數(shù)字媒體技術(shù)概論（融媒體版）課件 第11、12章 融媒體安全技術(shù)及應(yīng)用、人機(jī)交互技術(shù)

第11講：融媒體安全技術(shù)及應(yīng)用數(shù)字媒體技術(shù)概論第11章：融媒體安全技術(shù)及應(yīng)用1融媒體安全概述2密碼學(xué)及加密算法3數(shù)字水印4生物認(rèn)證技術(shù)一、融媒體安全播出需求§11.1融媒體安全概述媒體的安全播出，是指受眾能夠順利地獲取流暢、真實(shí)的媒體內(nèi)容，這其中不僅需要做到信號(hào)傳輸安全、視頻播放安全、播出內(nèi)容真實(shí)無(wú)誤，還得保障觀眾能夠接收穩(wěn)定的信號(hào)。媒體融合過(guò)程經(jīng)歷了從“推動(dòng)傳統(tǒng)媒體和新興媒體融合發(fā)展”到“構(gòu)建全媒體傳播格局”再到“推進(jìn)媒體深度融合發(fā)展”的三個(gè)階段，隨著媒體深度融合的腳步加快，一系列關(guān)于融媒體安全播出的問(wèn)題也浮現(xiàn)了出來(lái)。融媒體安全播出2014二、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及政策§11.1融媒體安全概述由國(guó)家廣播電視總局修訂的《安全播出事件事故管理實(shí)施細(xì)則》規(guī)定廣播電視安全播出事件，是指影響或威脅廣播電視節(jié)目正常播出和傳輸?shù)耐话l(fā)事件，主要分為以下幾種：破壞侵?jǐn)_事件，包括干擾插播、攻擊破壞等信息安全事件，包括有害程序、網(wǎng)絡(luò)攻擊、信息破壞、信息內(nèi)容安全、設(shè)備設(shè)施故障等自然災(zāi)害事件技術(shù)安全事件，是技術(shù)系統(tǒng)在運(yùn)維過(guò)程中發(fā)生的人身傷亡、設(shè)備設(shè)施軟硬件嚴(yán)重?fù)p壞等其他影響安全播出的事件國(guó)家廣播電視總局發(fā)布的《廣電“十三五”科技發(fā)展規(guī)劃總體思路》提出全面升級(jí)廣播影視信息和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)體系和系統(tǒng)，進(jìn)一步提升廣播影視融合媒體安全播出、監(jiān)測(cè)監(jiān)管和信息安全保障能力的主要任務(wù)。20152021二、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及政策§11.1融媒體安全概述國(guó)家廣播電視總局修訂的《廣播電視安全播出管理規(guī)定》表明廣播電視安全播出工作應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持不間斷、高質(zhì)量、既經(jīng)濟(jì)、又安全的方針，指出安全播出責(zé)任單位的技術(shù)系統(tǒng)配置應(yīng)當(dāng)符合以下規(guī)定：符合國(guó)家、行業(yè)相關(guān)技術(shù)規(guī)范和國(guó)務(wù)院廣播影視行政部門規(guī)定的分級(jí)配置要求針對(duì)播出系統(tǒng)特點(diǎn)采取相應(yīng)的防范干擾、插播等惡意破壞的技術(shù)措施三、融媒體安全播出機(jī)制§11.1融媒體安全概述融媒體安全播出機(jī)制的總體框架圖如圖所示融媒體安全播出的技術(shù)體系架構(gòu)應(yīng)包含安全物理環(huán)境、安全通信網(wǎng)絡(luò)、安全區(qū)域邊界和安全計(jì)算環(huán)境等幾個(gè)層面的一些安全控制要素體系架構(gòu)§11.1融媒體安全概述安全物理環(huán)境：地理位置選擇、物理訪問(wèn)控制等方面安全通信網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、通信傳輸、可信驗(yàn)證等方面安全區(qū)域邊界：邊界防護(hù)、訪問(wèn)控制、入侵防范、病毒防護(hù)等方面安全計(jì)算環(huán)境：身份鑒別、訪問(wèn)控制、安全審計(jì)、惡意代碼防范、數(shù)據(jù)完整性、數(shù)據(jù)保密性、數(shù)據(jù)備份恢復(fù)等方面。體系架構(gòu)三、融媒體安全播出機(jī)制第11章：融媒體安全技術(shù)及應(yīng)用1融媒體安全概述2密碼學(xué)及加密算法3數(shù)字水印4生物認(rèn)證技術(shù)一、密碼學(xué)的歷史§11.2密碼學(xué)及加密算法香農(nóng)發(fā)表了劃時(shí)代的經(jīng)典論文《保密系統(tǒng)的通信理論》，論證了密碼編碼需要數(shù)學(xué)的支持，提出了通信保密系統(tǒng)模型。密碼基本上都是基于字符的密碼，主要采用代換密碼與置換密碼兩種密碼算法。電報(bào)在20世紀(jì)的應(yīng)用與普及，特別是在軍事通信中的廣泛應(yīng)用，使得密碼學(xué)的發(fā)展得到了有力的推動(dòng)。人們學(xué)會(huì)使用文字20世紀(jì)1949年對(duì)稱密鑰密碼算法的發(fā)表以及公開(kāi)密鑰思想的提出，加速了密碼學(xué)的蓬勃發(fā)展。20世紀(jì)70年代代換密碼是將明文中的字符替換為密文中的另一個(gè)字符，收到密文者對(duì)密文做反向替換即可破譯，得到明文。置換密碼是不改變明文中所含有的字符，只將它們的順序通過(guò)某種方式打亂，破譯時(shí)需要知曉字符被打亂的方式然后將其還原。古時(shí)候的人們?yōu)榱俗龅矫孛軅鬟f信息，還會(huì)使用物理或化學(xué)手段來(lái)隱藏信息，如暗號(hào)、隱寫(xiě)藥水等。一、密碼學(xué)的歷史§11.2密碼學(xué)及加密算法密碼學(xué)初期一、密碼學(xué)的歷史§11.2密碼學(xué)及加密算法金字塔密文skytale加密工具一、密碼學(xué)的歷史§11.2密碼學(xué)及加密算法福爾摩斯密碼由于電報(bào)易被截獲，為了適應(yīng)電報(bào)通信，在第一次世界大戰(zhàn)與第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，密碼設(shè)計(jì)者們?cè)O(shè)計(jì)出了一系列采用復(fù)雜的機(jī)械和電動(dòng)機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)加解密的體制，稱為“近代密碼體制”。一、密碼學(xué)的歷史§11.2密碼學(xué)及加密算法電報(bào)香農(nóng)將各種各樣的密碼體制概括成一對(duì)加密和解密變換器，把整個(gè)系統(tǒng)概括為一條傳輸密鑰的秘密信道、受密鑰控制的加密解密變換和傳輸這種變換的普通信道，從而使用數(shù)學(xué)模型和現(xiàn)代信息論對(duì)任意一個(gè)通信保密系統(tǒng)進(jìn)行定量分析。由此，密碼學(xué)學(xué)科形成，并隨之催生出了“現(xiàn)代密碼體制”。