CN107391289A - 一种三维笔式交互界面可用性评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种三维笔式交互界面可用性评估方法，属于人机交互领域。包括以下步骤：进行三维交互行为的分解和交互评估指标指标的提取，并建立二者之间的映射；进行评估测试，提取数据，进行计算，获取界面评估单元评估指标的质量值；获取三维笔式交互界面可用性评估结果，并针对模糊评估结果使用层次分析法进行加权求和得到确定评估结果。本发明通过对三维笔式交互行为的分析，充分考虑三维交互过程中的心理、物理等用户行为，给出特征权值，提出了针对三维笔式交互界面的可用性评估方法，具有较好的灵活性和确定性。

Description

一种三维笔式交互界面可用性评估方法

技术领域

本发明属于人机交互领域，尤其涉及一种三维笔式交互界面可用性的评估方法。

背景技术

人与计算机通讯的过程通常被称为人机交互，完成这个过程所依赖的媒介(包括软件和硬件资源)被称为交互界面，它决定了人们使用计算机的方式。交互技术是使用交互设备来执行特定交互任务的方式，例如设定不同的笔势识别来完成相同的“翻页”操作，不同的界面通过算法、实现方法的变化实现各种各样的交互技术，用户可以使用同一种交互设备,采用不同的交互技术来执行同一种交互任务，针对交互界面的可用性评估，即是对此交互界面的交互技术进行评估。对于可用性的概念，一般沿用国际标准化组织(ISO)在其9241Part 11:Guidance on usability标准中所定义的：可用性是指当用户在特定环境中使用产品完成特定任务时，交互过程中的有效性(effectiveness)、交互效率(efficiency)和用户满意(satisfaction)。然而其弊端在于有效性、交互效率仅仅从工效的角度来考量可用性，尚未考虑三维交互由于其大空间和操作复杂性高而导致的用户的不易操作和肢体疲劳，而用户满意度则过于主观，难以量化评估。Koohang(2005)对可用性的概念进行了补充，提出了界面评估的可理解性，是指操作过程中由于交互技术的合理程度导致的用户操作时的不同的思考程度。

近年来随着新型交互技术和交互设备的发展以及教育和游戏对于大空间三维交互的需求，基于笔式或者手柄类的大空间三维交互逐渐兴起。三维交互是为了克服传统交互的二维限制而发展起来的,其目的是在人机之间构造一种自然直观的三维交互环境,将在现实世界中人与环境交互作用的经验尽可能直接移植到人机环境中,并在人机环境中获得类似于或相同于现实世界中交互的真实的三维感受,消除人被动地去适应计算机***所带来的认知负担,增强人机***的整体效率。然而由于大空间三维交互的操作幅度大、用户操作复杂性高、操作空间的三维性、笔式输入的交互通道多等特点，使得对交互界面和用户操作之间的协同性、操作简便性的要求大大提高，致使针对三维交互界面可用性的评估要更加严格并且更加具有挑战性，在这种情况下，针对三维笔式交互的可用性的评估必然是十分必要而且重要的。

交互界面评估的过程大体是：选择评估界面、确定评估指标及其重要性、通过主观评测或数据测量获取各个指标的评估值、获得评估结果。其中可用性评估指标的选取和其值的确定是重中之重，可用性评估指标以及各指标的相对重要性是随着***的不同而改变的。Lecerof和Patem认为，可用性的属性及其属性重要性是随***和使用对象的改变而改变的，很难寻找到一种能够反映所有产品(界面)可用性的指标。针对三维笔式交互的操作复杂性。空间三维性，有必要对其定下专门的适用于三维笔式操作的界面可用性评估指标。

以往基于二维操作的界面可用性评估方法，未考虑到三维交互的大空间交互和用户操作复杂性高等特性。中国专利“一种复杂***人机界面可用性的检测方法”(申请号201410016744.2)提出了一种基于眼动信号的界面评估方法，然而由于眼动信号只提取眼球观察屏幕信息的单一性，不适用于用户操作复杂度高的三维笔式交互本发明基于三维笔式交互特性，并且成本高，需要额外的测量眼动信号的设备来进行界面评估，并且只给出了评估级别，没有针对模糊的结果进一步处理。中国专利“一种基于用户模型的智能手机人机界面可用性评估方法”(申请号201610015371.6)依据眼动信号给出了一种针对智能手机交互界面的可用性评估方法，没有定性和定量给出评估结果，只指出了具体问题。而以往针对三维交互界面的评估手段较少，并且基本是由二维界面评估所移植过来的，未能充分考虑三维交互的特性。层次分析法适用于多目标多因素的复杂体系，引用层次分析法给出确定评估权值，对交互界面评估的模糊结果进行处理，具有良好的有效性和一定的创新性。

