面向老人看护的隐含人机交互理论与方法

With the era of an aging society, how to improve the elderly alone life skills to extend their home life is raising new challenges to the human-centered computing technology. For the elderly care application, the computing system need to deal with the complex task which often requires computing environment, physical environment, and human coordinate each other. How to get the effective integration of the threeintelligent interaction in order to provide more reasonable services for the elderly has become an important issue to be solved . This project intends to solve this problem to carry out the analysis based on human behavior to understand the abnormal behavior in a distributed vision system, as well propose theories and methods for implicit interaction in the elderly care system, mainly to solve the research problems including user the real-time integration of computing space and physicalspace, formal context model and knowledge representation, multi-channel real-time information integration, and perceived cognitive characteristics of the implicit interaction of theory and methods of scientific issues for the elderly and so on. The main contents can be divided into three levels of the model, method, application verification. The subject of the research work will be theoretical and technical preparation for the elderly human-computer interaction and thed evelopment of application systems for the development of the era of aging.

随着社会老龄化时代的到来，如何提高老人独自生活能力以延长其居家生活时间向以人为中心的计算技术提出了新的挑战。面向老人看护的计算系统需要处理的复杂任务往往需要人、计算环境和物理环境相互协调，如何进行三者的有效融合，实现智能交互从而为老人提供更多合理服务已经成为亟待解决的重要问题。本课题拟针对这一问题开展基于分布式视觉系统的人类行为理解与异常行为分析的研究，提出面向老人看护系统中隐式交互的理论与方法，主要解决用户空间、计算空间和物理空间的实时集成、上下文模型描述及知识形式化表示方法、多通道信息的实时融合以及针对老人感知认知特点隐式交互的理论与方法等科学问题。主要研究内容可以分为模型、方法、应用验证三个层次。本课题的研究工作将会为发展老龄化时代面向老人的人机交互和应用系统的开发进行理论和技术准备。

本项目针对全球老龄化现象，研究信息化社会里老年人独立居家生活所面临的信息获取、处理和交互等挑战性问题。从项目申请、批准及执行至今的五年多时间里，研究和统计表明全球人口结构剧变，快速老龄化，而中国的老龄化更是发展速度快、规模大，甚至预测将出现重度老龄化现象。近二~三年来，家用机器人发展迅猛，家居环境下机器人的信息处理、与人的行为理解、交互成为了新的研究热点。因此，近年来的社会发展表明，本项目的选题具有前瞻性，研究内容具有重要的社会意义。在研究期间，本项目按照原研究计划执行，根据项目申请中提出的科学问题，在模型、方法、应用验证三个层次开展了深入的研究，完成了相关研究内容，取得了多项创新成果。（I）在模型层次开展了行为理解的认知计算研究，提出了一种可扩展的开放式结构的特征-行为上下文关系模型，并基于该模型提出一种新的行为理解的认知推理方法，用于处理老人看护中长时间、同时发生的行为；（II）在方法层次针对交互认知计算中的信息处理，开展了基于压缩感知的视觉信息处理研究，提出了一种基于分类的多字典框架，给相应类型的信号提供更稀疏的表示，用于图像重构、自然图像超分辨率等，构建的Sandwich 数据库学习到的字典也更加符合人眼感知到的自然图像特性；基于多字典的压缩感知能广泛用于工业数码相机图像处理，具有广泛的应用价值；（III）在应用验证层次开展了老人交互系统、输入方法、老人认知测试等方面的研究，提出了基于隐含交互的壹比特交互系统和壹比特中英文输入方法，使得隐含交互研究能够真实有益于老人日常与信息系统的交互。和中美多个大学合作研发了基于隐含交互的老人认知测试系统，目前正在整体申请多个专利和深入的测试中，可望大规模地用于老人认知能力测试。