高偉松

摘要

在設(shè)計具有觸摸功能的大屏幕顯示器顯示方案時，虛擬按健大小、軟鍵盤按鍵間隔、單擊、長按、拖拽等觸摸事件的成立條件在人機(jī)工效方面起到至關(guān)重要的作用。本文著重以上幾方面，闡述一種大屏幕觸摸屏人機(jī)功效測試軟件設(shè)計方法。實現(xiàn)顯示器觸摸屏觸摸精度的測試，以得到最佳虛擬按健尺寸，為合理設(shè)計按鍵尺寸提供依據(jù);實現(xiàn)相鄰觸控按鍵之間最佳間隔距離測試以及軟鍵盤最合理彈出位置測試，為合理布局虛擬按鍵提供依據(jù);對單擊、長按、拖拽等觸摸操作的有效條件進(jìn)行確認(rèn)，得出最合理判定條件，為友好有效的操作手勢設(shè)計提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】人機(jī)功效 觸摸屏 觸摸精度 按鍵間隔 觸摸手勢 粗大數(shù)習(xí)耀

隨著應(yīng)用觸摸屏的大屏幕液晶顯示器的出現(xiàn)，多功能顯示器在飛機(jī)座艙所承擔(dān)的任務(wù)也越來越復(fù)雜多樣，符合人機(jī)功效要求的操作界面設(shè)計變得尤為重要。座艙顯示系統(tǒng)需要以飛行員為中心，具備高效友好的操作界面。為滿足合理化觸摸屏顯示界面設(shè)計的需求，本文所描述的軟件從觸摸界面的友好高效性以及觸摸手勢的合理性兩方面對軟件進(jìn)行設(shè)計，通過采集多個樣本，旨在得出最合適的觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計方案。本文中以2560*1024分辨率為例，設(shè)計測試方案。

1 觸摸精度測試功能實現(xiàn)方法

該功能的實現(xiàn)旨在得出虛擬按鍵最佳尺寸，以減少誤操作，提高操作效能。

1.1 畫面顯示方案

如圖1，將顯示器顯示畫面等分成18個有效顯示面積，在每個有效顯示面積的中心區(qū)域畫一個正方形，正方形的邊長是可變的。

其中每個正方形的中心坐標(biāo)為固定的，以屏幕左上角為坐標(biāo)（0，0）點，18個正方形的中心坐標(biāo)依次為：

第一排由左到右每個正方形的中心X坐標(biāo)為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坐標(biāo)為1024/6。

第二排由左到右每個正方形的中心X坐標(biāo)同第一排，Y坐標(biāo)為1024/6+1024/3。

第三排由左到右每個正方形的中心X坐標(biāo)同第一排，Y坐標(biāo)為1024/6+2*1024/3。

如圖1所示為實際畫面效果，左上角為開始測試按鍵，右上角為結(jié)束測試按鍵，正方形默認(rèn)邊長為65像素。

1.2 輸出需求

（1）能夠輸出每個觸控點的位置坐標(biāo)，該坐標(biāo)是基于其所在區(qū)域的中心點為原點

（2）一次操作（從點擊開始到最終點擊結(jié)束，為一次操作）結(jié)束后，該軟件能夠按順序輸出對同一個按鍵的點擊坐標(biāo)（x，y），單位為像素;

（3）計算輸出均值（Erx，Ery），單位為像素，再將單位轉(zhuǎn)換成毫米同時輸出;

（4）分別以像素和毫米為單位輸出均方差（Srx，Sry）;

（5）找出每組數(shù)據(jù)中的的粗大數(shù)據(jù)并輸出;

（6）去除粗大數(shù)據(jù)后再按照步驟 （2）一（4）直到?jīng)]有粗大數(shù)據(jù)為止，分別以像素和毫米為單位輸出最終的均值、均方差。

