盲人和低视力人群听觉手势引导的可行性研究

文献标题

Understanding the Feasibility of Auditory Hand-Steering Guidance for Blind and Low-Vision People

出版信息

• 研究领域: 针对盲人和低视力人群的辅助技术，重点研究听觉手部引导。
• 关键词: 盲人和低视力, 手部引导, 听觉引导, VERBAL, Follow-Your-Finger, 辅助技术, 声音化, 空间导航, 人机交互, 可访问性。

背景与问题

• 问题/挑战: 盲人和低视力（BLV）个体由于缺乏视觉反馈，在将手部导航至目标时面临挑战，同时需要避免潜在的危险。目前的辅助技术要么专注于到达引导，要么依赖不切实际的触觉设备，导致在实际手部引导解决方案上存在空白。
• 重要性: 有效的手部引导技术可以帮助BLV个体独立且安全地完成日常任务，例如使用厨房工具或在杂乱环境中取物。
• 动机与相关研究: 之前的研究探索了用于手部导航的触觉和听觉引导，主要集中于到达任务，而非引导任务。基于机器人技术的触觉方法在日常使用中不切实际，而听觉方法尚未解决引导问题。本文旨在通过开发仅基于音频的手部引导解决方案来填补这一空白。

解决方案

• 提出的方法: 两种听觉手部引导方法——VERBAL（语音方向提示）和Follow-Your-Finger（FYF，基于声音化的提示），在Meta Quest 3头戴设备上实现。
• 创新点:
  1. 开发了首个针对BLV个体的听觉手部引导方法。
  2. 提供了FYF在引导任务中可行性的定量证据，以及VERBAL在精确性方面的局限性。
  3. 提供了关于改进FYF可用性的定性见解，并识别了VERBAL在低精度但熟悉场景中的潜在有效性。
• 过程与关键技术:
  • VERBAL基于手指尖与路径下一位置之间的角度，提供语音指令（例如“向前”，“向左”）。
  • FYF通过调节880 Hz音调的音量，指示手指方向与目标路径方向的对齐程度。
  • 两种方法通过包含12名BLV参与者的两阶段用户研究进行评估，涉及控制任务和现实物品获取场景。

结果

• 具体发现:
  • FYF在WIDE宽度条件下的错误率为4.17%，其中6名偏好FYF的参与者在WIDE和MODERATE条件下的错误率分别为1.39%和2.78%。
  • VERBAL在WIDE宽度条件下的错误率较高（24.6%），但完成时间较快（平均7.39秒），精确性不足。
• 相较基线的优势: FYF在需要更高引导精度的条件下，错误率显著低于VERBAL。
• 实验/评估:
  • 第一阶段：在预定义的不同宽度和振幅的通道中进行的控制研究。
  • 第二阶段：在桌面和货架环境中进行的现实物品获取任务，结合“边想边说”协议和退出访谈。
  • 评估指标：错误率、偏差和完成时间。
• 局限性与未来工作:
  • FYF的声音化提示在寻找阶段对部分参与者来说难以理解，导致在MODERATE宽度条件下错误率较高。
  • VERBAL的“之字形”运动模式和认知负担限制了其在精确引导中的适用性。
  • 未来工作应改进FYF的音频提示，探索VERBAL在低精度场景中的有效性，并测试其在实际任务中的生态效度。

总结

本文提出了两种听觉手部引导方法——VERBAL和FYF，以支持BLV个体在三维空间中导航手部。FYF表现出更低的错误率和更高的精确性，而VERBAL提供了更快但精确性较低的引导。一项包含12名BLV参与者的用户研究表明，FYF在安全关键任务中具有潜力，而VERBAL在要求较低的场景中可能有效。研究结果为利用现成设备开发实用的基于音频的引导系统奠定了基础，未来工作需要进一步优化设计并验证其在真实环境中的适用性。