一、密碼學(xué)的歷史§11.2密碼學(xué)及加密算法密碼學(xué)密碼學(xué)分為密碼編碼學(xué)：研究如何對(duì)信息進(jìn)行加密以隱藏信息密碼分析學(xué)：研究如何破譯密碼以獲取信息密碼體制分為對(duì)稱密碼體制非對(duì)稱密碼體制一、密碼學(xué)的歷史§11.2密碼學(xué)及加密算法代換密碼是把明文中的字符用其他字符替代。單表代換密碼，顧名思義，該加密算法在加密過(guò)程中只有一個(gè)明文字母表到密文字母表的確定映射。主要的單表代換密碼有：加法密碼乘法密碼仿射密碼二、古典加密算法§11.2密碼學(xué)及加密算法1單表代換密碼二、古典加密算法§11.2密碼學(xué)及加密算法加法密碼二、古典加密算法§11.2密碼學(xué)及加密算法乘法密碼仿射密碼多表代換密碼在加密過(guò)程中有若干個(gè)明文字母表到密文字母表的映射。密鑰決定了明文中各字母與密文中各字母的映射關(guān)系，所以出現(xiàn)在明文中不同位置的相同字母，在密文中可用不同的字母替代。二、古典加密算法§11.2密碼學(xué)及加密算法2多表代換密碼二、古典加密算法§11.2密碼學(xué)及加密算法維吉尼亞密碼二、古典加密算法§11.2密碼學(xué)及加密算法維吉尼亞密碼維吉尼亞密碼代換表不改變明文中的字母，僅僅將明文中的字母按照某種規(guī)則重新排列。二、古典加密算法§11.2密碼學(xué)及加密算法3置換密碼把明文分為n個(gè)一組，然后取每組第一個(gè)字母連起來(lái)，再取每組第二個(gè)字母連起來(lái)，如此往復(fù)，最后連成整段密文。柵欄式密碼二、古典加密算法§11.2密碼學(xué)及加密算法如加密nicetomeetyou，且n=2，得到的密文為nctmeyuieoeto柵欄式密碼單純的代換或置換密碼是不安全的，因此可以考慮連續(xù)使用若干這樣的密碼使其難以破解，如在一次代換之后跟一次置換，可以生成一種新的更難破解的密碼，這就是乘積密碼。乘積密碼是從古典密碼通往現(xiàn)代密碼的橋梁二、古典加密算法§11.2密碼學(xué)及加密算法4乘積密碼對(duì)稱加密算法的加解密使用相同的密鑰，其中最著名的有：數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DataEncryptionStandard，DES）先進(jìn)加密標(biāo)準(zhǔn)（AdvancedEncryptionStandard，AES）三、對(duì)稱加密算法§11.2密碼學(xué)及加密算法DES是迄今為止應(yīng)用最為廣泛的一種分組密碼算法三、對(duì)稱加密算法§11.2密碼學(xué)及加密算法DES非對(duì)稱密碼算法又叫公開(kāi)密鑰密碼算法，在非對(duì)稱密碼算法中，接收方生成一對(duì)密鑰（包括公鑰和私鑰）并將公鑰公開(kāi)，發(fā)送方使用接收方的公鑰對(duì)明文進(jìn)行加密，將加密后的明文發(fā)送給接收方，接收方使用私鑰進(jìn)行解密得到明文。非對(duì)稱密碼算法的加密和解密使用不同的密鑰，加密密鑰公開(kāi)，解密密鑰保密。非對(duì)稱密碼常用的算法有D-H算法，RSA算法，背包算法，橢圓曲線等。四、非對(duì)稱加密算法§11.2密碼學(xué)及加密算法第11章：融媒體安全技術(shù)及應(yīng)用1融媒體安全概述2密碼學(xué)及加密算法3數(shù)字水印4生物認(rèn)證技術(shù)數(shù)字水印技術(shù)是一種有效的數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護(hù)和數(shù)據(jù)安全維護(hù)技術(shù)，是信息隱藏技術(shù)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，主要用于數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)與認(rèn)證。數(shù)字水印是將具有確定性和保密性的信息即水印直接嵌入數(shù)字化媒體中，讓其成為原始數(shù)據(jù)的一部分，即使在解密之后，仍然可以對(duì)數(shù)據(jù)的復(fù)制和傳播進(jìn)行跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別、版權(quán)保護(hù)等功能。一、數(shù)字水印的概念§11.3數(shù)字水印數(shù)字水印數(shù)字水印可以用來(lái)證明原創(chuàng)作者對(duì)其作品的所有權(quán)，從而作為鑒定、起訴非法侵權(quán)的證據(jù)。作者還可以通過(guò)對(duì)數(shù)字產(chǎn)品中的水印進(jìn)行探測(cè)和分析來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)作品的動(dòng)態(tài)跟蹤，從而保證其作品的完整性一、數(shù)字水印的概念§11.3數(shù)字水印數(shù)字水印一個(gè)完整的數(shù)字水印系統(tǒng)應(yīng)該包括水印的生成、嵌入和提取。一、數(shù)字水印的概念§11.3數(shù)字水印數(shù)字水印系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)字水印本身可分為有意義水印和無(wú)意義水印。有意義水印：包含了如作品完成日期、版權(quán)所有者等具體信息的數(shù)字水印，并且這些信息在水印遭受有損攻擊后也不會(huì)丟失。無(wú)意義水印：采用無(wú)意義的偽隨機(jī)序列作為水印，對(duì)它的檢測(cè)只需要判斷水印是否存在即可。從魯棒性和安全性考慮，數(shù)字水印一般會(huì)先進(jìn)行隨機(jī)性和加密處理。水印的生成一、數(shù)字水印的概念§11.3數(shù)字水印水印的嵌入一、數(shù)字水印的概念§11.3數(shù)字水印水印的提取安全性：在宿主數(shù)據(jù)中隱藏的數(shù)字水印必須是安全的，難以被發(fā)現(xiàn)、擦除、篡改或偽造；一般來(lái)說(shuō)，數(shù)字產(chǎn)品中的水印都有較低的虛警率?？勺C明性：數(shù)字水印能為數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)問(wèn)題提供完全、可靠的證據(jù)。不可感知性：在宿主數(shù)據(jù)中隱藏的數(shù)字水印應(yīng)該是不能被感知的。不可感知包含兩個(gè)方面，其一是指感官上的不可感知，就是通過(guò)人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等無(wú)法察覺(jué)出宿主數(shù)據(jù)中因嵌入數(shù)字水印而產(chǎn)生的變化；其二是指統(tǒng)計(jì)上的不可感知，指對(duì)大量的用同樣方法經(jīng)水印處理過(guò)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，即使采用統(tǒng)計(jì)方法也無(wú)法確定水印是否存在。