增强旅程：车载增强现实中的互动兴趣点

研究背景与问题

• 作者发现了哪些问题或挑战？ 本研究关注如何让车辆内的乘客使用增强现实技术（AR）来互动并探索周边环境中的固定兴趣点（POIs）。当前尚不清楚现有的互动技术和可视化方法在动态车辆环境中的有效性。此外，乘客在回忆错过的地点名称和从车辆中探索周边环境方面存在困难。

• 为什么这个问题很重要？ 随着自动驾驶汽车的普及，人们在车辆中作为乘客的时间逐步增加，这部分时间可能被视为不可生产或浪费。如果能将出行时间转化为有意义的互动或娱乐体验，将显著提高用户满意度。

• 研究动机与相关工作 研究动机源于乘客对于探索周边兴趣点的需求，例如餐馆、公园和博物馆，同时增加了对地点的认知度和信息获取的便利性。相关工作涉及AR技术在车辆环境中的应用，但现有研究多集中于汽车内元素的互动或静态环境中的互动问题。

解决方案

• 作者提出了哪些方法或解决方案？ 作者设计并评估了一个基于视频透视头戴式显示器（VST HMD）的AR系统，允许乘客通过眼动追踪与捏合手势与POIs互动。同时，设计了三种可视化方式（列表、时间线、小地图）帮助用户浏览即将到达或已错过的POIs。

• 该解决方案的创新之处是什么？ 创新之处包括：

  1. 利用AR技术在动态环境中实现世界固定POIs和车内UI的交互。
  2. 设计了三种独特的可视化方式以支持POIs探索。
  3. 实验性验证了眼动追踪和捏合手势在动态车辆中交互的可行性。
  4. 系统提供详细POI信息，包括名字、分类和描述，以便帮助用户更快识别地点。

• 实施步骤是什么？使用了哪些关键技术？

  1. 系统设计：基于Unity和Varjo XR-3的视频透视头戴式显示器，实现POIs的增强现实显示。
  2. 交互技术：使用眼动追踪进行预选，并使用捏合手势确认选择和进行滚动。
  3. 可视化设计：设计了列表（List）、时间线（Timeline）和小地图（Minimap）作为车内UI，用以支持过去和未来的POI探索。
  4. 用户研究：设计并完成三阶段实验，包括问卷调查、预实验和主实验，研究乘客习惯、交互行为及系统接受度。

研究成果

• 取得了哪些具体成果？

  1. 报告了乘客和驾驶员在保存和寻找POIs方面的需求与基本行为习惯，包括对手动保存兴趣点的偏好。
  2. 发现眼动追踪结合硬件按钮适用于动态车辆中的AR交互，但结合捏合手势的交互效果有限。
  3. 列表（List）被确认为最受用户喜爱的可视化方式，其原因包括界面熟悉度高、搜索简单且对外界可见性的影响最小。
  4. 证明了系统在缓解错过地点识别难题方面的有效性，并提出设备轻量化和高舒适性的硬件需求。

• 与现有解决方案相比，它有哪些优势？

  1. 提供了在动态交通场景中与外部环境互动的独特解决方案。
  2. 结合用户需求优化了POIs信息显示和交互方式。
  3. 系统设计遵循了提升用户体验的原则，例如通过信息识别减少认知负荷。

• 实验或评估结果是什么？

  1. 工作负荷：小地图的使用感知工作负荷显著高于列表和时间线两种方式。
  2. 用户体验：列表获得最高的评分，其吸引力、新颖性和易用性在三种可视化方法中表现最好。
  3. 任务完成率：列表和时间线的任务完成率接近90%，显著优于小地图的约60%完成率。
  4. 移动设备限制：当前硬件较重、较热，降低了用户体验。此外，车辆颠簸影响了交互精准度。

• 局限性与未来方向

  • 局限性：
    1. 当前研究使用的硬件（Varjo XR-3）较重且不适合长期佩戴。
    2. 捏合交互在不平稳车辆环境中表现欠佳。
    3. 实验环境仅限于城市工业区，结果可能无法完全推广至其他场景。
    4. 样本群体偏向汽车软件公司员工，或对结果造成潜在偏差。
  • 未来方向：
    1. 探索其他交互方式，例如结合语音输入或使用手持设备。
    2. 优化动态环境下的POIs定位技术，例如通过计算机视觉将POIs锚定到建筑物。
    3. 开发更轻便的AR眼镜或将系统集成至车载HUD。
    4. 扩展研究场景至各种驾驶情境，如日常通勤与长途旅行。