发明内容

本发明目的在于提供一种三维笔式交互界面可用性评估方法，提取三维笔式交互数据及其相应评估指标的质量值，实现针对三维笔式交互的界面可用性评估，并能够针对模糊评估结果通过层次分析法给出判断。

本发明采取的技术方案是：包括以下步骤：

步骤一：搭建测试平台，选取所要评估的交互界面，确定并选取界面评估单元；

步骤二：开始测试，划分时间节点，采集三维笔式交互信息数据，提取以下数据：时间t，三维空间位置(x,y,z)，三维空间操作角度(α,β,γ)，操作正确率P，用户肢体动作难度级别V；

步骤三：计算处理步骤二中所提取数据，获取各个界面评估单元四个评估指标交互效率，有效性，可理解性，交互复杂度的质量值；

步骤四：计算处理步骤三中获取的各个界面评估单元的评估指标质量值，进行质量分级，获得三维笔式交互界面可用性评估初步结果；

步骤五：针对步骤四中模糊评估结果，采用层次分析法进行获取上述评估指标重要性权值分别为0.2178，0.1170，0.1832，0.4832，进行重要性加权求和，获得最终评估结果。

本发明步骤一所述的测试平台包括主机和电子笔两个部分：主机由三维定位模块、主机电路、平板电视屏幕或白板组成，其中三维定位模块是核心部分，由三个不在一条直线上的超声传感器构成三维超声定位序列和两个红外传感器，用于接收智能电子笔发射的红外同步信号；电子笔包括微处理器、超声驱动电路、红外驱动电路、加速度陀螺仪、电源模块、语音信号采集电路、蓝牙通信芯片、按键电路组成。

本发明步骤一所述的确定并选取界面评估单元，其步骤如下：所述界面评估单元，通过对所评估界面的基本功能进行分解得到，将所评估界面功能分成两大类：定位和操控。定位功能是指主要依据三维空间位置数据所完成的功能，操控功能是指主要依据三维角度信息和按键等信息针对界面对象进行操控的功能，界面评估单元这里是指依据所评估界面将定位和操控两个功能下分成多个界面基本功能，将节目评估单元分成以下六个：定位功能包括漫游、笔迹书写、笔迹识别三个界面评估单元，操控功能包括点选、旋转、拖动三个界面评估单元。

本发明步骤二所述的开始测试，划分时间节点，包括以下步骤：

测试起始时刻为E₀，界面评估单元起始时刻为S，即任务开始时刻，界面评估单元结束时刻为E₁，即任务结束时刻；

测量时间t＝E₁-S，为界面评估单元的指令动作操作时间，测量时间t’＝S-E₀，为界面评估单元的界面操作对象搜索时间，E₁-E₀为一个界面评估单元评估时间，设六自由度采样周期为T，六自由度坐标为(x,y,z,α,β,γ)，x、y、z为笔沿X、Y、Z轴平移量，α、β、γ为沿X、Y、Z轴旋转角度，提取t’时间内任意两个采样点之间的六自由度变化(△x,△y,△z,△α,△β,△γ)。

本发明步骤三所述的获取四个评估指标质量值，包括以下步骤：

(1)计算交互效率质量值，计算E₀到S内的位置变化矢量δ和S内第n个采样区间之间的位置变化矢量δ_n＝(△x,△y,△z)，计算向量夹角cosε＝δ_nδ/|δ_n||δ|，提取t’内任意两个采样点之间满足的采样区间的个数v，计算O＝vT/t’作为交互效率的质量值；

(2)计算可理解性质量值，计算t’内三维操作角度变化率提取第三维操作角度变化率最大值θ_max，提取t’_n内任意两个采样点之间满足的采样区间的个数u，计算H＝u T/t’作为可理解性的质量值；