一、數(shù)字水印的概念§11.3數(shù)字水印數(shù)字水印的特點(diǎn)魯棒性：在不能得到水印的全部信息的情況下，任何試圖破壞水印的操作將對(duì)水印載體的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，使得載體數(shù)據(jù)無(wú)法使用；在數(shù)據(jù)經(jīng)歷一些惡意攻擊后，數(shù)字水印會(huì)做到保持部分完整性，并且這些部分?jǐn)?shù)據(jù)能夠被提取出，也與完整水印一樣保有鑒別的能力。一、數(shù)字水印的概念§11.3數(shù)字水印數(shù)字水印的特點(diǎn)加載數(shù)字水印的數(shù)字產(chǎn)品，可以是任何一種多媒體類型，根據(jù)載體類型的不同，數(shù)字水印可以被劃分為多種類型。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，還會(huì)有更多種類的宿主數(shù)字媒體出現(xiàn)，也會(huì)出現(xiàn)更多的數(shù)字水印技術(shù)。圖像水?。簲?shù)字圖像是在網(wǎng)絡(luò)上廣泛流傳的一種多媒體數(shù)據(jù)，也是經(jīng)常引起版權(quán)糾紛的一類載體。靜止圖像水印主要利用圖像中的冗余信息和人的視覺(jué)特點(diǎn)來(lái)加載水印。視頻水?。阂曨l水印是為了保護(hù)視頻產(chǎn)品和節(jié)目制作者的合法利益。一方面視頻數(shù)據(jù)可以看成由許多個(gè)靜止圖像幀組成，用圖像水印算法嵌入水印；另一方面直接從視頻數(shù)據(jù)入手，找出視頻數(shù)據(jù)中對(duì)人眼視覺(jué)不敏感的部位進(jìn)行水印嵌入。一、數(shù)字水印的概念§11.3數(shù)字水印數(shù)字水印的分類音頻水?。阂纛l水印主要利用音頻文件的冗余信息和人類聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的特點(diǎn)來(lái)加載水印，可以保護(hù)聲音數(shù)字產(chǎn)品，如CD、廣播電臺(tái)的節(jié)目?jī)?nèi)容等。軟件水?。很浖¤偳对谲浖囊恍┠K或數(shù)據(jù)中，證明該軟件的版權(quán)所有者和合法使用者等信息。軟件水印分為靜態(tài)水印和動(dòng)態(tài)水印兩類。靜態(tài)水印不依賴于軟件的運(yùn)行狀態(tài)，可以在軟件編制時(shí)或編制完成后被直接加入。動(dòng)態(tài)水印依賴于軟件的運(yùn)行狀態(tài)，通常是在一類特殊的輸入下才會(huì)產(chǎn)生，水印的驗(yàn)證也是在特定的時(shí)機(jī)才能完成。文本水印：文本水印基本上是利用文本所獨(dú)有的特點(diǎn)，通過(guò)輕微調(diào)整文本中的行間距、字間距、文字特性（如字體、字號(hào)）等結(jié)構(gòu)來(lái)完成水印信息嵌入。一、數(shù)字水印的概念§11.3數(shù)字水印數(shù)字水印的分類數(shù)字水印的提出是為了保護(hù)版權(quán)，然而隨著數(shù)字水印技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)它還可以有更多更廣的應(yīng)用。版權(quán)保護(hù)：為了表明對(duì)數(shù)字產(chǎn)品內(nèi)容的所有權(quán)，含有原創(chuàng)者或銷售者版權(quán)信息的數(shù)字水印以不可見(jiàn)的方式嵌入所需保護(hù)的數(shù)字媒體中，成為保護(hù)對(duì)象內(nèi)容的一部分，使得移去水印幾乎不可能，而檢測(cè)器根據(jù)所檢測(cè)到的水印即可辨明數(shù)字產(chǎn)品的合法所有者。認(rèn)證和完整性校驗(yàn)：數(shù)字產(chǎn)品的認(rèn)證如果利用數(shù)字水印來(lái)完成，那么認(rèn)證同內(nèi)容是密不可分的，也就簡(jiǎn)化了處理過(guò)程。當(dāng)對(duì)嵌入了水印的數(shù)字內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，必須用唯一的與數(shù)據(jù)內(nèi)容相關(guān)的密鑰提取出水印，然后通過(guò)檢驗(yàn)提取出的水印的完整性來(lái)檢驗(yàn)數(shù)字內(nèi)容的完整性。一、數(shù)字水印的概念§11.3數(shù)字水印數(shù)字水印的應(yīng)用內(nèi)容標(biāo)識(shí)和隱藏標(biāo)識(shí)：插入的水印信息構(gòu)成一個(gè)注釋，提供有關(guān)數(shù)字產(chǎn)品內(nèi)容的進(jìn)一步的信息，如在圖像上標(biāo)注拍攝的時(shí)間和地點(diǎn)。數(shù)字指紋：為了避免數(shù)字產(chǎn)品被非法復(fù)制和散發(fā)，作者可在每個(gè)產(chǎn)品中分別嵌入不同的水?。ǚQ為數(shù)字指紋），如果發(fā)現(xiàn)了未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制，則通過(guò)檢索指紋來(lái)追蹤其來(lái)源。數(shù)據(jù)庫(kù)中嵌入水?。簲?shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)行業(yè)，同多媒體數(shù)據(jù)一樣，數(shù)據(jù)庫(kù)也面臨著版權(quán)保護(hù)的問(wèn)題，數(shù)據(jù)供應(yīng)商也同時(shí)面臨著數(shù)據(jù)被竊取的危險(xiǎn)。通過(guò)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中嵌入代表所有權(quán)的水印信息，可以將數(shù)據(jù)庫(kù)與其擁有者聯(lián)系起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的版權(quán)保護(hù)。一、數(shù)字水印的概念§11.3數(shù)字水印數(shù)字水印的分類以圖像為載體的數(shù)字水印技術(shù)是當(dāng)前水印技術(shù)研究的重點(diǎn)之一，DCT域圖像水印就是其中的典型代表?；贒CT的數(shù)字水印算法有很多，其基本原理是在DCT變換的中頻系數(shù)中嵌入水印。因?yàn)楦哳l部分容易被各種信號(hào)處理方法所破壞，同時(shí)由于人的視覺(jué)對(duì)低頻分量很敏感，對(duì)低頻系數(shù)的改變易被察覺(jué)，所以選擇對(duì)中頻系數(shù)做出改變既可以保證水印的不可見(jiàn)性，又可以保證水印的魯棒性。二、圖像數(shù)字水印算法§11.3數(shù)字水印DCT域圖像水印二、圖像數(shù)字水印算法§11.3數(shù)字水印DCT域圖像水印通過(guò)在音頻載體中嵌入水印信息，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)制限制、使用跟蹤、盜版確認(rèn)等功能。音頻信號(hào)在每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)采樣的點(diǎn)數(shù)要少得多，這意味著音頻信號(hào)中可嵌入的信息量要比可視媒體少得多。