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作为知识中心的重要存在形式，数字图书馆已经成为21世纪信息化发展的基础设施，从根本上改变了信息的获取、传播和利用的方式，潜移默化地改变着人们的科研、工作和生活。以人为中心的人机交互技术也迅速改造着数字图书馆内容呈现、检索、阅读、笔记等服务的形式。如何为用户提供更友好的知识呈现方式、无缝的信息获得途径和自然便捷的交互模式，进而营造更加优秀的用户体验，是人机交互技术在数字图书馆应用场景下面临的挑战。 本文针对大幅面沉浸式展示环境、个人计算机和移动智能设备等几种不同的数字图书馆服务平台，围绕着深度信息基础上的数字笔记资源的自动生成、大幅面显示设备跨区域交互模式、移动设备持握方式与触摸感知等若干问题展开深入研究，实现了一套多平台、集资源输入与跨媒体内容展示为一体的新型数字图书馆系统。本文的主要工作包括: 1)提出一种基于深度信息过滤的幻灯记录与数字笔记生成与分享系统。 针对传统的会议记录和幻灯内容捕捉系统在在小空间场景容易受到演讲者遮挡的问题，基于深度数据对遮挡物和待捕捉区域进行识别和过滤，并根据时序临近帧间信息对被遮挡区域内容进行恢复;根据主要文字分布空间位置识别切换，并输出以幻灯片内容为核心、结合音频等多媒体内容的数字笔记。产生的数字笔记成为了新型数字馆藏资源的重要组成，也能够通过社交媒体进行实时分享。 2)实现了电容传感器基础上感知触摸交互的原型，提出了根据设备的持握状态和滑动触摸轨迹来验证用户身份的二阶段方法。 智能移动设备上广泛应用的数字、图形密码等验证方式在安全性和易用性方面有所欠缺。通过在设备边缘部署电容传感器，本文的原型系统能够感知手掌和手指的触摸状态，进而检测持握状态和手指的一维滑动轨迹，通过一种二阶段的身份验证算法，满足加密安全性的同时平衡了反应速度与电池能耗。本文的原型系统能够应用于现有的智能电话、平板电脑等移动设备，相对常见的验证方式有着更好的安全性和易用性。 3)提出了根据用户持握方式感知判定用户身份，并提供针对性服务的设计框架。 通过研究阅读活动中用户对设备的持握习惯，本文实验证明，在一定范围的使用者能够通过双手持握状态有效地区分身份。本文设计了结合持握方式主动感知使用场景的服务方式，并提出了几种在移动设备上有潜在的交互方式。 4)提出了大幅面显示设备近屏触摸交互场景中直接控制触摸范围之外区域的方法。 在大幅面、高分辨率的触摸式显示交互设备(如常见的触摸显示墙等）上，用户的视野范围和控制区域受到限制，不能了解全局动态和操作触摸区域外（如超出手臂长度）的屏幕内容。本文提出一种名为Javelin的交互框架:以区域映射为基础，将远距离屏幕区域融合到触摸区域中，并支持控件快速访问。方法还可以应用于多人协同工作和多屏幕交互场景中，提供不连续区域间信息交换和用户间工作区共享。 5)针对数字图书馆的服务模式和交互需求，开发和部署了新型图书阅读体验与交互系统。 作为大学数字图书馆国际合作计划(China Academic Digital Associative Li-brary，CADAL)项目一个重要组成部分，本文设计并实现了完整可用的跨平台（大幅面交互显示墙、个人计算机和智能移动终端）的沉浸式数字图书馆系统，并根据场景特点研究了有针对性的交互技术和模式，提供了跨媒体图书内容融合等新型知识呈现方式，为人机交互理论在数字图书馆领域的应用提供了技术方向。