(3)计算有效性质量值，测量界面评估单元完成所用次数m_n，计算得到所测量界面评估单元的操作正确率P_n＝1/m_n，m_n大于10次则另P_n＝0，取操作正确率P_n为有效性质量值；

(4)计算交互复杂度质量值，步骤如下：获取指令动作操作时间t内绕三个轴的角度α、β、γ的值，通过计算选出三个值中变化最大的一个值，若此值落在(0,90)之间，则取U＝1，若此值落在[90,180)之间，则取U＝2，若此值落在[180,270)之间，则取U＝3，若此值落在[270,360)之间，则取U＝4，确定所测界面评估单元完成过程中的用户肢体动作难度级别，所述用户肢体动作难度级别，通过子任务完成过程中的用户的操作行为进行确定：若完成过程中需要脚步移动，则用户肢体动作难度级别V＝5；用户肢体动作难度级别不为5的情况下，若完成过程中需要较大幅度的肩关节运动，则用户肢体动作难度级别V＝4；用户肢体动作难度级别不为5或4的情况下，若完成过程中需要较大幅度的肘关节运动，则用户肢体动作难度级别V＝3；用户肢体动作难度级别不为5或4或3的情况下，若完成过程中需要较大幅度的腕关节运动，则用户肢体动作难度级别V＝2；若完成过程中不需要脚步移动和较大幅度的肩关节运动、肘关节运动或腕关节运动，腕关节运动，则得到交互复杂度质量值为UV(1≤UV≤20)。

本发明步骤四所述的获取三维笔式交互界面可用性评估结果，包括以下步骤：

(1)处理交互效率质量值，令交互效率质量值A从0到10代表所测界面评估单元交互效率越来越高，当0≤A≤3时，界面交互效率较差；当4≤A≤6时，界面交互效率适中；当7≤A≤10时，界面交互效率较好；

(2)处理可理解性质量值，令可理解性质量值B从0到10代表所测界面评估单元可理解性越来越好，当0≤B≤3时，界面可理解性较差；当4≤B≤6时，界面可理解性适中；当7≤B≤10时，界面可理解性较好；

(3)处理有效性质量值，令有效性质量值C从0到10代表第n个子任务有效性越来越好，当0≤C≤3时，界面有效性较差；当4≤C≤6时，界面有效性适中；当7≤C≤10时，界面有效性较好；

(4)处理交互复杂度质量值，令交互复杂度质量值D从0到10代表所测界面评估单元交互复杂度越来越高；当0≤D≤3时，界面交互复杂度较低，此评估评估指标属性为较好；当4≤D≤6时，界面交互复杂度适中；当7≤D≤10时，界面交互复杂度较好，此评估评估指标属性为较差；

若四个评估指标属性有至少三个为较好或有两个为较好另两个为适中，则判定所测界面评估单元合格，若有最多一个为较好，则判定为不合格，需要进行改进，其他模糊情况；通过步骤五来判断合格与否。

本发明步骤五所述获得最终评估结果，步骤如下：将模糊评估结果的四个评估指标值进行加权求和，算出0.2178A+0.1170B+0.1831C+0.4832(10-D)的值，若此值落在[7,10]之间，则判定所测界面评估单元合格，否则判定为不合格。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明是针对三维笔式交互，目前交互界面评估方法大多局限于二维交互，未能考虑三维笔式交互的操作复杂性高、输入通道多、用户肢体行为复杂易疲倦等特性，本发明通关充分分析三维交互过程中的用户行为，给出了一种三维笔式交互可用性评估方法。

(2)本发明无需额外数据提取装置，本发明提取的三维空间操作速度、三维空间操作角度变化率等数据基于三维空间操作平台正常运行所必需六自由度等信息，无需额外的例如眼动、脑电信息等评测数据提取装置，具有成本低、复杂性低的特性。

(3)本发明充分考虑交互过程中的物理、心理两个层面，考虑心理、物理两个方面对评估评估指标进行选取，选取了针对三维操作的交互效率，有效性，可理解性，交互复杂度四个评估指标指标，克服了以往技术仅仅通过交互效率进行评估而没有对用户物理和心理行为进行深入分析的缺陷。