1.3 算法設(shè)計

首先點擊開始測試按鍵，以點擊第1行第1個方形50次，第2行第2個方形20次為例，點擊結(jié)束后，點擊結(jié)束測試按鍵，此時可以查看超級終端串口打印數(shù)據(jù)如下格式：

默認(rèn)輸出的數(shù)據(jù)為：

第1方形：

觸摸點與中心坐標(biāo)差值：第1次（X1，Y1），第2次（X2，Y2）……第50次（X50，Y50）

第2方形：

此區(qū)域無觸摸

第3方形：

此區(qū)域無觸摸。

第8方形：

觸摸點與中心坐標(biāo)差值：第1次（X1，Y1），第2次（X2，Y2）·……第20次（X20，Y20）

第18方形：

此區(qū)域無觸摸

因條件而異輸出的數(shù)據(jù)為：

（1）若坐標(biāo)值與均值之差大于3倍方差，將當(dāng)前點標(biāo)記為粗大數(shù)據(jù)并選擇偏差最大的數(shù)據(jù)輸出其標(biāo)號以及坐標(biāo)點;

（2）計算當(dāng)前均值以及方差并以像素和毫米為單位分別輸出;

（3）舍棄偏差最大的粗大數(shù)據(jù)并在留下的數(shù)據(jù)中作（1）、（2）處理，直到無粗大數(shù)據(jù)為止;

（4）分別以像素和毫米為單位輸出最終的均值和方差

若有粗大數(shù)據(jù)，粗大數(shù)據(jù)可以為多個，粗大數(shù)據(jù)輸出格式為：

X粗大數(shù)據(jù)為：X：××X平均：××像素（××mm）X均方差：××像素（××MM）

X最終的均值：××像素（××m m），均方差：××像素（××mm）

若無粗大數(shù)據(jù)，輸出X無粗大數(shù)據(jù)，Y同X。

1.4 試驗方法

選取多名測試人員進(jìn)行測試。以一個測試人員為例，對18個按鍵每個按鍵觸發(fā)50次。再通過預(yù)留接口修改按鍵大小，在不同的按鍵尺寸下再執(zhí)行測試。匯總不同尺寸按鍵下測試樣本中粗大數(shù)據(jù)的數(shù)量，最終選擇粗大數(shù)據(jù)最少的，將其按鍵尺寸確定為最合理尺寸，最大程度提高操作有效性。

多人參與測試是為了考慮到不同人的操作習(xí)慣，最終結(jié)論遵從少數(shù)服從多數(shù)原則。通過該測試方法，可得出按鍵最佳尺寸。

2 間隔測試功能實現(xiàn)方法

該功能的實現(xiàn)旨在得出軟鍵盤的最佳按鍵間隔以及軟鍵盤最佳彈出位置，以減少誤操作，提高操作效能。畫面設(shè)計過程中類似問題可參考該功能實現(xiàn)方法。

2.1 畫面顯示方案

繪制一個小鍵盤如圖2所示。

（1）按鍵大小可調(diào)，設(shè)定為s×smm，默認(rèn)為13mm×13mm;

（2）兩個按鍵之間間距為n，n可變，默認(rèn)為4mm;

（3）13mm×64mm部分為顯示區(qū)域，該區(qū)域的大小隨著按鍵的大小以及按鍵之間距離的大小變化而變化，smm×（4×s+3×n）mm;

（4）顯示區(qū)域距第一排按鍵的距離為4mm該距離與n一致，隨n變化而變化;

（5）小鍵盤邊框與相鄰按鍵之間的距離為5mm;小鍵盤上邊框與顯示區(qū)域上邊沿距離為5nmi;小鍵盤左邊框與顯示區(qū)域左邊沿距離為5mm;小鍵盤右邊框與顯示區(qū)域右邊沿距離為5mm;

（6）在小鍵盤各個按鍵上顯示如圖所示的數(shù)字、字符和漢字;

（7）該鍵盤可以移動;

