發(fā)布時(shí)間：2020-08-09 15:52

【摘要】：研究人類在虛擬環(huán)境中的操作行為表現(xiàn)和建立運(yùn)動(dòng)行為模型非常重要,將為三維用戶界面設(shè)計(jì)提供重要的參考依據(jù)。遠(yuǎn)距離放置任務(wù)是VR中最基本、最常見的任務(wù)之一,該任務(wù)要求將一個(gè)遠(yuǎn)距離(超過操作者手臂可接觸范圍)的虛擬物體又快又準(zhǔn)地放入到指定的目標(biāo)區(qū)域內(nèi)。然而目前還不清楚基于放置任務(wù)的人類操作表現(xiàn),本文通過八項(xiàng)研究系統(tǒng)探索了與人的行為表現(xiàn)有關(guān)的三種影響因素:任務(wù)本身的因素、交互工具和操作環(huán)境。在研究一中,被試使用手柄通過虛擬射線的方式完成遠(yuǎn)距離放置任務(wù)。我們將移動(dòng)過程劃分成三個(gè)階段:加速階段、減速階段和調(diào)整階段。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示加速階段操作時(shí)間隨著移動(dòng)物體大小的增大而減少,隨著移動(dòng)距離的增大而增加;減速階段操作時(shí)間只與移動(dòng)距離有關(guān);而調(diào)整階段同時(shí)受移動(dòng)物體大小、移動(dòng)距離和目標(biāo)物容差的影響。并且我們在沒有紋理背景和頭控交互情況下觀察到了相似的數(shù)據(jù)結(jié)果。因此我們根據(jù)不同階段的影響因素,建立了三階段模型,模型能夠很好的擬合和預(yù)測放置操作任務(wù)的人類行為表現(xiàn)。在研究二中,我們進(jìn)行了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)探索深度對使用手柄完成放置任務(wù)的操作時(shí)間的影響。結(jié)果顯示,當(dāng)采用幾何量表達(dá)參數(shù)時(shí),深度在減速階段和調(diào)整階段對操作時(shí)間有顯著影響。但是當(dāng)使用角度量表達(dá)參數(shù)時(shí),深度對操作時(shí)間的影響消失了。該結(jié)果表明深度參數(shù)的影響可以被其他參數(shù)代替,在VR中使用角度量比幾何量表達(dá)參數(shù)更合適。研究三探索了移動(dòng)方向?qū)Σ僮鲿r(shí)間的影響。我們發(fā)現(xiàn)總時(shí)間與移動(dòng)方向之間呈正弦函數(shù)關(guān)系,但方向在三個(gè)階段的影響不同。因此我們對三階段模型進(jìn)行了修改,增加了方向參數(shù),模型仍然能夠很好地解釋數(shù)據(jù)變化。研究四比較了頭控和眼控的操作效率以及各自的優(yōu)勢。結(jié)果顯示,頭控操作在調(diào)整階段有很好的穩(wěn)定性,而眼控操作在加速和減速階段有很高的移動(dòng)效率。特別地,當(dāng)移動(dòng)距離在30°到50°之間,且目標(biāo)物容差超過9°時(shí),眼控的操作效率高于頭控。研究五提出了一種結(jié)合頭控和眼控的操作方法,即利用眼控完成加速和減速階段,頭控完成調(diào)整階段。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示頭眼結(jié)合方法的操作效率顯著高于頭控和眼控,并且證明了以速度作為結(jié)合點(diǎn)的方法比以位置作為結(jié)合點(diǎn)的方法效率更高。研究六和研究七分別探討了改變顯示 控制增益值是否能夠提高頭控和眼控的操作效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在加速和減速階段設(shè)置大于1.0的增益值能夠顯著提高頭控的操作效率,最佳增益值在1.3到1.5之間,但是在調(diào)整階段設(shè)置小于1.0的增益值對眼控操作沒有顯著的幫助作用。在研究八中,我們探索了身體朝向?qū)︻^控操作時(shí)間的影響。結(jié)果顯示身體向前偏轉(zhuǎn)的操作時(shí)間最短,向后偏轉(zhuǎn)的操作時(shí)間最長。另外,當(dāng)身體偏轉(zhuǎn)角度超過45°后,頭控的操作表現(xiàn)顯著下降。綜上所述,本文的研究結(jié)果為虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的用戶界面設(shè)計(jì)評估提供了一種量化的框架,并且我們的三階段模型為虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的設(shè)計(jì)人員提高設(shè)計(jì)效率提供了重要的指導(dǎo)建議。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：B842.1
【圖文】：