(4)本发明针对模糊评估结果，通过层次分析法给出了所提三维笔式交互可用性四个评估指标的权值，通过计算能得到确定评估结果。

附图说明

图1是本发明流程图；

图2是本发明数据与评估指标映射图；

图3是本发明测试平台空间位置示意图。

具体实施方式

包括以下步骤：

步骤一：搭建测试平台，选取所要评估的交互界面，确定并选取界面评估单元；

所述的测试平台包括主机和电子笔两个部分：主机由三维定位模块、主机电路、平板电视屏幕或白板组成，其中三维定位模块是核心部分，由三个不在一条直线上的超声传感器构成三维超声定位序列和两个红外传感器，用于接收智能电子笔发射的红外同步信号；电子笔包括微处理器、超声驱动电路、红外驱动电路、加速度陀螺仪、电源模块、语音信号采集电路、蓝牙通信芯片、按键电路组成；测试平台基于中国专利“一种三维大空间多通道笔式交互***”(申请号201611157044.0)所述***；

所述的确定并选取界面评估单元，其步骤如下：所述界面评估单元，通过对所评估界面的基本功能进行分解得到，将所评估界面功能分成两大类：定位和操控。定位功能是指主要依据三维空间位置数据所完成的功能，操控功能是指主要依据三维角度信息和按键等信息针对界面对象进行操控的功能，界面评估单元这里是指依据所评估界面将定位和操控两个功能下分成多个界面基本功能，将节目评估单元分成以下六个：定位功能包括漫游、笔迹书写、笔迹识别三个界面评估单元，操控功能包括点选、旋转、拖动三个界面评估单元；

步骤二：开始测试，划分时间节点，采集三维笔式交互信息数据，提取以下数据：时间t，三维空间位置(x,y,z)，三维空间操作角度(α,β,γ)，操作正确率P，用户肢体动作难度级别V；

包括以下步骤：

测试起始时刻为E₀，界面评估单元起始时刻为S，即任务开始时刻，界面评估单元结束时刻为E₁，即任务结束时刻；

测量时间t＝E₁-S，为界面评估单元的指令动作操作时间，测量时间t’＝S-E₀，为界面评估单元的界面操作对象搜索时间，E₁-E₀为一个界面评估单元评估时间，设六自由度采样周期为T，六自由度坐标为(x,y,z,α,β,γ)，x、y、z为笔沿X、Y、Z轴平移量，α、β、γ为沿X、Y、Z轴旋转角度，提取t’时间内任意两个采样点之间的六自由度变化(△x,△y,△z,△α,△β,△γ)；

步骤三：计算处理步骤二中所提取数据，获取各个界面评估单元四个评估指标交互效率，有效性，可理解性，交互复杂度的质量值；

建立步骤二所提取数据与四个评估指标的映射关系如图2；

所述的获取四个评估指标质量值，包括以下步骤：

(1)计算交互效率质量值，计算E₀到S内的位置变化矢量δ和S内第n个采样区间之间的位置变化矢量δ_n＝(△x,△y,△z)，计算向量夹角cosε＝δ_nδ/|δ_n||δ|，提取t’内任意两个采样点之间满足的采样区间的个数v，计算O＝vT/t’作为交互效率的质量值；

(2)计算可理解性质量值，计算t’内三维操作角度变化率提取第三维操作角度变化率最大值θ_max，提取t’_n内任意两个采样点之间满足的采样区间的个数u，计算H＝u T/t’作为可理解性的质量值；

(3)计算有效性质量值，测量界面评估单元完成所用次数m_n，计算得到所测量界面评估单元的操作正确率P_n＝1/m_n，m_n大于10次则另P_n＝0，取操作正确率P_n为有效性质量值；