人耳聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)要比人眼視覺(jué)系統(tǒng)靈敏得多，因此聽(tīng)覺(jué)上的不可感知性實(shí)現(xiàn)起來(lái)要比視覺(jué)上困難得多。為了抵抗剪切攻擊，嵌入的水印應(yīng)該保持同步；音頻信號(hào)一般都比較大，提取時(shí)難以使用原始音頻信號(hào)。音頻信號(hào)有特殊的攻擊方式，如回聲、時(shí)間縮放等。三、音頻數(shù)字水印算法§11.3數(shù)字水印按照嵌入域的位置不同，音頻水印算法可以分為：時(shí)域音頻水印算法：在時(shí)間域上將水印直接隱藏于數(shù)字音頻信號(hào)變換域音頻水印算法壓縮域音頻水印算法：直接把水印信號(hào)加載在壓縮音頻上三、音頻數(shù)字水印算法§11.3數(shù)字水印DFT域音頻水印算法對(duì)音頻信息進(jìn)行傅里葉變換，然后選擇其中的某些DF系數(shù)進(jìn)行水印的嵌入。如果嵌入水印量不是很大并且其幅度相對(duì)于當(dāng)前的音頻信號(hào)比較小，則該技術(shù)對(duì)噪聲、錄音失真及磁帶的顫動(dòng)都具有一定魯棒性。三、音頻數(shù)字水印算法§11.3數(shù)字水印DFT域音頻水印DCT域音頻水印算法對(duì)原始語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行DCT變換，得到DCT系數(shù)序列，然后在嵌入水印時(shí)，給定一個(gè)閾值T1，在DCT系數(shù)大于T1的位置嵌入水印數(shù)據(jù)。提取水印時(shí)，按照給定的閾值T2，認(rèn)為DCT系數(shù)大于T2的位置可能嵌入了水印數(shù)據(jù)。。這種算法既增強(qiáng)了水印數(shù)據(jù)的隱蔽性，又具有較好的魯棒性。三、音頻數(shù)字水印算法§11.3數(shù)字水印DCT域音頻水印視頻數(shù)字水印最初是為了保護(hù)數(shù)字視頻產(chǎn)品的版權(quán)，但因?yàn)槠渚哂胁豢筛兄?、魯棒性和安全性等特點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。視頻水印主要應(yīng)用于復(fù)制控制、廣播監(jiān)視、標(biāo)題和注釋、數(shù)據(jù)認(rèn)證、版權(quán)保護(hù)、視頻指紋以及安全隱蔽通信等領(lǐng)域。數(shù)字視頻水印技術(shù)可以理解為針對(duì)數(shù)字視頻載體的主、客觀的時(shí)間冗余和空間冗余加入可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)或模式的水印技術(shù)，既不影響視頻質(zhì)量，又能達(dá)到用于版權(quán)保護(hù)和內(nèi)容完整性檢驗(yàn)的目的四、視頻數(shù)字水印算法§11.3數(shù)字水印第11章：融媒體安全技術(shù)及應(yīng)用1融媒體安全概述2密碼學(xué)及加密算法3數(shù)字水印4生物認(rèn)證技術(shù)傳統(tǒng)的身份認(rèn)證方法是憑借用戶所擁有的物品、知識(shí)等識(shí)別用戶身份，也就是說(shuō)只要獲取了能夠被認(rèn)證的用戶所有物，便能成功偽裝身份，行使與身份被盜用者相同的權(quán)力。生物認(rèn)證技術(shù)利用的是人體所固有且難以復(fù)制的生物特征，如臉像、指紋、虹膜、聲紋、筆跡、DNA等一、生物認(rèn)證概述§11.4生物認(rèn)證技術(shù)人臉識(shí)別是一項(xiàng)基于人的面部特征來(lái)進(jìn)行身份識(shí)別的技術(shù)，主要分析人面部的眼睛、鼻子和嘴的相對(duì)位置。靜止面部識(shí)別分析的是普通光學(xué)攝像頭拍攝的人臉圖像。熱成像面部識(shí)別分析的是通過(guò)面部毛細(xì)血管中血液產(chǎn)生的熱絲形成的人臉圖像，可以在黑暗情況下使用。一、生物認(rèn)證概述§11.4生物認(rèn)證技術(shù)1人臉識(shí)別一、生物認(rèn)證概述§11.4生物認(rèn)證技術(shù)1人臉識(shí)別指紋是手指末端正面皮膚上凹凸的紋路，這一小塊皮膚上隱藏著大量的信息。每個(gè)人的指紋都是不同的，通過(guò)解析紋路的谷、峰、分岔點(diǎn)等局部特征點(diǎn)以及紋路圖案、紋數(shù)等全局特征點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證的目的。一、生物認(rèn)證概述§11.4生物認(rèn)證技術(shù)2指紋識(shí)別一般來(lái)說(shuō)，指紋識(shí)別技術(shù)涉及三個(gè)過(guò)程：采集指紋圖案：通過(guò)專門的指紋采集設(shè)備或采集系統(tǒng)來(lái)采集和預(yù)處理處理：使用指紋辨識(shí)軟件經(jīng)過(guò)相關(guān)算法建立特征數(shù)據(jù)，每個(gè)人的指紋由于自身圖案的獨(dú)特性都會(huì)得到唯一的特征數(shù)據(jù)對(duì)比匹配：通過(guò)計(jì)算機(jī)的模糊比較，就能計(jì)算出當(dāng)前所識(shí)別指紋與指紋庫(kù)中指紋的匹配程度，達(dá)到鑒別身份的效果一、生物認(rèn)證概述§11.4生物認(rèn)證技術(shù)2指紋識(shí)別虹膜識(shí)別技術(shù)是基于個(gè)體虹膜多樣性、不變性來(lái)認(rèn)證個(gè)體身份的技術(shù)一、生物認(rèn)證概述§11.4生物認(rèn)證技術(shù)3虹膜識(shí)別虹膜是位于黑色瞳孔與白色鞏膜之間的圓環(huán)狀部分，有著非常豐富的紋理結(jié)構(gòu)，包含著許多交錯(cuò)的斑點(diǎn)、細(xì)絲、冠狀、條紋、隱窩等細(xì)節(jié)特征。虹膜的整體形狀是由基因與環(huán)境共同決定的，通過(guò)自然手段基本不可能復(fù)制出虹膜，而且除非經(jīng)歷復(fù)雜的眼部手術(shù)，虹膜一生都不會(huì)變化。因此，虹膜識(shí)別的準(zhǔn)確率是最高的。虹膜識(shí)別通過(guò)將虹膜采集設(shè)備采集到的虹膜圖案進(jìn)行處理后獲得特征數(shù)據(jù)，再與相應(yīng)的虹膜數(shù)據(jù)庫(kù)中的虹膜數(shù)據(jù)進(jìn)行搜索比對(duì)，最后確定虹膜所有者的身份。一、生物認(rèn)證概述§11.4生物認(rèn)證技術(shù)3虹膜識(shí)別安全性高：由于生物特征是人體所固有、不可復(fù)制的，所以說(shuō)這一認(rèn)證的密鑰沒(méi)有被遺忘、丟失、盜竊的風(fēng)險(xiǎn)，比起傳統(tǒng)的身份認(rèn)證方法，安全性有了很大的提升。準(zhǔn)確率高：生物認(rèn)證所選用的生物特征在每個(gè)個(gè)體上都不相同，并且生物認(rèn)證系統(tǒng)處理后得到的特征數(shù)據(jù)通常非常復(fù)雜，而生物認(rèn)證技術(shù)是在采集樣品特征數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中模板數(shù)據(jù)的相似度達(dá)到某一閾值后才會(huì)認(rèn)證其是同一人的生物特征，所以生物認(rèn)證的準(zhǔn)確率高。