第三章-2人的视觉特性(8)
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HUNAN
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• 色觉是一种复杂的生理心理现象。人们能感受到
达各种不同的颜色，是由于可见光中不同波长的
光线作用于人眼视网膜上，并在大脑中引起主观 印象的缘故 • 一种颜色可以由一种波长光线作用而引起，也可 由红、绿蓝三原色适当混合成 • 色觉视野：不同的颜色，对人眼的刺激不同，所 以视野也不同
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
3
Leabharlann Baidu
引子：
安全人机 工程学
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人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
4
问题3？ 有哪些环境因素影响人的效 率和行为以及如何影响？人 机系统不是孤立存在的，不 仅机受环境影响，人亦同。 环境因素包括温度、湿度、 噪声、照明、加速、振动等。
安全人机 工程学
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3）视觉刺激
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
安全人机 工程学
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3）视觉刺激
• 眼能感受到的电磁波长为380-780毫微米的可见
光。一般光源发出的光包含多种波长，称为多
1、视觉的基本概念
2、视觉的基本参数 3、视觉特征 4、视觉损伤与视觉疲劳 5、视觉的运动规律
1、视觉的基本概念
安全人机 工程学
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1）视觉三要素——视觉物体、光、视觉器官
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安全人机 工程学
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
为100度。
（Ⅲ）有效视野
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① 静视野
• 在视野边缘上，人只能模糊的看到有无物体存在， 但辨不清其详细形状。能够清楚辨认物体形状的视
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人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
③ 动视野：头部固定而自由转动眼球时的可见范围。
在人的三种视野中，注视范围最小，动视野 范围最大。一般以静视野为依据设计视觉显示器 等有关部件，以减少人眼的疲劳
（Ⅰ）垂直面视野
• 垂直面内的静视野最大范围角度
为120°，以视水平线为准，最 大仰、俯角分别为50°、70° • 一般状态下站立时自然视线低于 水平线10°，坐着时低于15°
互补色
• 色环上面相对的颜色称为互补色，一对互 补色相结合，效果对比非常强烈，容易对 人的视觉产生刺激，让人感到不安定。红 配绿就是超级经典的互补色，尽量不要大 面积使用。在PPT中字体尽量不要选用和底 色互补的颜色，这样会过于扎眼。这种强 烈对比的效果，仅限于用在局部的强调。
2
问题1？ 在设计人机系统时如何做到 以人为本？需考虑人的特性 和能力，以及人受机器、作 业和环境条件的限制的原因。
引子：
安全人机 工程学
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问题2？
人机系统中操纵人员是如何与机 进行交互？人通过感觉器官获取 来自机器的信息，了解其意义予 以解析并作出决策，然后通过控 制器官给出反应而改变机的状态。 机器随即发出新的信息，如此重 复不断。
光圈
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
• 晶状体相当于透镜，使影像落在视网膜上
• 视网膜相当于感光胶片
• 由于黄斑区甚小，即时看清看细只是很小的区域，
通过眼球周围肌肉转动眼球，使被视对象不同部位 的影像迅速依次落在黄斑区，才看清被视物体 较 大的范围，这个过程叫做目光巡视
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虹膜及瞳孔
• 虹膜是环绕在瞳孔四周有色 彩的部分，它的颜色完全由 父母遗传而来，因人而异。
虹膜内环状的括约肌能够控
制眼球中心瞳孔的大小，而 通过调节瞳孔的大小，虹膜 可以控制进入眼睛光线的强 弱，以避免光线太强，同时
又使得我们在阴暗处也能看
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视觉器官：眼球
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人眼的构造
安全人机 工程学
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人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
安全人机 工程学
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如安全装置、防护装置、危险区域设计、安全标志 与警示等
机： 人因对系统不良影响与作用可导致事故，为避免人
对机的不利影响进行人员教育与培训、作业方法、应急装 置的安全性设计、组织管理等
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第三章主线
第二、三、四章都是研究人的特性，包括：
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
安全人机 工程学
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• 人眼对白色视野最大，对黄、蓝、红色依次减 小，而对绿色视野最小。
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人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
1 视力 能够分辨的最小物体的视角
