随着交互应用的普适化和用户需求的增长,直观、自然且能够适应各种交互环境的感知用户界面成为研究热点。作为感知用户界面的重要形态,基于运动的感知用户界面(Motion-Based Perceptual User Interface,MBPUI)能够让用户通过身体运动与计算机进行交互。在数字娱乐产业高速发展的推动下,MBPUI已经开始为用户所了解和接受,并得到了成功应用。本文以MBPUI应用的设计与开发为导向,重点对感知用户界面、运动感知技术、MBPUI交互设计方法及用户界面模型等相关问题进行了探索,并通过两个界面原型的实现对它们进行了验证。本文的主要研究工作包括以下几个方面:1.对感知用户界面的相关研究进行了较为系统的分析和综述。感知用户界面以人们在现实世界中的交互活动为原型,通过全面利用人和计算机的感知能力使人机交互达到直观、自然的境界。感知用户界面的实现涉及众多技术,但他们大多专注于各自相对独立的领域,缺乏全面而综合的视野。因此,本文在感知用户界面框架下对相关技术及其应用的研究工作进行了归纳和总结。2.面向人机交互,对运动感知技术进行了探讨。运动感知主要包括运动跟踪和运动分析或识别,前者让计算机能够“感觉”到运动,后者使计算机可以“知觉”运动的语义。本文根据运动跟踪的原理和人机交互中人体运动特点为MBPUI选择了合适的运动跟踪方法,并实现了基于运动传感器的运动数据实时获取以及运动分析、识别的相关算法。3.针对MBPUI开发,提出了以用户体验为中心的交互设计方法。本文在活动理论框架下围绕MBPUI的交互特性提出了MBPUI交互设计原则,并以用户体验为中心分别对基于情景的MBPUI交互设计方法和MBPUI交互设计评估方法等问题进行了研究。4.总结和构建了基于运动的感知用户界面模型。用户界面模型是从各个角度对用户界面进行的抽象描述,它为交互系统的设计与开发提供了支持。本文立足于感知用户界面和MBPUI的相关特征,在分析和借鉴典型用户界面模型的基础上构建了MBPUI模型,并根据设计需求和概念层次将模型划分为若干部分,分别服务于设计与开发过程中的不同阶段。