第3章人体感知与运动特征
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第3章 人体感知与信息处理
西安建筑科技大学
主要内容
1.人在系统中的功能 2.视觉机能及其特征 3.听觉机能及其特征 4.其他感觉机能及其特征 5.人的信息处理系统 6.课后练习
人是系统中的重要“环节”
把操作者作为人机系统中的一个“环节”来 研究，人与外界发生联系的主要是三个子系统， 即感觉系统、神经系统、运动系统见图3-1。
按标准规定，人站在离视力检查表5m远处观看表 中第十行“E”字，若能分辨清楚，视力为1.0即视 力正常，此时的临界视角=1´。
视角与视力（三）
视野与视距（一）
视野是指人的头部和眼球固定不动的情况下， 眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常 以角度来表示。
视野的大小和形状与视网膜上感觉细胞的分布 状况有关，可以用视野计来测定视野的范围。正常 人两眼的视野：
视觉机能
• 视角与视力 • 视野与视距 • 中央视觉和周围视觉 • 双眼视觉和立体视觉 • 色觉与色视野 • 暗适应与明适应
视角与视力（一）
视角是确定被看物尺寸范围的两端点光线射入 眼球的相交角度如右图（由瞳孔中心到观察对象两 端所张开的角度）。
视角的大小与观察距离及被看物体上两端点的 直线距离有关，可用下式表示：
人是系统中的重要“环节”
人的感知与反应机能
1. 反射弧（反射的生理结构基础）
反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形成.
反射活动的全部结构组成反射弧；反射弧具有五个基
本环节，即感受器
wk.baidu.com
传入神经元 中间神经元
传出神经元
放应器。见图3-2（a）。
人的感知与反应机能
图3-2反射弧和信息链
人的感知与反应机能
视觉的适宜刺激是光。人的两眼可以感受到 的光波只占整个电磁光谱的一小部分，其波长为 380～780nm，见图3-3。
视觉刺激
可见光的范围：380∽780nm
3.2.2 视觉系统
视觉系统由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动 组成。见图3-4 。
眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为21～25mm 的球体，其基本构造与照相机类似，见图3-5 。
水平视野
垂直视野
水平视野
双眼视区大约在左 右60°以内的区域。在 标准视线左右各 10°~20° 视 野 内 可 以 辨别字。在标准视线左 右 各 5°~30° 视 野 内 可以辨别字母，在标准 视 线 右 30°~60° 范 围 是颜色视野，人最敏锐 的视力是在标准视线两 侧各10°的视野内。
垂直视野 最大视区为水平线上 方50°，下方70°，在一 般状态下，站立时自然视 线低于水平线100，坐着时 低于水平线150；在很松弛 的状态中，站着和坐着的 自然视线偏离标准线分别 为300和380。观看展示物 的最佳视区在低于标准视 线300的区域里。
传递比较复杂或抽象的信息 传递比较长或需要延迟的信息 传递的信息以后还要引用 传递的信息与空间方位、空间位置有关…… 传递比较简单的信息 传递比较短或无需延迟的信息 传递的信息以后不需要引用 传递的信息与时间有关……
传递非常简明的、要求快速传递的信息 经常要用手接触机器或装置的场合 其他感觉通道已经过载的场合……
精细工 作
中等粗 活
粗活
远看
举例
安装最小部件 （表、电子元
件） 安装收音机、
电视机
在印刷机、钻 井机床旁工作
视距离(眼 固 定 视
至视觉对象) 野 直 径
单位cm
单位cm
12~25
20~40
25~35 50以下
40~60 至80
备注
完全坐着，部分地 依靠视觉辅助手段 （小型放大镜、显 微镜）
坐着或站着
视野与视距（二）
视距是指人在操作系统中正常的观察距离。一 般操作的视距范围在38~76cm之间。