3）视野
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视野一般以角度表示，可分为：
①静视野：头部固定，眼球静止不动状态下自然可 见的范围 ②注视野：头部固定，而转动眼球注视某一中心点 时所见的范围
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
色光，人眼可分辨的光色约有120多种。 • 强度效应是指光的刺激强度只有达到一定强度 才能引起视感觉的特性。人眼能够感受的光的 强度从几个勒克司到10000勒克司。
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色 盲 测 定 图
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12色相环
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举
例
备
注
安装最小部件 （表· 电子元件） 安装收音机、 电视机
完全坐着，部 分地依靠视觉 辅助手段 坐着或站着
40～60
中等粗活
粗 活
印刷机、钻井机、 50以下 机床旁工作 包装、粗磨 50～150
至80
30～250
坐着或站着
多为站着
远 看
黑板、开汽车
150以上
250以上
坐着或站着
5）色 觉视野
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• 视网膜是眼睛的感光装置，有两种细胞分别叫做视
杆细胞和视锥细胞。视杆细胞负责昏暗光线下的视 物，而视锥细胞则负责处理色彩和细节。 • 在视网膜黄斑部位的中央凹区，几乎只有视锥细胞。 这一区域有很高的空间分辨能力和色觉，对于视觉 最为重要。中央凹以外区域，两种细胞兼有，离中 央凹越远视杆细胞越多，视锥细胞则越少。
• 视角与观察距离及被观察物体的两端点间的直线距
离有如下关系：
式中：
D 2arctg 2L
a—视角，用（1/ˊ）表示，即（1/60°） D—被观察物体两端点间的直线距离； L—眼睛至被观察物体间的距离。
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2）视力
• 眼睛能分辨被看物体最近两点的视角，称为临界 视角 • 视力是表征人眼对物体细部识别能力的一个生理 尺度，以最小视角的倒数表示： • 检查人眼视力的标准规定，最小视角为1时视力等 于1.0，此时视力为正常。
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思考：
1
人的特性有哪些？（结构/功能/心理） 人感知功能的特性？（视、听、触觉） 人功能输出特性？（生物力学/疲劳） 人感知、功能输出过程中的心理特性？
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
5
2
3
4
6
得清楚。此外还有利于远近 不同物体的对焦。
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瞳孔正常
瞳孔放大
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2）视觉机制
• 虹膜据光线强弱调节瞳孔大小，相当于相机的可调
2、视觉的基本参数
1）视角
2）视力 3）视野
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4）视距
5）色觉
衡量视觉机能的参数
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1）视角
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• 视角是由瞳孔中心到被观察物体两端所张开的角度。
① 静视野
• 在很松弛的状态时站和坐着的自
然视线偏离标准线分别为30°和 38° • 观看展示物的最佳视区在低于标 准视线30°的区域里
（Ⅱ）水平面视野
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① 静视野
• 在水平面内双眼总的最大视野是200度，就单眼 而言，以视中心线为准，向内侧为60度，向外侧
第三章
安全人机 工程学
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人的生理心理因素及生物力学特性
内容：
第一节 人的生理因素与安全 第二节 人的心理因素与安全 第三节 人体生物力学特性 第四节 疲劳与恢复
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
7
安全人机 工程学
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人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
• 视距过远或过近都会影响认读的速度和准确性，
而且观察距离与工作的精确程度密切相关，因而 应根据具体任务的要求来选择最佳的视距。
表3 －3
任务要求
最精细 的工作 精细工作
几种工作视距的推荐值
视距离 （cm） 12～25 25～35 （多为 30～32） 固定视野 直径(cm) 20～40
野为有效视野。
• 静视野的有效视野是以视中心线为轴，上30度，下
40度，左右各为15度～20度；其中在中心3度以内
为最佳视野区。
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4）视距
• 视距是指人在控制系统中正常的观察距离。 • 观察各种显示仪表时，若视距过远或过近，对认 读速度和准确性都不利，一般应根据观察物体的 大小和形状在380～760mm之间选择最佳视距。
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1
主讲教师： 刘爱群 副教授 湖南工学院 安全与环境工程学院
引子：
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人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
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第一节 人的生理因素与安全
一.
二. 三.
感觉和知觉的定义及特征
视觉机能及其特征 听觉机能及其特征
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
8
四.
五.