二、生物認(rèn)證特點(diǎn)§11.4生物認(rèn)證技術(shù)成本低：指紋識(shí)別、人臉識(shí)別等生物認(rèn)證技術(shù)都已經(jīng)進(jìn)入了大范圍應(yīng)用的階段，相關(guān)技術(shù)的研究也比較成熟，因此購(gòu)買設(shè)備以及平時(shí)的維護(hù)費(fèi)用一般在用戶可接受的范圍之內(nèi)，而且，生物認(rèn)證技術(shù)產(chǎn)品能使用的年限也較長(zhǎng)，性價(jià)比很高。便捷性：由生物認(rèn)證技術(shù)通過(guò)各計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的配合來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，基本不需要人工的參與，而且識(shí)別的速度只需數(shù)秒，效率非常高。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，我們的生物特征是隨身的，不需要再攜帶鑰匙、證件，不需要再記憶密碼，只要站在機(jī)器前，就可以認(rèn)證自己的身份。二、生物認(rèn)證特點(diǎn)§11.4生物認(rèn)證技術(shù)三、生物認(rèn)證算法§11.4生物認(rèn)證技術(shù)典型的生物認(rèn)證系統(tǒng)框圖三、生物認(rèn)證算法§11.4生物認(rèn)證技術(shù)指紋匹配的主要方法可以分為三類：基于相關(guān)的匹配方法：重疊兩幅指紋圖像，計(jì)算對(duì)應(yīng)像素之間的相關(guān)性以達(dá)到指紋匹配的目的基于細(xì)節(jié)的匹配方法：從兩幅指紋圖像中提取細(xì)節(jié)集，然后在二維平面上進(jìn)行比較以達(dá)到指紋匹配的目的基于脊線特征的匹配方法：以包含方向信息的脊線幾何為基礎(chǔ)達(dá)到指紋匹配的目的指紋認(rèn)證第12講：人機(jī)交互技術(shù)數(shù)字媒體技術(shù)概論第12章：人機(jī)交互技術(shù)1人機(jī)交互技術(shù)概述2自然人機(jī)交互技術(shù)3交互設(shè)計(jì)一、人機(jī)交互定義§12.1人機(jī)交互概述人機(jī)交互（Human-ComputerInteraction，HCI）是指人與計(jì)算機(jī)之間使用某種對(duì)話語(yǔ)言，為完成確定任務(wù)的人與計(jì)算機(jī)之間的信息交換過(guò)程。在機(jī)器方面，計(jì)算機(jī)圖形、操作系統(tǒng)、編程語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)環(huán)境中的技術(shù)是相關(guān)的。在人的方面，傳播理論、圖形和工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科、語(yǔ)言學(xué)、社會(huì)科學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)、社會(huì)心理學(xué)以及計(jì)算機(jī)用戶滿意度等人為因素都是相關(guān)的。

人機(jī)交互一、人機(jī)交互定義§12.1人機(jī)交互概述人機(jī)交互接口桌面應(yīng)用程序、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器和掌上電腦等利用的是當(dāng)今流行的圖形用戶界面（GraphicalUserInterface，GUI）。語(yǔ)音用戶界面用于語(yǔ)音識(shí)別和合成系統(tǒng)。新興的多模式和圖形用戶界面允許人類參與具體的角色代理。計(jì)算機(jī)顯示器提供的機(jī)器和用戶之間的可視交互界面一、人機(jī)交互定義§12.1人機(jī)交互概述人機(jī)之間的信息流被定義為交互循環(huán)。交互循環(huán)有幾個(gè)方面，包括：基于視覺(jué)：最廣泛的人機(jī)交互HCI研究領(lǐng)域?；谝纛l，處理通過(guò)不同音頻信號(hào)獲取的信息。任務(wù)環(huán)境：為用戶設(shè)定的條件和目標(biāo)。機(jī)器環(huán)境：計(jì)算機(jī)的環(huán)境。界面區(qū)域。輸入、輸出。反饋：循環(huán)通過(guò)界面來(lái)評(píng)估、調(diào)節(jié)和確認(rèn)過(guò)程，從人類通過(guò)界面?zhèn)鬟f到計(jì)算機(jī)并返回。二、人機(jī)交互的研究?jī)?nèi)容§12.1人機(jī)交互概述好的人機(jī)交互界面離不開(kāi)良好的交互式模型和設(shè)計(jì)。人機(jī)交互的主要研究?jī)?nèi)容是基于人機(jī)交互的用戶界面表示和設(shè)計(jì)模式的技術(shù)。1.人機(jī)交互界面表示模型與設(shè)計(jì)方法可用性是整個(gè)人機(jī)交互系統(tǒng)的重要組成部分。人機(jī)交互系統(tǒng)中的可用性分析和評(píng)價(jià)研究包括支持可用性的設(shè)計(jì)原理和可用性評(píng)估方法。2.可用性分析與評(píng)估通道界面的表示模型、多通道界面的評(píng)估方法、多通道信息融合是三大主要研究領(lǐng)域。用戶可以使用語(yǔ)音交互、手勢(shì)交互、眼神交互、表情交互與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。重點(diǎn)和難點(diǎn)是多通道信息整合3.多通道交互技術(shù)二、人機(jī)交互的研究?jī)?nèi)容§12.1人機(jī)交互概述幫助群組協(xié)同工作的計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作環(huán)境。相關(guān)研究包括：群件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、交流與共享的方式、決策支持工具、應(yīng)用程序共享以及同步實(shí)現(xiàn)方法。5.群件網(wǎng)頁(yè)的信息交互模型和結(jié)構(gòu)。網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)的基本思想、原則、工具和技術(shù)。網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)的可用性分析與評(píng)估方法6.網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)需要解決的問(wèn)題：上下文感知、眼動(dòng)跟蹤、手勢(shì)識(shí)別、三維輸入。語(yǔ)音識(shí)別、表情識(shí)別、手寫(xiě)識(shí)別、自然語(yǔ)言理解。4.認(rèn)知與智能用戶界面移動(dòng)界面設(shè)計(jì)方法。移動(dòng)界面導(dǎo)航技術(shù)。