(4)计算交互复杂度质量值，步骤如下：获取指令动作操作时间t内绕三个轴的角度α、β、γ的值，通过计算选出三个值中变化最大的一个值，若此值落在(0,90)之间，则取U＝1，若此值落在[90,180)之间，则取U＝2，若此值落在[180,270)之间，则取U＝3，若此值落在[270,360)之间，则取U＝4，确定所测界面评估单元完成过程中的用户肢体动作难度级别，所述用户肢体动作难度级别，通过子任务完成过程中的用户的操作行为进行确定：若完成过程中需要脚步移动，则用户肢体动作难度级别V＝5；用户肢体动作难度级别不为5的情况下，若完成过程中需要较大幅度的肩关节运动，则用户肢体动作难度级别V＝4；用户肢体动作难度级别不为5或4的情况下，若完成过程中需要较大幅度的肘关节运动，则用户肢体动作难度级别V＝3；用户肢体动作难度级别不为5或4或3的情况下，若完成过程中需要较大幅度的腕关节运动，则用户肢体动作难度级别V＝2；若完成过程中不需要脚步移动和较大幅度的肩关节运动、肘关节运动或腕关节运动，腕关节运动，则得到交互复杂度质量值为UV(1≤UV≤20)；

步骤四：计算处理步骤三中获取的各个界面评估单元的评估指标质量值，进行质量分级，获得三维笔式交互界面可用性评估初步结果；包括以下步骤：

(1)处理交互效率质量值，令交互效率质量值A从0到10代表所测界面评估单元交互效率越来越高，当0≤A≤3时，界面交互效率较差；当4≤A≤6时，界面交互效率适中；当7≤A≤10时，界面交互效率较好；

(2)处理可理解性质量值，令可理解性质量值B从0到10代表所测界面评估单元可理解性越来越好，当0≤B≤3时，界面可理解性较差；当4≤B≤6时，界面可理解性适中；当7≤B≤10时，界面可理解性较好；

(3)处理有效性质量值，令有效性质量值C从0到10代表第n个子任务有效性越来越好，当0≤C≤3时，界面有效性较差；当4≤C≤6时，界面有效性适中；当7≤C≤10时，界面有效性较好；

(4)处理交互复杂度质量值，令交互复杂度质量值D从0到10代表所测界面评估单元交互复杂度越来越高；当0≤D≤3时，界面交互复杂度较低，此评估评估指标属性为较好；当4≤D≤6时，界面交互复杂度适中；当7≤D≤10时，界面交互复杂度较好，此评估评估指标属性为较差；

若四个评估指标属性有至少三个为较好或有两个为较好另两个为适中，则判定所测界面评估单元合格，若有最多一个为较好，则判定为不合格，需要进行改进，其他模糊情况；通过步骤五来判断合格与否；

步骤五：针对步骤四中模糊评估结果，采用层次分析法进行获取上述评估指标重要性权值分别为0.2178，0.1170，0.1832，0.4832，进行重要性加权求和，获得最终评估结果；步骤如下：将模糊评估结果的四个评估指标值进行加权求和，算出0.2178A+0.1170B+0.1831C+0.4832(10-D)的值，若此值落在[7,10]之间，则判定所测界面评估单元合格，否则判定为不合格。

(1)评估指标标度确定。交互复杂度D是专门针对大空间三维交互交互复杂度高、易使人疲劳的特性所提出的评估指标，其评估指标质量值由操作角度幅度大小和操作动作复杂程度两个因素影响，对可用性影响最重要；交互效率A由操作过程中操作方向的正确效率来衡量，也是较为重要的属性；有效性C和可理解性B相比较而言较次要；这里取标度1,2,3,4,含义如下表：

标度	定义(比较因素i与j)
		1	因素i与j同样重要
2	因素i与j稍微重要
		3	因素i与j较强重要
4	因素i与j强烈重要
		倒数	因素i与j比较得判断矩阵aij，则因素j与i相比的判断为aji＝1/aij

(2)构建判断矩阵a_ij如下：

i\j	交互复杂度D	交互效率A	可理解性D	有效性C
					交互复杂度D	1	3	4	2
可理解性B	1/3	1	1/2	1/2
					交互效率A	1/4	2	4	2
有效性C	1/2	2	1/2	2