其他感觉机能及其特征
人的反应时间
回忆！
人与机交互
人：研究人的感知特性 信息输入 信息处理 机：研究机的操纵装置 人：研究信息处理中人的生理心理特性 机：研究信息处理与传递的可靠性等 人：研究输出时生理心理生物力学特性 机：研究机的显示装置
生理、心理及功能特性等
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10
本章主线：
第三章：主要研究的是信息交互过程中的人 的生理、心理特性、功能特性
二. 视觉机能及其特征
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内容：
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课 程 体 系 框 架
信息输出 研从 究安 人全 机角 关度 系
功能匹配：人与机的功能特性及合理分配 人机合理匹配
平面与空间尺寸、布局等，如：显示与 尺寸匹配：操纵装置大小的设计、工作空间与工作
岗位设计等 环境匹配：研究工作场所与作业环境 人：为避免机对人造成伤害进行进行安全性设计： 人与机的 相互影响
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• 色觉是一种复杂的生理心理现象。人们能感受到
达各种不同的颜色，是由于可见光中不同波长的
光线作用于人眼视网膜上，并在大脑中引起主观 印象的缘故 • 一种颜色可以由一种波长光线作用而引起，也可 由红、绿蓝三原色适当混合成 • 色觉视野：不同的颜色，对人眼的刺激不同，所 以视野也不同
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问题3？ 有哪些环境因素影响人的效 率和行为以及如何影响？人 机系统不是孤立存在的，不 仅机受环境影响，人亦同。 环境因素包括温度、湿度、 噪声、照明、加速、振动等。
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3）视觉刺激
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3）视觉刺激
• 眼能感受到的电磁波长为380-780毫微米的可见
光。一般光源发出的光包含多种波长，称为多
1、视觉的基本概念
2、视觉的基本参数 3、视觉特征 4、视觉损伤与视觉疲劳 5、视觉的运动规律
1、视觉的基本概念
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1）视觉三要素——视觉物体、光、视觉器官
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为100度。
（Ⅲ）有效视野
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① 静视野
• 在视野边缘上，人只能模糊的看到有无物体存在， 但辨不清其详细形状。能够清楚辨认物体形状的视
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人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
③ 动视野：头部固定而自由转动眼球时的可见范围。
在人的三种视野中，注视范围最小，动视野 范围最大。一般以静视野为依据设计视觉显示器 等有关部件，以减少人眼的疲劳
（Ⅰ）垂直面视野
• 垂直面内的静视野最大范围角度
为120°，以视水平线为准，最 大仰、俯角分别为50°、70° • 一般状态下站立时自然视线低于 水平线10°，坐着时低于15°
互补色
• 色环上面相对的颜色称为互补色，一对互 补色相结合，效果对比非常强烈，容易对 人的视觉产生刺激，让人感到不安定。红 配绿就是超级经典的互补色，尽量不要大 面积使用。在PPT中字体尽量不要选用和底 色互补的颜色，这样会过于扎眼。这种强 烈对比的效果，仅限于用在局部的强调。
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问题1？ 在设计人机系统时如何做到 以人为本？需考虑人的特性 和能力，以及人受机器、作 业和环境条件的限制的原因。
引子：
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问题2？
人机系统中操纵人员是如何与机 进行交互？人通过感觉器官获取 来自机器的信息，了解其意义予 以解析并作出决策，然后通过控 制器官给出反应而改变机的状态。 机器随即发出新的信息，如此重 复不断。
光圈
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• 晶状体相当于透镜，使影像落在视网膜上
• 视网膜相当于感光胶片
• 由于黄斑区甚小，即时看清看细只是很小的区域，
通过眼球周围肌肉转动眼球，使被视对象不同部位 的影像迅速依次落在黄斑区，才看清被视物体 较 大的范围，这个过程叫做目光巡视
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
虹膜及瞳孔
• 虹膜是环绕在瞳孔四周有色 彩的部分，它的颜色完全由 父母遗传而来，因人而异。
虹膜内环状的括约肌能够控
制眼球中心瞳孔的大小，而 通过调节瞳孔的大小，虹膜 可以控制进入眼睛光线的强 弱，以避免光线太强，同时
又使得我们在阴暗处也能看
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视觉器官：眼球
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如安全装置、防护装置、危险区域设计、安全标志 与警示等
机： 人因对系统不良影响与作用可导致事故，为避免人
对机的不利影响进行人员教育与培训、作业方法、应急装 置的安全性设计、组织管理等
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第二、三、四章都是研究人的特性，包括：
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• 人眼对白色视野最大，对黄、蓝、红色依次减 小，而对绿色视野最小。
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1 视力 能够分辨的最小物体的视角
3）视野
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视野一般以角度表示，可分为：
①静视野：头部固定，眼球静止不动状态下自然可 见的范围 ②注视野：头部固定，而转动眼球注视某一中心点 时所见的范围