2圖 1-1：虛擬現(xiàn)實(shí)中三維用戶界面設(shè)計(jì)與人的行為表現(xiàn)的聯(lián)系注：圖 a 來源于 http://magazine.cyzone.cn/article/199732.html。VR 中人的行為表現(xiàn)與多種因素有關(guān)，主要包括操作任務(wù)、交互工具和外境，并且這些因素之間可能存在交互作用，比如使用相同的交互工具在完成的操作任務(wù)時(shí)人的表現(xiàn)可能不同。由于 VR 操作任務(wù)的多樣性和復(fù)雜性，本將選取一種最基本、最常見的操作任務(wù)作為出發(fā)點(diǎn)，系統(tǒng)研究人在完成該任的操作表現(xiàn)（圖 1-1）。

華東師范大學(xué)博士學(xué)位論文放置操作是 VR 中使用最頻繁的操作任務(wù)之一，比如游戲中將一個(gè)小方塊放置到更大的方塊上面（圖 1-2a）、虛擬購物中將虛擬商品放入購物車（圖 1-2b）等，研究放置操作的相關(guān)因素對人的操作表現(xiàn)的影響將對三維用戶設(shè)計(jì)有重要幫助，但是目前還不清楚放置操作如何影響人的行為表現(xiàn)。本論文將聚焦于 VR 中遠(yuǎn)距離放置操作任務(wù)的相關(guān)研究，探討放置任務(wù)本身的影響因素、完成放置任務(wù)的不同交互工具以及操作環(huán)境對人的行為表現(xiàn)的影響。在進(jìn)入詳細(xì)研究前，我們將對過去相關(guān)的研究進(jìn)展進(jìn)行梳理，從而確定本研究需要解決的問題和研究路線。本章將先對虛擬現(xiàn)實(shí)中的視覺輸出設(shè)備和交互技術(shù)進(jìn)行簡單回顧，然后詳細(xì)描述放置操作任務(wù)的相關(guān)研究、運(yùn)動(dòng)操作過程中的人類運(yùn)動(dòng)行為模型、VR 中重要交互工具的操作特性、以及操作環(huán)境的研究進(jìn)展。

得投影的左眼圖像只能進(jìn)入人的左眼，投影的右眼圖像進(jìn)入右眼，從而產(chǎn)生立體的圖像。由于用戶在觀看的過程中仍然能夠看到周圍的環(huán)境，因此不是全封閉式，對沉浸感有一定影響（圖1-3a）。頭戴式顯示器則是全封閉式的呈現(xiàn)設(shè)備，由兩

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3 ;第八講 評比[J];中國勞動(dòng)科學(xué);1989年10期

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5 葉琴;不能太多地?cái)[小棒[J];中小學(xué)教材教學(xué);2004年01期

6 胡正光;王大紅;許玉珍;;加強(qiáng)綜合自動(dòng)化培訓(xùn)縮短操作時(shí)間[J];科協(xié)論壇(下半月);2011年03期

7 梅峰;CuteFTP實(shí)用技巧[J];計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò);2002年21期

8 何剛;;降低搗固焦?fàn)t單孔操作時(shí)間的措施[J];燃料與化工;2013年06期

9 張玲娟;葉文琴;陸健;;等級護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)操作時(shí)間與實(shí)際操作時(shí)間的測量與分析[J];解放軍護(hù)理雜志;2007年05期

10 馮建勇,王承建,汪世明;葡萄糖注射液工藝及操作時(shí)間對5-HMF含量的影響[J];遵義醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào);1998年01期

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2 張玉蘭;;間接粘接的優(yōu)點(diǎn)及護(hù)理配合的作用[A];第十三次全國口腔正畸學(xué)術(shù)會(huì)議（2014年會(huì)）論文集[C];2014年

3 邢培清;劉玉振;方建華;溫濤;呂永磊;;縮短FAME24／20操作時(shí)間的方法探討[A];中國輸血協(xié)會(huì)第四屆輸血大會(huì)論文集[C];2006年

4 肖艷;千滬渝;;巧用泡沫保護(hù)墊做支架[A];中華護(hù)理學(xué)會(huì)第2屆護(hù)理學(xué)術(shù)年會(huì)暨“醫(yī)改新政下護(hù)理改革之路”系列研討會(huì)(六)暨全國護(hù)理新理論、新方法、新技術(shù)研討會(huì)暨全國自然災(zāi)害護(hù)理研討會(huì)論文集[C];2010年

5 張恩華;霍焱;黃葉莉;劉巖;陳永鵬;刁惠敏;;陸基與四級海況艦船環(huán)境下常用護(hù)理技術(shù)操作時(shí)間比較[A];全國內(nèi)科護(hù)理學(xué)術(shù)交流暨專題講座會(huì)議論文匯編[C];2004年

6 梁玲;孫清峰;鞠偉坦;李立強(qiáng);;雙組分聚氨酯人造草背膠的研制[A];中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)第十七次年會(huì)論文集[C];2014年

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