（8）能夠給出該鍵盤所在位置，以及每個鍵之間的間隔距離，按鍵的大小。

實際繪制效果如圖3所示。

2.2 輸出需求

按開始鍵，開始測試，按結(jié)束鍵，結(jié)束一次測試。顯示窗口可以顯示每次按壓區(qū)域所對應(yīng)的數(shù)字，測試結(jié)束后，在后臺輸出內(nèi)容如下：

（1）按照按鍵號輸出位置坐標(biāo)，該位置是以每個按鍵中心為原點的（x，y）值;

（2）計算輸出均值（Erx，Ery），單位為像素，再將單位轉(zhuǎn)換成毫米同時輸出;

（3）分別以像素和毫米為單位輸出均方差（Srx，Sry）;

（4）找出每組數(shù)據(jù)中的的粗大數(shù)據(jù)并輸出;

（5）去除出大數(shù)據(jù)后再按照步驟（2）～（4）直到?jīng)]有粗大數(shù)據(jù)為止，分別以像素和毫米為單位輸出最終的均值、均方差。

2.3 算法設(shè)計

首先點擊開始按鍵，以點擊按鍵"7"50次，按鍵“8”50次為例，點擊結(jié)束按鍵后，查看超級終端串口打印數(shù)據(jù)如下格式：

默認(rèn)輸出的數(shù)據(jù)為：

第1號按鍵：

觸摸點與小鍵盤按鍵中心坐標(biāo)的差值：第1次（X1，Y1），第2次（X2，Y2）…….第50次（X50，Y50）

第2號按鍵：

觸摸點與小鍵盤按鍵中心坐標(biāo)的差值：第1次（X1，Y1），第2次（X2，Y2）…….第50次（X50，Y50）

第3號按鍵：

此區(qū)域無觸摸。

第16號按鍵：

此區(qū)域無觸摸。

因條件而異輸出的數(shù)據(jù)為：

（1）若坐標(biāo)值與均值之差大于3倍方差，將當(dāng)前點標(biāo)記為粗大數(shù)據(jù)并選擇偏差最大的數(shù)據(jù)輸出其標(biāo)號以及坐標(biāo)點;

（2）計算當(dāng)前均值以及方差并以像素和毫米為單位分別輸出;

（3）舍棄偏差最大的粗大數(shù)據(jù)并在留下的數(shù)據(jù)中作（1）、（2）處理，直到無粗大數(shù)據(jù)為止;

（4）分別以像素和毫米為單位輸出最終的均值和方差。

若有粗大數(shù)據(jù)，粗大數(shù)據(jù)可以為多個，粗大數(shù)據(jù)輸出格式為：

X粗大數(shù)據(jù)為：X：××X平均：××像素（××mm）X均方差：××像素（××mm）

X最終的均值：××像素（××mm），均方差：××像素（××mm）

若無粗大數(shù)據(jù)，輸出X無粗大數(shù)據(jù)，Y同X。

2.4 試驗方法

選取精度測試所得到的最佳按鍵尺寸，挑選多個人員，每人操作如下：

（1）連續(xù)分別點擊標(biāo)號為“1”-“9”的按鍵各50次，輸出結(jié)果作為樣本，記錄每個按鍵所出現(xiàn)的粗大數(shù)據(jù)個數(shù);

（2）根據(jù)預(yù)先制定好的測試計劃通過預(yù)留接口多次修改軟鍵盤按鍵間隔，然后執(zhí)行步驟（1）;

（3）匯總在不同按鍵間隔下的每個按鍵粗大數(shù)據(jù)個數(shù)，取粗大數(shù)據(jù)最少的樣本，其按鍵間隔作為最合適間隔。

（4）將軟鍵盤拖拽至屏幕不同位置，依次執(zhí)行（1）到（3）步驟。取粗大數(shù)據(jù)最少的樣本，軟鍵盤所在位置作為最佳位置。

多人參與測試是為了考慮到不同人的操作習(xí)慣，最終結(jié)論遵從少數(shù)服從多數(shù)原則。通過該測試方法，可得出軟鍵盤的最佳按鍵間隔以及最合適彈出位置。