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3一2几种工作任务的视距的推荐值。
不同工作任务视距的推荐值
任务要 求
最精细 的工作
2. 信息链 人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程
形成信息链。见图3-2（b）。
感觉通道与适用的信息
人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道（80% ）、听觉通道（14%）和触觉和其他通道（6%）。其适 用场合参阅表3-1。
不同感觉通道的适用场合
感觉 通道
视觉 通道
听觉 通道
触觉 通道
适用场合
双眼视觉和立体视觉（一）
当用单眼视物时，只能看到物体的平面，即只能 看到物体的高度和宽度。若用双眼视物时，具有分 辨物体深浅、远近等相对位置的能力，形成所谓立 体视觉。
视网膜最外层细胞包括视杆细胞和视锥细胞，它 们是接受信息的主要细胞。如表B1。
数字
左视野
视觉系统
文字
右视野
处理文字的能力较强
处理数字的能力较强
视觉系统：眼球结构
人 眼 是 直 径 为
的 球 体
21~25mm
视觉系统：眼睛结构示意图
视觉系统：视网膜
视网膜由三层神经细胞组成，最外层是最重要 的，其中包括视杆细胞和视锥细胞，他们是接受信 息的主要细胞。
视觉机能及其特征
• 视觉概述 • 视觉刺激 • 视觉系统
• 视觉概述
• 视觉机能 • 视觉特征
视觉概述
在人们认知世界的过程中，大约有80%的信息是 通过视觉系统获得的，14%来自耳朵，6%来自其他器 官。因此，视觉系统是人与外界相互联系的最主要 途径。
3.2 视觉机能及其特征
3.2.1 视觉刺激
坐或站
包装、粗磨
50~150 30~250
多为站着
黑板、开汽车 150以上
250…
坐或站
3. 中央视觉和周围视觉
中央视觉（明视觉）—视维细胞（感色能力 强、能清晰分辨物体）。
周围视觉（暗视觉）—视杆细胞（观察空间 范围和正在运动的物体）。
操作者在进行作业时，除要注视操作对象外，还要求 看到周围情况。如果视野很小或缺损，将会对工作效率产 生影响，甚至造成工作事故。因而，在选择车、船驾驶员 时，必须检查其正常视野范围。如果各方面的视野都缩小 10°以内者称为工业盲。
2arctg D
2L
a-视角，用（’）表示，即1/600
D—被看物体上两端点的直线距离； L—眼睛到被看物体的距离。
视角与视力（二）
眼睛能分辨被看物体最近两点的视角，称为临界 视角。
视力是眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺 度，以临界视角的倒数来表示。即：
视力
1 能够分辨的最小物体的视角
西安建筑科技大学
主要内容
1.人在系统中的功能 2.视觉机能及其特征 3.听觉机能及其特征 4.其他感觉机能及其特征 5.人的信息处理系统 6.课后练习
人是系统中的重要“环节”
把操作者作为人机系统中的一个“环节”来 研究，人与外界发生联系的主要是三个子系统， 即感觉系统、神经系统、运动系统见图3-1。
按标准规定，人站在离视力检查表5m远处观看表 中第十行“E”字，若能分辨清楚，视力为1.0即视 力正常，此时的临界视角=1´。
视角与视力（三）
视野与视距（一）
视野是指人的头部和眼球固定不动的情况下， 眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常 以角度来表示。
视野的大小和形状与视网膜上感觉细胞的分布 状况有关，可以用视野计来测定视野的范围。正常 人两眼的视野：
视觉机能
• 视角与视力 • 视野与视距 • 中央视觉和周围视觉 • 双眼视觉和立体视觉 • 色觉与色视野 • 暗适应与明适应
视角与视力（一）
视角是确定被看物尺寸范围的两端点光线射入 眼球的相交角度如右图（由瞳孔中心到观察对象两 端所张开的角度）。
视角的大小与观察距离及被看物体上两端点的 直线距离有关，可用下式表示：
人是系统中的重要“环节”
人的感知与反应机能
1. 反射弧（反射的生理结构基础）
反射是神经系统调节肌体活动的一种基本形成.