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色光，人眼可分辨的光色约有120多种。 • 强度效应是指光的刺激强度只有达到一定强度 才能引起视感觉的特性。人眼能够感受的光的 强度从几个勒克司到10000勒克司。
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色 盲 测 定 图
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12色相环
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举
例
备
注
安装最小部件 （表· 电子元件） 安装收音机、 电视机
完全坐着，部 分地依靠视觉 辅助手段 坐着或站着
40～60
中等粗活
粗 活
印刷机、钻井机、 50以下 机床旁工作 包装、粗磨 50～150
至80
30～250
坐着或站着
多为站着
远 看
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150以上
250以上
坐着或站着
5）色 觉视野
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• 视网膜是眼睛的感光装置，有两种细胞分别叫做视
杆细胞和视锥细胞。视杆细胞负责昏暗光线下的视 物，而视锥细胞则负责处理色彩和细节。 • 在视网膜黄斑部位的中央凹区，几乎只有视锥细胞。 这一区域有很高的空间分辨能力和色觉，对于视觉 最为重要。中央凹以外区域，两种细胞兼有，离中 央凹越远视杆细胞越多，视锥细胞则越少。
• 视角与观察距离及被观察物体的两端点间的直线距
离有如下关系：
式中：
D 2arctg 2L
a—视角，用（1/ˊ）表示，即（1/60°） D—被观察物体两端点间的直线距离； L—眼睛至被观察物体间的距离。
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2）视力
• 眼睛能分辨被看物体最近两点的视角，称为临界 视角 • 视力是表征人眼对物体细部识别能力的一个生理 尺度，以最小视角的倒数表示： • 检查人眼视力的标准规定，最小视角为1时视力等 于1.0，此时视力为正常。
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思考：
1
人的特性有哪些？（结构/功能/心理） 人感知功能的特性？（视、听、触觉） 人功能输出特性？（生物力学/疲劳） 人感知、功能输出过程中的心理特性？
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5
2
3
4
6
得清楚。此外还有利于远近 不同物体的对焦。
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瞳孔正常
瞳孔放大
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2）视觉机制
• 虹膜据光线强弱调节瞳孔大小，相当于相机的可调
2、视觉的基本参数
1）视角
2）视力 3）视野
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4）视距
5）色觉
衡量视觉机能的参数
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1）视角
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• 视角是由瞳孔中心到被观察物体两端所张开的角度。
① 静视野
• 在很松弛的状态时站和坐着的自
然视线偏离标准线分别为30°和 38° • 观看展示物的最佳视区在低于标 准视线30°的区域里
（Ⅱ）水平面视野
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① 静视野
• 在水平面内双眼总的最大视野是200度，就单眼 而言，以视中心线为准，向内侧为60度，向外侧
第三章
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内容：
第一节 人的生理因素与安全 第二节 人的心理因素与安全 第三节 人体生物力学特性 第四节 疲劳与恢复
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• 视距过远或过近都会影响认读的速度和准确性，
而且观察距离与工作的精确程度密切相关，因而 应根据具体任务的要求来选择最佳的视距。
表3 －3
任务要求
最精细 的工作 精细工作
几种工作视距的推荐值
视距离 （cm） 12～25 25～35 （多为 30～32） 固定视野 直径(cm) 20～40
野为有效视野。
• 静视野的有效视野是以视中心线为轴，上30度，下
40度，左右各为15度～20度；其中在中心3度以内
为最佳视野区。
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4）视距
• 视距是指人在控制系统中正常的观察距离。 • 观察各种显示仪表时，若视距过远或过近，对认 读速度和准确性都不利，一般应根据观察物体的 大小和形状在380～760mm之间选择最佳视距。
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1
主讲教师： 刘爱群 副教授 湖南工学院 安全与环境工程学院
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第一节 人的生理因素与安全
一.
二. 三.
感觉和知觉的定义及特征
视觉机能及其特征 听觉机能及其特征
人 的 生 理 心 理 第 及 三 生 章 物 力 学 特 性
8
四.
五.
其他感觉机能及其特征
人的反应时间
回忆！
人与机交互
人：研究人的感知特性 信息输入 信息处理 机：研究机的操纵装置 人：研究信息处理中人的生理心理特性 机：研究信息处理与传递的可靠性等 人：研究输出时生理心理生物力学特性 机：研究机的显示装置
生理、心理及功能特性等
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本章主线：
第三章：主要研究的是信息交互过程中的人 的生理、心理特性、功能特性
二. 视觉机能及其特征
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内容：
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课 程 体 系 框 架
信息输出 研从 究安 人全 机角 关度 系
功能匹配：人与机的功能特性及合理分配 人机合理匹配
平面与空间尺寸、布局等，如：显示与 尺寸匹配：操纵装置大小的设计、工作空间与工作
岗位设计等 环境匹配：研究工作场所与作业环境 人：为避免机对人造成伤害进行进行安全性设计： 人与机的 相互影响