(3)计算各判断矩阵的特征值、特征向量及最大特征值

1)计算每行元素乘积的n次方根；(i＝1,2,…,n)，n为矩阵判断矩阵a_ij列数，得

2)将归一化，得到W＝(w₁，w₂，…w_n)^T＝(0.4823，0.1170，0.2178，0.1831)，即为判断矩阵a_ij的特征向量的近似值；

3)求特征向量W对应的最大特征值：

由

求得λ_max＝4.220。

(4)一致性检验

实际评价中评价者只能进行粗略判断，这样有时会犯不一致的错误，如，已判断C1比C2重要，C2比C3较重要，那么，C1应该比C3更重要，如果又判断C1比C3较重要或同等重要，这就犯了逻辑错误，这就需要进行一致性检验，根据层次法原理，利用判断矩阵a_ij的理论最大特征值λ_max与n之差检验一致性，一致指性指标CI＝(λ_max-n)/(n-1)＝0.073，CR＝CI/RI＝0.082<0.1，查同阶平均随机一致性指标，知RI＝0.89，一般认为CI<0.1、CR<0.1时，判断矩阵的一致性可以接受，否则重新两两进行比较，故一致性可以接受，则取W＝(w₁，w₂，…w_n)^T＝(0.4823，0.1170，0.2178，0.1831)，即为判断矩阵a_ij的特征向量，为(D,B,A,C)的重要性权值；

(5)计算模糊评估结果的评估终值

将模糊评估结果的四个评估指标值进行加权求和，算出：

0.2178A+0.1170B+0.1831C+0.4832(10-D)的值，若此值落在[7,10]之间，则判定所测界面评估单元合格，否则判定为不合格。

Claims (7)

1.一种三维笔式交互界面可用性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：搭建测试平台，选取所要评估的交互界面，确定并选取界面评估单元；

步骤二：开始测试，划分时间节点，采集三维笔式交互信息数据，提取以下数据：时间t，三维空间位置(x,y,z)，三维空间操作角度(α,β,γ)，操作正确率P，用户肢体动作难度级别V；

步骤三：计算处理步骤二中所提取数据，获取各个界面评估单元四个评估指标交互效率，有效性，可理解性，交互复杂度的质量值；

步骤四：计算处理步骤三中获取的各个界面评估单元的评估指标质量值，进行质量分级，获得三维笔式交互界面可用性评估初步结果；

步骤五：针对步骤四中模糊评估结果，采用层次分析法进行获取上述评估指标重要性权值分别为0.2178，0.1170，0.1832，0.4832，进行重要性加权求和，获得最终评估结果。

2.根据权利要求1所述的一种三维笔式交互界面可用性评估方法，其特征在于，步骤一所述的测试平台包括主机和电子笔两个部分：主机由三维定位模块、主机电路、平板电视屏幕或白板组成，其中三维定位模块是核心部分，由三个不在一条直线上的超声传感器构成三维超声定位序列和两个红外传感器，用于接收智能电子笔发射的红外同步信号；电子笔包括微处理器、超声驱动电路、红外驱动电路、加速度陀螺仪、电源模块、语音信号采集电路、蓝牙通信芯片、按键电路组成。

3.根据权利要求1所述的一种三维笔式交互界面可用性评估方法，其特征在于，步骤一所述的确定并选取界面评估单元，其步骤如下：所述界面评估单元，通过对所评估界面的基本功能进行分解得到，将所评估界面功能分成两大类：定位和操控，定位功能是指主要依据三维空间位置数据所完成的功能，操控功能是指主要依据三维角度信息和按键等信息针对界面对象进行操控的功能，界面评估单元这里是指依据所评估界面将定位和操控两个功能下分成多个界面基本功能，将节目评估单元分成以下六个：定位功能包括漫游、笔迹书写、笔迹识别三个界面评估单元，操控功能包括点选、旋转、拖动三个界面评估单元。

4.根据权利要求1所述的一种三维笔式交互界面可用性评估方法，其特征在于，步骤二所述的开始测试，划分时间节点，包括以下步骤：

测试起始时刻为E₀，界面评估单元起始时刻为S，即任务开始时刻，界面评估单元结束时刻为E₁，即任务结束时刻；

测量时间t＝E₁-S，为界面评估单元的指令动作操作时间，测量时间t，＝S-E₀，为界面评估单元的界面操作对象搜索时间，E₁-E₀为一个界面评估单元评估时间，设六自由度采样周期为T，六自由度坐标为(x,y,z,α,β,γ)，x、y、z为笔沿X、Y、Z轴平移量，α、β、γ为沿X、Y、Z轴旋转角度，提取t，时间内任意两个采样点之间的六自由度变化(△x,△y,△z,△α,△β,△γ)。