反射活动的全部结构组成反射弧；反射弧具有五个基
本环节，即感受器
wk.baidu.com
传入神经元 中间神经元
传出神经元
放应器。见图3-2（a）。
人的感知与反应机能
图3-2反射弧和信息链
人的感知与反应机能
视觉的适宜刺激是光。人的两眼可以感受到 的光波只占整个电磁光谱的一小部分，其波长为 380～780nm，见图3-3。
视觉刺激
可见光的范围：380∽780nm
3.2.2 视觉系统
视觉系统由眼睛、视神经和视觉中枢的共同活动 组成。见图3-4 。
眼睛是视觉的感受器官，人眼是直径为21～25mm 的球体，其基本构造与照相机类似，见图3-5 。
水平视野
垂直视野
水平视野
双眼视区大约在左 右60°以内的区域。在 标准视线左右各 10°~20° 视 野 内 可 以 辨别字。在标准视线左 右 各 5°~30° 视 野 内 可以辨别字母，在标准 视 线 右 30°~60° 范 围 是颜色视野，人最敏锐 的视力是在标准视线两 侧各10°的视野内。
垂直视野 最大视区为水平线上 方50°，下方70°，在一 般状态下，站立时自然视 线低于水平线100，坐着时 低于水平线150；在很松弛 的状态中，站着和坐着的 自然视线偏离标准线分别 为300和380。观看展示物 的最佳视区在低于标准视 线300的区域里。
传递比较复杂或抽象的信息 传递比较长或需要延迟的信息 传递的信息以后还要引用 传递的信息与空间方位、空间位置有关…… 传递比较简单的信息 传递比较短或无需延迟的信息 传递的信息以后不需要引用 传递的信息与时间有关……
传递非常简明的、要求快速传递的信息 经常要用手接触机器或装置的场合 其他感觉通道已经过载的场合……
精细工 作
中等粗 活
粗活
远看
举例
安装最小部件 （表、电子元
件） 安装收音机、
电视机
在印刷机、钻 井机床旁工作
视距离(眼 固 定 视
至视觉对象) 野 直 径
单位cm
单位cm
12~25
20~40
25~35 50以下
40~60 至80
备注
完全坐着，部分地 依靠视觉辅助手段 （小型放大镜、显 微镜）
坐着或站着
视野与视距（二）
视距是指人在操作系统中正常的观察距离。一 般操作的视距范围在38~76cm之间。
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3一2几种工作任务的视距的推荐值。
不同工作任务视距的推荐值
任务要 求
最精细 的工作
2. 信息链 人机系统的信息在人的神经系统中的循环过程
形成信息链。见图3-2（b）。
感觉通道与适用的信息
人机系统中的最常用的感觉通道是视觉通道（80% ）、听觉通道（14%）和触觉和其他通道（6%）。其适 用场合参阅表3-1。
不同感觉通道的适用场合
感觉 通道
视觉 通道
听觉 通道
触觉 通道
适用场合
双眼视觉和立体视觉（一）
当用单眼视物时，只能看到物体的平面，即只能 看到物体的高度和宽度。若用双眼视物时，具有分 辨物体深浅、远近等相对位置的能力，形成所谓立 体视觉。
视网膜最外层细胞包括视杆细胞和视锥细胞，它 们是接受信息的主要细胞。如表B1。
数字
左视野
视觉系统
文字
右视野
处理文字的能力较强
处理数字的能力较强
视觉系统：眼球结构
人 眼 是 直 径 为
的 球 体
21~25mm
视觉系统：眼睛结构示意图
视觉系统：视网膜
视网膜由三层神经细胞组成，最外层是最重要 的，其中包括视杆细胞和视锥细胞，他们是接受信 息的主要细胞。
视觉机能及其特征
• 视觉概述 • 视觉刺激 • 视觉系统
• 视觉概述
• 视觉机能 • 视觉特征
视觉概述
在人们认知世界的过程中，大约有80%的信息是 通过视觉系统获得的，14%来自耳朵，6%来自其他器 官。因此，视觉系统是人与外界相互联系的最主要 途径。
3.2 视觉机能及其特征
3.2.1 视觉刺激
坐或站
包装、粗磨
50~150 30~250
多为站着
黑板、开汽车 150以上
250…
坐或站
3. 中央视觉和周围视觉
中央视觉（明视觉）—视维细胞（感色能力 强、能清晰分辨物体）。
周围视觉（暗视觉）—视杆细胞（观察空间 范围和正在运动的物体）。
操作者在进行作业时，除要注视操作对象外，还要求 看到周围情况。如果视野很小或缺损，将会对工作效率产 生影响，甚至造成工作事故。因而，在选择车、船驾驶员 时，必须检查其正常视野范围。如果各方面的视野都缩小 10°以内者称为工业盲。
2arctg D
2L
a-视角，用（’）表示，即1/600
D—被看物体上两端点的直线距离； L—眼睛到被看物体的距离。
视角与视力（二）
眼睛能分辨被看物体最近两点的视角，称为临界 视角。
视力是眼睛分辨物体细微结构能力的一个生理尺 度，以临界视角的倒数来表示。即：
视力
1 能够分辨的最小物体的视角