3 觸摸手勢測試實現(xiàn)方法

該功能的實現(xiàn)旨在得出軟鍵盤的最佳單擊有效時間、長按有效時間、拖拽有效距離，以減少誤操作，提高操作效能。

3.1 畫面顯示方案

畫面設(shè)置三個控制按鍵，開始、輸出、清除。點擊開始按鍵，可執(zhí)行觸摸操作，操作執(zhí)行完成后點擊輸出按鍵，在后臺輸出每個獨立操作的詳細(xì)信息，點擊清除按鍵，清除本次操作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

開始測試后，測試人員的觸摸操作可分為四種：

（1）無操作，屏幕上不顯示任何觸摸操作標(biāo)識，只顯示本次操作時間以及開始點和結(jié)束點之間的坐標(biāo)偏移量;

（2）單擊操作，屏幕上以結(jié)束點為幾何中心，繪制65*65的白色填充矩形，同時顯示本次操作時間以及開始點和結(jié)束點之間的坐標(biāo)偏移量;

（3）長按操作，屏幕上以結(jié)束點為幾何中心，繪制65*65的綠色填充矩形，同時顯示本次操作時間以及開始點和結(jié)束點之間的坐標(biāo)偏移量;

（4）拖拽操作，屏幕上分別以開始點和結(jié)束點為幾何中心，繪制兩個65*65的綠色填充矩形，拖拽軌跡顯示為綠色實體線條，同時顯示本次操作時間以及開始點和結(jié)束點之間的坐標(biāo)偏移量。

（5）如圖4所示，當(dāng)前已執(zhí)行的操作有：3次單擊，5次長按，最近一次為拖拽操作，操作數(shù)據(jù)顯示在屏幕中心。

3.2 輸出需求

點擊輸出按鍵后，后臺輸出本次執(zhí)行的各類操作信息，具體格式為：

動作：拖拽/單擊/長按，第××次，起始點（X1，Y1），結(jié)束點（X2，Y2），平移距離（X2-X1，Y2-Y1），執(zhí)行時間：××毫秒。

3.3 算法設(shè)計

if（（橫向拖拽距離>Distance）‖（（縱向拖拽距離>Distance））

{

判定當(dāng)前動作為拖拽

}

else

{

if（（開始點與結(jié)束點時間差>=單擊有效時間）&&（開始點與結(jié)束點時間差<=長按有效時間））

{

判定當(dāng)前動作為單擊

}

else if（開始點與結(jié)束點時間差>長按有效時間）

{

判定當(dāng)前動作為長按

}

}

3.4 試驗方法

單擊有效時間、長按有效時間以及拖拽有效距離可通過預(yù)留接口修改。

挑選多名測試人員進(jìn)行測試。以一個測試人員為例，首先分別選取一個單擊有效時間、一個長按有效時間、一個拖拽有效距離，設(shè)置成功后。要求測試人員分別執(zhí)行50次單擊操作、50次長按操作、50次拖拽操作。操作完成后，通過后臺輸出的結(jié)果計算單擊成功率、長按成功率以及拖拽成功率，并記錄。根據(jù)預(yù)先的測試計劃對單擊有效時間、長按有效時間以及拖拽有效距離進(jìn)行修改，再次執(zhí)行以上操作，得出在不同控制條件下的三種操作成功率，經(jīng)篩選后，分別選擇成功率最高的那一組記錄，最終得出最恰當(dāng)?shù)膯螕粲行r間、長按有效時間、拖拽有效距離。

挑選不同的測試人員根據(jù)測試計劃進(jìn)行測試，最佳結(jié)果按少數(shù)服從多數(shù)原則得出。

4 預(yù)留接口以及默認(rèn)值

預(yù)留接口見表1。可通過在后臺修改相應(yīng)接口所表示的數(shù)據(jù)量，以滿足多種情況下的測試需求。

參考文獻(xiàn)

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