人机交互是一个广受关注的交叉学科领域，用户界面是其主要的实现手段。用户界面经历了批处理界面、命令行界面和图形用户界面三次主要变革，其中，图形用户界面由于其直接操纵和技术成熟等因素，与其它用户界面相比具有明显优势，三十年来一直处于统治地位。近些年来，随着计算设备越来越小型化、普世化和智能化，人机交互步入了自然用户界面发展阶段。　　触控交互技术是图形用界面和自然用户界面中应用最为广泛的人机交互技术。触控交互技术包括触摸屏、实物交互等直接触控交互技术，也包括鼠标、触控笔、跟踪球等非直接触控交互技术，是当前人机交互学术界的研究热点，涌现了大量的创新型交互方式和充分的用户研究。然而，我们在不停地开发新技术和进行新的实验时，总是发现缺少具有指导意义的理论依据，FittsLaw、Steering Law等一些经典的人机交互理论模型在新的交互场景和任务中不再适用，或者需要研究人员根据具体的任务对其进行修正。因此，我们急需新的理论模型，能够适应新的触控交互任务和场景，能够让我们更好的理解影响用户表现和用户行为的内在机制，对交互结果做出精准预测，对交互中的用户行为做出定量描述。　　在本文中，针对现有工作在移动目标获取研究的空缺，我们开展了移动目标获取不确定性建模研究，得到了一个移动目标获取的落点分布描述模型，可以准确地对落点分布进行预测;针对现有模型对连续交互运动描述的不足，我们开展了目标获取的最优反馈控制模型研究，构建了一个基于最优反馈控制的交互运动模型，实现了对静止和运动目标获取任务的运动仿真;针对现有交互运动用户特征体系的欠缺，开展了基于局部轨迹分析的运动特征研究，建立了一个任务无关的用户特征集，对现有用户评价体系进行了有效补充。本文将上述三项研究成果应用于实际触控交互场景中，对目标获取的错误率进行了有效预测，得到了一项隐式的目标选择技术，构建了一个基于绘图任务的用户运动功能评价系统，并在实际使用条件下进行了验证。　　本文的主要创新点如下:　　1.首次对移动目标获取任务的落点不确定性进行建模，弥补了当前人机交互研究中移动目标获取用户表现研究的空缺。　　2.首次引入最优反馈控制机制对交互运动进行建模，为人机交互研究引入了一个新的思路，为理解和解析交互运动的过程特性提供支持。　　3.基于绘图轨迹局部运动分析，建立了一个任务无关的用户特征提取方法，实现了一般绘图任务下的用户手功能定量评价，并将相关成果应用于多家大型三甲医院的临床诊断当中。　　本文的研究工作能够为触控交互的研究提供更多的理论和经验参考，指导未来触控交互界面的定量化设计，支撑新型触控交互技术的开发与实现。