【摘要】：隨著虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的交互方式已經(jīng)不能完全滿足需求,新型交互方式的研究迫在眉睫。除了眼動(dòng)控制和多通道交互這兩種常見的新型交互方式之外,頭動(dòng)控制的交互方式也有良好的應(yīng)用前景,也是本研究的研究對(duì)象。至于具體的研究內(nèi)容,一方面,虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境相比于傳統(tǒng)的二維交互界面更加復(fù)雜,而且常常是動(dòng)態(tài)的;另一方面,最常用的交互任務(wù)為移動(dòng)操作。因此,本研究聚焦于動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境中用頭的轉(zhuǎn)動(dòng)控制物體移動(dòng)的操作。本研究采用伍德沃斯的人類移動(dòng)操作兩階段思想和傳統(tǒng)費(fèi)茨定律相關(guān)研究的方法,研究動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境下用頭的轉(zhuǎn)動(dòng)控制物體移動(dòng)這一操作的影響因素和速度準(zhǔn)確性權(quán)衡。實(shí)驗(yàn)1中,被試佩戴沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔,進(jìn)行移動(dòng)操作,將一個(gè)小球放入一個(gè)運(yùn)動(dòng)的大球之中。小球和大球的深度固定為3m,運(yùn)動(dòng)速度固定為1.5m/s,移動(dòng)方向?yàn)檫h(yuǎn)離小球或靠近小球(遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)和相向運(yùn)動(dòng))。研究移動(dòng)距離,目標(biāo)物容差(大球和小球的直徑差),被移動(dòng)的物體(小球)的大小和小球初始移動(dòng)方向(從左向右或從右向左)對(duì)完成時(shí)間,錯(cuò)誤率的影響。實(shí)驗(yàn)2選擇實(shí)驗(yàn)1中的關(guān)鍵變量移動(dòng)距離和目標(biāo)物容差作為自變量,大球的移動(dòng)速度被設(shè)定為第三個(gè)自變量,大球的移動(dòng)方向依然是遠(yuǎn)離小球或者靠近小球。研究移動(dòng)距離,目標(biāo)物容差和目標(biāo)物移動(dòng)速度對(duì)任務(wù)完成時(shí)間,錯(cuò)誤率以及小球落點(diǎn)分布的影響。主要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果包括:(1)與靜態(tài)條件下的移動(dòng)操作類似,大球和小球的初始距離,目標(biāo)物容差是影響移動(dòng)操作的兩個(gè)關(guān)鍵因素;作為本研究重點(diǎn)研究的目標(biāo)物移動(dòng)速度,也對(duì)移動(dòng)操作有重要影響。(2)遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)和相向運(yùn)動(dòng)在錯(cuò)誤率、完成時(shí)間和峰值速度這三項(xiàng)指標(biāo)上存在顯著差異,應(yīng)該分別研究。(3)遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)可以根據(jù)其速度時(shí)間曲線分為快速移動(dòng)階段和慢速調(diào)整階段,快速移動(dòng)階段的時(shí)間主要受到移動(dòng)距離和目標(biāo)物移動(dòng)速度的影響,慢速調(diào)整階段時(shí)間主要受到目標(biāo)物容差和目標(biāo)物移動(dòng)速度的影響,而相向運(yùn)動(dòng)無法用此方法分為兩個(gè)階段。(4)無論是對(duì)于遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)或是相向運(yùn)動(dòng),目標(biāo)物移動(dòng)速度的增加都會(huì)導(dǎo)致最終落點(diǎn)的分布更加分散,體現(xiàn)在落點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)差增大,有效寬度/容差增大。本研究通過對(duì)移動(dòng)操作影響操作的探究,了解人類在移動(dòng)操作中的空間知覺、動(dòng)作感知和視覺等心理機(jī)能的使用情況,為相關(guān)交互設(shè)備的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了一些參考。
【圖文】：

一個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)該：1.在同一個(gè)環(huán)境中同時(shí)包含虛擬的和真實(shí)的物體；2.將真實(shí)的和虛擬的物體整合在一起；3.是交互的，三維的，實(shí)時(shí)的(VanKrevelen & Poelman, 2007)。在許多增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，使用者佩戴一個(gè)頭盔（Head-mountedDisplay,HMD）。使用者可以從透明的顯示板中看到真實(shí)的世界，同時(shí)，虛擬的情境也在同一個(gè)顯示板上顯示。Henderson 和 Feiner 在 2009 年的文章中描述了一個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)。一名工程師佩戴頭盔在裝甲車中進(jìn)行維修，他可以直接從頭盔中看到炮塔配件，但同時(shí)也能看到頭盔顯示器上的幫助他進(jìn)行維修的虛擬工具和物品(Henderson & Feiner, 2009)。但是需要注意的是，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)并不局限于頭戴式設(shè)備，也不局限于視覺輔助，包括聽覺、嗅覺在內(nèi)的所有感覺都有不錯(cuò)的應(yīng)用潛力。

該模型認(rèn)為由于運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的隨機(jī)噪音，主要子運(yùn)動(dòng)之后的落點(diǎn)應(yīng)該是以目標(biāo)物中點(diǎn)為中心的正態(tài)分布（如圖 1.3）。當(dāng)主要子運(yùn)動(dòng)的落點(diǎn)在目標(biāo)物之外時(shí)，則需要一個(gè)調(diào)整性的第二子運(yùn)動(dòng)（如圖1.3中的帶箭頭的虛線）來正確完成任務(wù)。當(dāng)?shù)诙舆\(yùn)動(dòng)的落點(diǎn)依然在目標(biāo)物之外時(shí)，則需要第三子運(yùn)動(dòng)，以此類推。由于該模型即包括了單次調(diào)整模型，，又包括了沖動(dòng)變異性模型，所以既可以解釋時(shí)間較短的運(yùn)動(dòng)過程，又可以解釋時(shí)間較長的運(yùn)動(dòng)過程。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：B841.4

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本文編號(hào)：2696398