實(shí)現(xiàn)技術(shù)和開(kāi)發(fā)工具。界面設(shè)計(jì)的可用性分析與評(píng)估方法7.移動(dòng)界面設(shè)計(jì)三、人機(jī)交互的發(fā)展§12.1人機(jī)交互概述人機(jī)交互大體上經(jīng)歷了命令行界面、圖形用戶界面、觸摸交互界面、三維交互界面四個(gè)階段。命令行界面在上個(gè)世紀(jì)六七十年代，人們開(kāi)啟電腦之后的界面如右圖，這就是命令行界面，是人機(jī)交互的第一個(gè)階段。三、人機(jī)交互的發(fā)展§12.1人機(jī)交互概述命令行界面階段唯一的交互設(shè)備是鍵盤(pán)。交互方式是：從鍵盤(pán)輸入執(zhí)行操作的命令按回車鍵，電腦接收到命令之后進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算處理將處理的結(jié)果輸出到顯示器命令行界面最大的缺點(diǎn)是用戶需要記憶各種各樣的命令語(yǔ)句。隨著時(shí)間的推移和技術(shù)的進(jìn)步，命令行界面逐漸退出，圖形用戶界面進(jìn)入大眾視野。但在程序員寫(xiě)代碼過(guò)程中，常常采用命令行界面的形式與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互。三、人機(jī)交互的發(fā)展§12.1人機(jī)交互概述該界面將命令和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖形呈現(xiàn)給用戶，用戶通過(guò)直接與顯示的界面元素進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的直接交互。包括四類主要交互元素：窗口、圖標(biāo)、菜單和指針。美國(guó)施樂(lè)公司發(fā)明了第一個(gè)帶有圖形用戶界面的操作系統(tǒng)。圖形用戶界面圖形用戶界面三、人機(jī)交互的發(fā)展§12.1人機(jī)交互概述廣義上，泛指一切用圖形表征程序命令和數(shù)據(jù)的界面系統(tǒng)。狹義上，指?jìng)€(gè)人電腦上的二維窗口圖標(biāo)菜單指針界面。難點(diǎn)：對(duì)用戶指點(diǎn)操作的精度有著較高的要求。用戶需要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行間接的交互操作，從而增加了交互的難度。圖形用戶界面用戶通過(guò)手指在屏幕上直接操作顯示的交互內(nèi)容。觸摸交互界面包括頁(yè)面、控件、圖標(biāo)和手勢(shì)這四類主要的交互元素。用戶通過(guò)觸摸、長(zhǎng)按、拖拽或者繪制手勢(shì)的方式觸發(fā)交互指令。觸摸界面主要存在于智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備（如智能手表）等設(shè)備上。觸摸交互界面三、人機(jī)交互的發(fā)展§12.1人機(jī)交互概述觸摸交互界面三、人機(jī)交互的發(fā)展§12.1人機(jī)交互概述優(yōu)勢(shì)是將間接的交互操作轉(zhuǎn)化為直接的交互操作，在保留一部分觸覺(jué)反饋的同時(shí)，進(jìn)一步降低了用戶學(xué)習(xí)和認(rèn)知的成本?！芭质种竼?wèn)題”：由于手指本身柔軟，以及手指點(diǎn)擊時(shí)對(duì)屏幕顯示內(nèi)容的遮擋，在觸屏上點(diǎn)擊往往難以精確地控制落點(diǎn)的位置，輸入信號(hào)的粒度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于交互元素的響應(yīng)粒度。由于觸摸交互界面仍然為二維界面，這限制了人們與一些三維交互元素的交互操作。觸摸交互界面三維交互界面的出現(xiàn)進(jìn)一步提升了人機(jī)界面的自然性。用戶一般通過(guò)身體做出一些動(dòng)作，以與三維空間中的界面元素進(jìn)行交互。三維交互界面主要存在于體感交互、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等交互場(chǎng)景中。三維交互界面三、人機(jī)交互的發(fā)展§12.1人機(jī)交互概述三維交互界面三、人機(jī)交互的發(fā)展§12.1人機(jī)交互概述交互界面交互接口尺寸觸覺(jué)反饋輸入精度交互效率自然性命令行界面大有高高低圖形用戶界面大有中中中觸摸交互界面小部分較低較低較高三維交互界面大無(wú)低低高各種人機(jī)交互界面的特征比較第12章：人機(jī)交互技術(shù)1人機(jī)交互技術(shù)概述2自然人機(jī)交互技術(shù)3交互設(shè)計(jì)一、自然人機(jī)交互技術(shù)的概念§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)人們希望下一代人機(jī)交互能像人與人之間交互那樣自然，20世紀(jì)90年代以來(lái)，人機(jī)交互進(jìn)入了多模態(tài)的階段，這被稱為自然人機(jī)交互。識(shí)別交互對(duì)象。根據(jù)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、體態(tài)等信息獲取的知識(shí)進(jìn)行識(shí)別和判斷。理解對(duì)話的內(nèi)容，并做出響應(yīng)。理解對(duì)方的手勢(shì)和體勢(shì)，由視覺(jué)通道處理。理解對(duì)方的情感狀態(tài)。這主要通過(guò)面部表情和語(yǔ)音語(yǔ)調(diào)來(lái)判斷。能對(duì)說(shuō)話人進(jìn)行定位和跟蹤，區(qū)分正在與計(jì)算機(jī)本身說(shuō)話的人自然人機(jī)交互的主要功能一、自然人機(jī)交互技術(shù)的概念§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)交互方式上，輸入輸出都是多模態(tài)的，至少是聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)雙模態(tài)。交互內(nèi)容上，不僅表達(dá)語(yǔ)義還表達(dá)情感。交互界面上，采用智能代理界面。交互環(huán)境上，能營(yíng)造逼真的2D或3D虛擬環(huán)境。自然人機(jī)交互的特征二、自然人機(jī)交互技術(shù)分類§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)自然人機(jī)交互分為：語(yǔ)音交互、動(dòng)作交互、眼動(dòng)交互、多模態(tài)交互?！奥?tīng)”和“說(shuō)”成為人們與產(chǎn)品之間信息交互的主要方式。語(yǔ)音交互可以解放人們的雙手和雙眼。但目前語(yǔ)音交互有許多限制，如：多以單輪對(duì)話為主，每次對(duì)話時(shí)需先喚醒智能體，且智能體在對(duì)話過(guò)程中不能理解上下文信息。合成語(yǔ)音比較冰冷和機(jī)械。人類的聽(tīng)覺(jué)具有選擇性，能在眾多聲音中選擇需要或者感興趣的聲音。而智能體不太具備聽(tīng)覺(jué)選擇能力。