图标因其形象生动,易于识别和记忆,在人机交互界面中承担了重要的信息载体和操作功能。在复杂信息界面中,以功能区分的图标具有相似的特征属性以及认知属性,而每个不同的图标又对应着唯一语义。大量图标的需求促使设计师不断地创新,以图标的正确识别为基础,提高搜索效率为目标,对拥有相似概念的图标进行合理地设计至关重要。本文主要研究了,在图标有相似功能的设计要求下,如何拉大图标间的认知差异,提出合理的区分方法与设计原则。通过相似度的计算,以及认知心理学实验,研究人的相似认知判断与图标相似度值之间的关系,目的在于优化图标间的差异化设计以提高图标的易辨识性。本文主要完成的内容包括以下几个方面:首先,分析了用户感知相似图标的视觉特征因素。通过认知行为实验,对用户感知图标的分组策略进行研究,建立相似性分组决策树,以研究形状知觉对感知图标相似度的作用程度。其中视觉属性的差异依据相似性分组实验中的特征序列,按照重要程度进行划分,归纳出强分组特征和弱分组的特征,为文中后面图标间的差异化设计方法的提出提供支持。其次,从认知层面出发,结合模式识别和特征提取,对图标中形状元素进行分层识别与比较,按照不同层级的形状元素所包围的面积占比合理地分配权重,实现图标间相似度的计算。根据算法可知不同拓扑结构、图标结构复杂性以及形状元素填充情况都会拉大图标间的差异。通过对认知实验中的图标相似度计算发现,与认知实验结果一致,验证了本文的算法具有一定的应用价值。然后,针对图标主体对象的弱分组特征,包括对象的高宽比,线的粗细以及特征线条的位置进行认知实验研究。结合图形相似度计算方法,分析了被试的心理差异量相对于图标中的几何特征差异的关系。其中以船舶图标为例,结构层轮廓形状相同,改变其内部线条的位置,研究图标内部线条位置的变化对相似度的感知程度。搜索实验结果表明,线条位置在图标的两端时,相似度低,被试搜索绩效更高。最后,提出了图标差异化设计的原则。针对船舶信息公共服务平台中的目标图标,进行差异化设计,结合实验结果验证设计方法的可靠性。同时根据视觉搜索实验的结果和相似度计算结果的对比来验证算法的效用。实验结果表明,相对于线型以及面型图标集,线面混合型图标集的搜索绩效最高,同时相似度也较小。随着搜索页面图标数量的成倍增长,被试的正确率下降,搜索效率也下降。特别地,根据眼动轨迹图分析了线面混合型图标组的搜索绩效的显著提高与视觉搜索策略的变化相关。基于搜索任务中的认知模型,进一步研究分析了图标差异化设计策略的优先级。本文的研究结果表明,基于感知图标相似的设计原则对功能相似语义不同的图标进行差异化设计,能够有效地帮助用户对图标进行快速识别,以提高搜索绩效。