

6.4.4 E-UIDL的形式化描述300

6.4.5 应用场景及实例301

参考文献307

第7章 笔式用户界面开发方法与开发框架317

7.1 笔式交互系统开发方法分析317

7.1.1 交互系统开发方法分析317

7.1.2 面向最终用户的笔式交互系统开发方法323

7.1.3 基于E-UIDL的用户界面开发方法338

7.1.4 自适应笔式用户界面开发方法342

7.2 笔式用户界面开发工具346

7.2.1 现有开发工具介绍346

7.2.2 笔式交互系统开发工具体系结构348

7.2.3 笔式用户界面开发工具箱350

7.3 笔式用户界面生成框架352

7.3.1 基于E-UIDL的移动用户界面生成框架352

7.3.2 自适应笔手势界面框架358

7.4 笔式交互系统开发工具363

7.4.1 现有任务建模工具363

7.4.2 基于笔式交互的任务建模工具365

7.4.3 笔式交互系统运行状态367

7.4.4 笔式电子表单开发工具368

参考文献388

第8章 草图用户界面392

8.1 草图用户界面概述392

8.1.1 草图用户界面的定义393

8.1.2 草图用户界面的基本特点393

8.1.3 草图用户界面的发展历程394

8.2 草图界面国内外研究现状395

8.2.1 草图用户界面的操作、识别与建模397

8.2.2 草图用户界面领域应用研究现状398

8.2.3 草图用户界面领域应用分析398

8.3 草图输入与草图理解399

8.3.1 自由勾画的设计方式399

8.3.2 草图识别与重建400

8.3.3 草图理解401

8.4 草图用户界面与信息表征402

8.4.1 草图信息的认知特性402

8.4.2 基于草图的信息表征403

8.4.3 草图信息描述方法405

8.5 草图用户界面领域关键应用407

8.5.1 面向产品概念设计领域的草图用户界面407

8.5.2 面向视频高层语义的草图用户界面412

8.5.3 草图用户界面在其他领域中的应用427

参考文献432

第9章 笔式用户界面的关键应用439

9.1 自由办公领域关键应用439

9.1.1 笔式电子教学439

9.1.2 笔式电子表单446

9.1.3 笔式供应链电子表单PSOCF450

9.1.4 SketchPoint459

9.2 儿童益智领域关键应用480

9.2.1 儿童娱乐城的设计目标481

9.2.2 儿童娱乐城的系统结构和功能482

9.2.3 儿童娱乐城的交互场景和交互技术484

9.2.4 儿童娱乐城的推广应用和用户反馈486

9.3 儿童汉字学习领域关键应用488

9.3.1 用户调研488

9.3.2 系统的设计和实现491

9.3.3 系统评估494

9.4 儿童素质教育领域关键应用498

9.4.1 用户调研498

9.4.2 ShadowStory系统的设计和实现502

9.4.3 系统评估505

9.5 体育训练领域关键应用510

9.5.1 系统核心功能描述510

9.5.2 系统技术特色513

9.5.3 系统的应用和推广515

参考文献515

第10章 笔式用户界面可用性研究520

10.1 用户界面可用性研究的心理学基础520

10.1.1 用户界面可用性的定义520

10.1.2 用户模型和心理模型521

10.1.3 信息处理模型521

10.1.4 理论模型评估方法522

10.2 用户界面可用性设计526

10.2.1 以用户为中心的设计527

10.2.2 特定的可用性标准527

10.2.3 迭代设计529

10.3 用户界面可用性的评估及其方法529

10.4 界面评估数据获取方式531

10.4.1 交互活动的历史记录531

10.4.2 交互影像记录532

10.4.3 直接观测记录532

10.4.4 调查表532

10.4.5 特征分析表532

10.5 笔式用户界面与键盘鼠标界面的区别533

10.5.1 键盘鼠标界面的优势533

10.5.2 笔式用户界面的优势533

10.6 笔式用户界面可用性设计535

10.6.1 用户需求分析535

10.6.2 主界面的设计537

10.6.3 界面元素的设计538

10.7 评估方法选择和实验设计540

10.7.1 评估的目标541

10.7.2 评估方法的选择541

10.7.3 评估任务的设计542

10.8 可用性测试过程544

10.8.1 被试人员的选择544

10.8.2 实验环境544

10.8.3 实验过程545

10.9 结果分析546

10.9.1 易学性547

10.9.2 系统操作效率547

10.9.3 出错率550

10.9.4 用户满意度550

参考文献551