盡管語(yǔ)音交互支持多種方言，但面對(duì)方言時(shí)仍會(huì)遇到較大挑戰(zhàn)語(yǔ)音交互二、自然人機(jī)交互技術(shù)分類§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)在很多自然交互界面上，不能用傳統(tǒng)的交互設(shè)備來(lái)完成目標(biāo)獲取任務(wù)。因此，在這些界面上，用動(dòng)作交互完成目標(biāo)獲取任務(wù)。輸入方式分為直接和間接兩種?；趧?dòng)作的目標(biāo)選取方法需要用戶做一個(gè)確認(rèn)動(dòng)作來(lái)完成選取過(guò)程。避免用戶無(wú)交互意識(shí)的動(dòng)作被誤識(shí)別為目標(biāo)選取動(dòng)作而引起誤觸發(fā)問(wèn)題。直接動(dòng)作交互：要求用戶通過(guò)接觸目標(biāo)位置的方式對(duì)目標(biāo)任務(wù)進(jìn)行選取。間接動(dòng)作交互：用戶通過(guò)身體部分的位置和姿態(tài)來(lái)控制和移動(dòng)光標(biāo)，再借助光標(biāo)指示的目標(biāo)位置進(jìn)行選取。動(dòng)作交互二、自然人機(jī)交互技術(shù)分類§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)將一系列交互動(dòng)作映射到對(duì)應(yīng)的交互指令上，計(jì)算機(jī)利用預(yù)設(shè)的映射關(guān)系解碼交互動(dòng)作，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的交互指令。以往的動(dòng)作輸入技術(shù)：映射關(guān)系由開(kāi)發(fā)者或者設(shè)計(jì)師決定，存在自然性和識(shí)別準(zhǔn)確率難以衡量的矛盾。為了解決映射關(guān)系的自然性問(wèn)題，研究者提出用戶參與式的動(dòng)作輸入設(shè)計(jì)方法。該方法被應(yīng)用到移動(dòng)設(shè)備交互、智能電視交互、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域中。動(dòng)作交互中的交互意圖傳達(dá)過(guò)程二、自然人機(jī)交互技術(shù)分類§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)將交互動(dòng)作解碼為交互意圖前，要對(duì)用戶完成的交互動(dòng)作進(jìn)行感知和識(shí)別。這個(gè)過(guò)程需要借助傳感器。傳感器將交互動(dòng)作轉(zhuǎn)換為信號(hào)數(shù)據(jù)，常用的傳感信號(hào)包括圖像、聲音和慣性傳感器信號(hào)等。將交互動(dòng)作轉(zhuǎn)換為傳感器信號(hào)后，還要對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析和特征提取，以便分類。常用的分類算法：基于邏輯啟發(fā)、基于數(shù)據(jù)模板和基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分類方法。動(dòng)作交互中動(dòng)作的感知和識(shí)別二、自然人機(jī)交互技術(shù)分類§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)利用眼動(dòng)跟蹤技術(shù)記錄眼球運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)的視覺(jué)注意行為，進(jìn)而為人機(jī)交互提供數(shù)據(jù)輸入和控制輸出。首先對(duì)眼動(dòng)行為特征分析與參數(shù)化利用各種參數(shù)實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的行為分析和交互控制眼動(dòng)交互基于眼動(dòng)跟蹤的人機(jī)交互研究框架二、自然人機(jī)交互技術(shù)分類§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)利用人的短時(shí)記憶特性建立注視點(diǎn)回憶和自我報(bào)告機(jī)制，通過(guò)眾包技術(shù)在群智環(huán)境下實(shí)現(xiàn)用戶注視點(diǎn)回憶任務(wù)的發(fā)布和大量數(shù)據(jù)的快速獲取，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)上下文感知的任務(wù)推薦和誤差校正。有效提高注視點(diǎn)計(jì)算精度顯著提高效率降低軟硬件和人力成本基于群智感知的眼動(dòng)計(jì)算與分析眼動(dòng)交互主要的研究工作包括：基于群智感知的眼動(dòng)計(jì)算與分析、基于大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的眼動(dòng)跟蹤、眼動(dòng)數(shù)據(jù)與腦電數(shù)據(jù)融合的智能交互。二、自然人機(jī)交互技術(shù)分類§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)搜集大量不同用戶及外在因素下的眼部圖片，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等機(jī)器學(xué)習(xí)算法自動(dòng)提取隱式特征，并建立與外在坐標(biāo)空間之間的映射模型。計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單、計(jì)算效率高易于在互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)端進(jìn)行輕量級(jí)的部署基于大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)的眼動(dòng)跟蹤提取眼動(dòng)數(shù)據(jù)與腦電數(shù)據(jù)融合的智能交互記錄的特征并參數(shù)化，生成高層的交互語(yǔ)義，對(duì)眼動(dòng)和腦電數(shù)據(jù)時(shí)空同步處理和序列分析。降低用戶認(rèn)知負(fù)荷，提高交互效率提供智能輔助支撐，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新實(shí)踐眼動(dòng)數(shù)據(jù)與腦電數(shù)據(jù)融合的智能交互二、自然人機(jī)交互技術(shù)分類§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)不同形式的輸入組合（語(yǔ)音、手勢(shì)、觸摸、凝視等）被稱為多模態(tài)交互模式。目標(biāo)是向用戶提供與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互的多種選擇方式。多模態(tài)界面可以被定義為多個(gè)輸入模態(tài)組合。