【摘要】：人類對(duì)外界的感知和聯(lián)系一直是人類活動(dòng)研究的重點(diǎn)。許多產(chǎn)品和技術(shù)都可以結(jié)合,如最近非常流行的虛擬現(xiàn)實(shí),就是將虛擬現(xiàn)實(shí)和殘疾人的健康保障組合在一起。早期的虛擬顯示設(shè)備都帶有傳感器,但用這些傳感器進(jìn)行交互對(duì)于殘疾人來(lái)說(shuō)十分困難。主要原因是當(dāng)用戶使用輸入設(shè)備(鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、遙控器)控制虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的時(shí)候,操作十分復(fù)雜,沒(méi)有外在的幫助,有運(yùn)動(dòng)障礙的人無(wú)法正常使用。為了解決以上問(wèn)題,提出了用虛擬鼠標(biāo)取代傳統(tǒng)鼠標(biāo),將鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、遙控器的功能三合一,以可穿戴眼鏡作為顯示的媒介設(shè)備,簡(jiǎn)化交互過(guò)程。設(shè)計(jì)原則是通過(guò)使用一個(gè)按鍵,用戶就可以與安裝在虛擬眼鏡上的系統(tǒng)進(jìn)行交互,同時(shí)不需要很大的手指力量和手指活動(dòng)幅度。我們控制變量的方式設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)評(píng)估該系統(tǒng)。該系統(tǒng)的后期測(cè)驗(yàn)證明了提出的系統(tǒng)的有效性和可靠性,而且系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)十分完備。
【圖文】：

，虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備硬件的反應(yīng)速度不夠快，無(wú)法對(duì)用戶實(shí)事動(dòng)作進(jìn)行有快速反饋［11］。VＲ可應(yīng)用于來(lái)自運(yùn)動(dòng)神經(jīng)損傷的人的術(shù)后恢復(fù)，在運(yùn)動(dòng)康復(fù)時(shí)，迫使觸覺(jué)接口和外骨骼反饋裝置一起使用［12］，但這也意味著操作這些裝置時(shí)，需要很大的肢體力量。而這是運(yùn)動(dòng)受限的人或者是神經(jīng)受損傷的患者無(wú)法做到的［13］�？纱┐魇较到y(tǒng)也用于幫助殘疾人。大多數(shù)的系統(tǒng)包括用戶在交互過(guò)程中必須用到的傳感器和一些小工具。為了達(dá)到更加便捷的效果，現(xiàn)在VＲ技術(shù)常常與可穿戴設(shè)備結(jié)合使用，但是這導(dǎo)致了另一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題。圖1中的3幅圖片展示用戶與鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡三者進(jìn)行交互的過(guò)程。當(dāng)使用者使用可穿戴設(shè)備的時(shí)候，，他無(wú)法很好與其他輸入設(shè)備進(jìn)行交互(鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等)，因?yàn)樗麄儫o(wú)法看到真實(shí)的場(chǎng)景。同時(shí)，在使用可穿戴式系統(tǒng)的用戶需要一直注視在顯示屏上，導(dǎo)致用戶看不到輸入上按鍵的具體位置，輸入設(shè)備無(wú)法發(fā)揮作用。這是可穿戴式系統(tǒng)在殘疾人和老年人與外界交互時(shí)面臨的主要問(wèn)題。圖1存在問(wèn)題Fig．1Existingproblems虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用和可穿戴式系統(tǒng)在現(xiàn)在的年輕人中廣為使用，但對(duì)于老年人和殘疾人，他們只需要最簡(jiǎn)單的和無(wú)傳感器的可穿戴式顯示系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)最基本的功能，這些最新科技的使用仍然存在問(wèn)題。所以無(wú)傳感器的可穿戴式設(shè)備更適合于他們，而且價(jià)格會(huì)相對(duì)低廉，使用起來(lái)也更加便捷。同時(shí)在使用中存在的另一問(wèn)題，如圖1中最右圖片顯示，虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡的改變菜單或選項(xiàng)的按鈕在眼鏡的框架上，在使用過(guò)程中用戶看不見(jiàn)這些按鈕。這也會(huì)導(dǎo)致用戶必須記住不同的輸入按鈕的功能，這不符合用戶記憶最小化的交互設(shè)計(jì)原則。基于這一需求，提出了基于可穿戴設(shè)備的虛擬鼠標(biāo)，來(lái)更好地幫助行動(dòng)不便者。我們的想法結(jié)合了虛

?-bit交互系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，這個(gè)交互系統(tǒng)能提供類似社交媒體、娛樂(lè)、購(gòu)物以及與護(hù)工溝通的工具，幫助用戶完成日常生活活動(dòng)。3．1硬件支持為了實(shí)現(xiàn)所提出的系統(tǒng)的所有功能，需要另外兩種可穿戴硬件設(shè)備，其中可穿戴顯示設(shè)備(VＲ眼鏡)用于顯示，觸摸板用于用戶輸入。為了提供一個(gè)更真實(shí)的可視化虛擬世界，使用的是基于Android系統(tǒng)的VＲ眼鏡。選擇此硬件設(shè)備的原因是因?yàn)樗贏ndroid系統(tǒng)，在這個(gè)平臺(tái)上安裝虛擬鼠標(biāo)的應(yīng)用程序比較方便。選擇的另一個(gè)硬件設(shè)備是觸摸鍵盤(pán)，此鍵盤(pán)只有一個(gè)鍵，用于用戶的遠(yuǎn)程控制。圖2系統(tǒng)框架Fig．2Thesystemframework該系統(tǒng)的整個(gè)過(guò)程為:在VＲ眼鏡上安裝交互系統(tǒng)，觸摸板作為用戶輸入設(shè)備，與VＲ眼鏡相連。當(dāng)用戶需要與系統(tǒng)進(jìn)行交互時(shí)，按壓觸摸板，即可獲得系統(tǒng)的反潰輸出設(shè)備可以是多樣的，例如由軟件系統(tǒng)控制的揚(yáng)聲器可以連接到虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡，以便每當(dāng)病人作出選擇時(shí)，護(hù)工可以被及時(shí)通知到。顯示器同樣可以作為此系統(tǒng)的輸出設(shè)備，可將使用者的所有選擇輸出到屏幕上方便使用者及其家屬護(hù)工實(shí)時(shí)掌握。硬件的選擇是以改善和方便殘疾人和外部世界的溝通為目的。3．2軟件支持軟件方面，采用1-bit交互系統(tǒng)，以及設(shè)計(jì)的虛擬鼠標(biāo)。在設(shè)計(jì)虛擬鼠標(biāo)時(shí)，考慮到目標(biāo)用戶在運(yùn)動(dòng)能力上的限制，以及對(duì)已有物理鼠標(biāo)的認(rèn)知與使用習(xí)慣，決定采用輔助界面，來(lái)增強(qiáng)虛擬鼠標(biāo)的可操作性。圖3為1-bit交互系統(tǒng)中的虛擬鼠標(biāo)輔助界面，在此界面中，每一個(gè)圖標(biāo)對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的功能，并以一定的順序與速度交替閃爍。用戶可以在某一圖標(biāo)正在閃爍時(shí)，發(fā)出1bit選中信號(hào)，以此命令系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。圖3中圓形區(qū)域內(nèi)的圖標(biāo)可控制鼠第2期JABEENFarzana，等:針對(duì)可穿戴設(shè)備的虛擬鼠標(biāo)·135·
【作者單位】： 清華大學(xué)人機(jī)交互與媒體集成研究所;北京郵電大學(xué)國(guó)際學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61672017) 國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目(2012AA011602)
【分類號(hào)】：TP334.2

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