5.根据权利要求1所述的一种三维笔式交互界面可用性评估方法，其特征在于，步骤三所述的获取四个评估指标质量值，包括以下步骤：

(1)计算交互效率质量值，计算E₀到S内的位置变化矢量δ和S内第n个采样区间之间的位置变化矢量δ_n＝(△x,△y,△z)，计算向量夹角cosε＝δ_nδ/|δ_n||δ|，提取t，内任意两个采样点之间满足的采样区间的个数v，计算O＝vT/t，作为交互效率的质量值；

(2)计算可理解性质量值，计算t，内三维操作角度变化率提取第三维操作角度变化率最大值θ_max，提取t,_n内任意两个采样点之间满足的采样区间的个数u，计算H＝u T/t，作为可理解性的质量值；

(3)计算有效性质量值，测量界面评估单元完成所用次数m_n，计算得到所测量界面评估单元的操作正确率P_n＝1/m_n，m_n大于10次则另P_n＝0，取操作正确率P_n为有效性质量值；

(4)计算交互复杂度质量值，步骤如下：获取指令动作操作时间t内绕三个轴的角度α、β、γ的值，通过计算选出三个值中变化最大的一个值，若此值落在(0,90)之间，则取U＝1，若此值落在[90,180)之间，则取U＝2，若此值落在[180,270)之间，则取U＝3，若此值落在[270,360)之间，则取U＝4，确定所测界面评估单元完成过程中的用户肢体动作难度级别，所述用户肢体动作难度级别，通过子任务完成过程中的用户的操作行为进行确定：若完成过程中需要脚步移动，则用户肢体动作难度级别V＝5；用户肢体动作难度级别不为5的情况下，若完成过程中需要较大幅度的肩关节运动，则用户肢体动作难度级别V＝4；用户肢体动作难度级别不为5或4的情况下，若完成过程中需要较大幅度的肘关节运动，则用户肢体动作难度级别V＝3；用户肢体动作难度级别不为5或4或3的情况下，若完成过程中需要较大幅度的腕关节运动，则用户肢体动作难度级别V＝2；若完成过程中不需要脚步移动和较大幅度的肩关节运动、肘关节运动或腕关节运动，腕关节运动，则得到交互复杂度质量值为UV(1≤UV≤20)。

6.根据权利要求1所述的一种三维笔式交互界面可用性评估方法，其特征在于，步骤四所述的获取三维笔式交互界面可用性评估结果，包括以下步骤：

(1)处理交互效率质量值，令交互效率质量值A从0到10代表所测界面评估单元交互效率越来越高，当0≤A≤3时，界面交互效率较差；当4≤A≤6时，界面交互效率适中；当7≤A≤10时，界面交互效率较好；

(2)处理可理解性质量值，令可理解性质量值B从0到10代表所测界面评估单元可理解性越来越好，当0≤B≤3时，界面可理解性较差；当4≤B≤6时，界面可理解性适中；当7≤B≤10时，界面可理解性较好；

(3)处理有效性质量值，令有效性质量值C从0到10代表第n个子任务有效性越来越好，当0≤C≤3时，界面有效性较差；当4≤C≤6时，界面有效性适中；当7≤C≤10时，界面有效性较好；

(4)处理交互复杂度质量值，令交互复杂度质量值D从0到10代表所测界面评估单元交互复杂度越来越高；当0≤D≤3时，界面交互复杂度较低，此评估评估指标属性为较好；当4≤D≤6时，界面交互复杂度适中；当7≤D≤10时，界面交互复杂度较好，此评估评估指标属性为较差；

若四个评估指标属性有至少三个为较好或有两个为较好另两个为适中，则判定所测界面评估单元合格，若有最多一个为较好，则判定为不合格，需要进行改进，其他模糊情况；通过步骤五来判断合格与否。

7.根据权利要求1所述的一种三维笔式交互界面可用性评估方法，其特征在于，步骤五所述获得最终评估结果，步骤如下：将模糊评估结果的四个评估指标值进行加权求和，算出0.2178A+0.1170B+0.1831C+0.4832(10-D)的值，若此值落在[7,10]之间，则判定所测界面评估单元合格，否则判定为不合格。