6種基本類型的組合：互補(bǔ)型、重復(fù)型、等價(jià)型、專業(yè)型、并發(fā)型、轉(zhuǎn)化型。多模態(tài)交互二、自然人機(jī)交互技術(shù)分類§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)輸入模態(tài)同時(shí)向應(yīng)用程序發(fā)送信息時(shí)，它們的輸入模態(tài)是冗余的。讓每個(gè)模態(tài)發(fā)出相同的命令，多重的信息可以解決識(shí)別錯(cuò)誤的問(wèn)題，并加強(qiáng)系統(tǒng)需要執(zhí)行的操作。重復(fù)型當(dāng)使用多個(gè)模態(tài)的選擇時(shí)，兩個(gè)或多個(gè)輸入模態(tài)是等價(jià)的。用戶也可以根據(jù)自己偏好或規(guī)避來(lái)選擇使用的方式。等價(jià)型當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)輸入模態(tài)聯(lián)合發(fā)布命令時(shí)，它們會(huì)相得益彰。例如，用戶做出指示手勢(shì)，然后說(shuō)話。語(yǔ)音和手勢(shì)相得益彰?；パa(bǔ)型二、自然人機(jī)交互技術(shù)分類§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)輸入模態(tài)在同一時(shí)間發(fā)出不同的命令時(shí)，它們是并發(fā)的。并發(fā)型讓用戶可以發(fā)出命令并執(zhí)行命令。并發(fā)型當(dāng)兩個(gè)輸入模態(tài)分別從對(duì)方獲取到信息時(shí)，會(huì)將信息轉(zhuǎn)化，并使用此信息來(lái)完成給定的任務(wù)。轉(zhuǎn)化型當(dāng)某一個(gè)模態(tài)總是用于一個(gè)特定的任務(wù)時(shí)，它就成了專業(yè)的模態(tài)。對(duì)于特定的任務(wù)，做出一個(gè)指向的手勢(shì)確定物體的位置是極具意義的。專業(yè)型三、典型示例§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)智能手機(jī)智能手機(jī)讓人機(jī)交互朝著觸屏控制的方向發(fā)展，手機(jī)上實(shí)體按鍵變得越來(lái)越少。虛擬導(dǎo)航鍵取代了實(shí)體導(dǎo)航鍵。手機(jī)上加入指紋識(shí)別、人臉識(shí)別能直接實(shí)現(xiàn)解鎖。內(nèi)置了智能語(yǔ)音助手，語(yǔ)音指令能代替以往復(fù)雜的操作。智能手機(jī)三、典型示例§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)正由機(jī)械化向信息化轉(zhuǎn)變，數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)逐漸形成。單兵系統(tǒng)作為其中的關(guān)鍵因素，是把單兵作為作戰(zhàn)系統(tǒng)的武器平臺(tái)。在資源信息理解和整合方面，單兵終端對(duì)各種輸入設(shè)備提供的不同格式、不同意義的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。采用圖像處理技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言理解技術(shù)對(duì)士兵的命令進(jìn)行解釋等。在任務(wù)處理的智能化方面，單兵終端可以進(jìn)行更復(fù)雜、更智能的處理工作，通過(guò)多維信息的分析計(jì)算，為士兵提供智能化決策輔助，提高作戰(zhàn)任務(wù)處理能力。智能單兵終端三、典型示例§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)人機(jī)交互技術(shù)是可穿戴移動(dòng)終端系統(tǒng)及相關(guān)應(yīng)用的核心技術(shù)，也是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。OculusVR公司推出OculusRift，在透視顯示方面，微軟在2015年發(fā)布了HoloLens，具有良好的顯示性能。頭盔顯示器問(wèn)世以來(lái)，在軍事上發(fā)揮著重要作用。法國(guó)學(xué)者Robles-De-La-Torre等在《Nature》上發(fā)表的論文，為可穿戴移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)裸指觸覺(jué)再現(xiàn)提供了理論依據(jù)。1966年2001年近年來(lái)使用機(jī)器學(xué)習(xí)進(jìn)行手勢(shì)識(shí)別和分類成為了主流解決方案，如微軟研究院的Krupka等提出的判別式分類器。2013年目前在自然語(yǔ)言識(shí)別方面，國(guó)際上啟動(dòng)了多個(gè)研究項(xiàng)目。生理計(jì)算也逐漸引起學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的共同關(guān)注智能穿戴三、典型示例§12.2自然人機(jī)交互技術(shù)各類智能家居產(chǎn)品在生活中越來(lái)越多，人們對(duì)智能家居人機(jī)交互便捷性、高效性的要求也越來(lái)越高，人機(jī)交互成為了科學(xué)研究的重中之重。手機(jī)交互是目前最常見(jiàn)的智能家居交互方式?？缙聊豢刂?，即在平板電腦、室內(nèi)機(jī)、電視、電腦、手表等設(shè)備進(jìn)行控制。智能家居的語(yǔ)音交互主要有兩種形式：直接語(yǔ)音與間接語(yǔ)音。手勢(shì)交互，即智能家居設(shè)備通過(guò)感應(yīng)用戶體感，或通過(guò)攝像頭識(shí)別手勢(shì)來(lái)接收和實(shí)現(xiàn)用戶發(fā)出的指令，如揮手關(guān)燈。智能家居第12章：人機(jī)交互技術(shù)1人機(jī)交互技術(shù)概述2自然人機(jī)交互技術(shù)3交互設(shè)計(jì)一、概念§12.3交互設(shè)計(jì)交互設(shè)計(jì)定義了兩個(gè)或多個(gè)互動(dòng)的個(gè)體之間交流的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，共同達(dá)成某種目的。以“在充滿社會(huì)復(fù)雜性的物質(zhì)世界中嵌入信息技術(shù)”為中心。關(guān)注以人為本的用戶需求把產(chǎn)品看作一個(gè)事件強(qiáng)調(diào)過(guò)程性思考能力流程圖與狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖和故事板等成為重要設(shè)計(jì)表現(xiàn)手段掌握軟件和硬件的原型實(shí)現(xiàn)的技巧方法和評(píng)估技術(shù)二、研究背景及意義§12.3交互設(shè)計(jì)交互設(shè)計(jì)作為一門關(guān)注交互體驗(yàn)的新學(xué)