MineXR: 挖掘个性化的扩展现实界面

文献标题

MineXR: Mining Personalized Extended Reality Interfaces

文献信息

• 主题领域: 扩展现实(XR)中的用户界面设计与个性化研究
• 关键词: 延展现实, 个性化用户界面, 数据集, 界面布局, 用户行为, 互动设计

研究背景与问题

• 发现的问题或挑战:

  1. 很难获取用户在日常XR设备中的行为数据和界面偏好。
  2. 当前关于XR交互和布局的研究主要基于预定义的内容，缺乏用户生成的真实个性化界面。
  3. 传统桌面和移动设备的应用程序模式是否适用于XR界面尚存争议。

• 研究的重要性:

  1. XR有潜力革新用户与数字内容的交互，但需要对用户的偏好、活动情境和界面交互方式有深入理解。
  2. 支持个性化和更高效的XR布局，可能是推动下一代XR设备普及的核心。

• 研究动机与相关工作:

  1. 研究提出了设计挖掘技术，如对网页和移动应用界面的再利用，但这些技术尚未在XR领域广泛应用。
  2. 研究中已有交互设计工具和沉浸式原型工具，但它们更注重内容的展示形式，而不是用户需要的内容和功能。

解决方案

• 提出的方法:

  1. 开发了MineXR平台，用于采集与分析用户个性化XR界面。
  2. 通过用户的智能手机和头戴设备(HMD)，创建基于用户内容的个性化XR Widget。
  3. 提供了一个开放的大规模数据集，包括用户生成的XR布局数据。

• 创新之处:

  1. 新增的数据采集方式: 用户在其真实生活环境中采集应用程序截图并生成个性化的XR组件。
  2. 开放式数据构建: 数据集包含31名参与者生成的109个XR布局和695个widgets，用以填补个性化XR界面研究的空白。
  3. 数据挖掘和分析工具支持研究者从行为数据中获取深入见解，为上下文感知的XR系统提供支持。

• 实施步骤与技术:

  1. Widget生成: 用户通过智能手机应用程序截图，裁剪出应用程序中的功能区块转化为XR Widget。
  2. Widget布置: 用户通过移动设备指定Widget在XR布局中的位置，并实时预览其效果。
  3. 数据存储与分析: 通过云端技术(Firebase和Azure Spatial Anchors)，实时存储用户的布局和功能数据。
  4. 数据标注与聚类: 用户数据可使用Web界面进行标签化，包括Widget的功能类别、场景信息和UI元素类型。

研究成果

• 具体成果:

  1. 生成了一个包含31位用户在4类环境中的109个XR布局的开放式数据集，涵盖广泛的场景和任务。
  2. 提供了XR界面的设计建议，包括功能性Widget构建、基于环境和活动的布局适应等。

• 与现有解决方案的比较与优势:

  1. 不同于以往仅展示预定义界面的研究，MineXR允许用户生成深度个性化的XR布局，增强了研究的真实性和上下文多样性。
  2. 数据分布具有更高的外部效度，适用于开发未来适应性更强的XR系统。

• 实验与评估结果:

  1. 数据显示，用户偏好通过功能分解而非完整应用程序生成界面，52.81%的Widget来源于截图裁剪。
  2. 数据揭示了不同场景中Widget类别的分布及其背景依赖性。例如，厨房环境中35%的Widget来自食品和饮料类应用，办公环境中54%来自生产力工具。
  3. 标注分析表明，用户经常根据语义和功能将Widget聚类，并根据活动需求动态调整布局。

• 局限性与未来方向:

  1. 当前数据集只支持静态布局，未来可探索时间动态布局和用户中心布局。
  2. 尚未集成完全交互式的虚拟元素，进一步的研究需要结合用户长期使用行为进行测试。
  3. 使用场景主要集中在实验室和受控环境，未来可扩展至时间跨度更长、上下文更复杂的真实环境研究。

总结

MineXR通过采集个性化XR交互数据，为XR系统设计提供了重要支持。其数据驱动的研究方法将推动功能性XR界面的开发与适应性系统设计。这项研究为未来的XR开发人员与研究者提供了坚实的工具和数据基础。