AnkleType：一种无需手脚的虚拟现实足部文本输入技术

文献标题

AnkleType: A Hands- and Eyes-free Foot-based Text Entry Technique in Virtual Reality

发表信息

• 主题领域: 基于脚的虚拟现实（VR）文本输入技术
• 关键词: 虚拟现实, 文本输入, 无手操作, 无眼操作, 基于脚的交互, 踝关节手势, 用户研究, 键盘布局, 长期评估, 人体工学设计

背景与问题

• 问题与挑战: 传统的VR文本输入方法（如物理键盘、手持控制器、基于视线的输入）在用户的手或视觉注意力被占用时存在局限性。现有的基于脚的输入方法需要视觉注意力和大范围的脚部动作，并且主要集中在坐姿场景。
• 重要性: 在沉浸式应用场景中（如游戏、创意和协作），高效且舒适的文本输入至关重要。一个无需手和眼的解决方案可以在手和眼被占用的情况下提升可用性。
• 动机与相关研究: 之前的研究探索了手持控制器、视线输入和基于脚的输入用于VR文本输入。然而，这些方法面临如运动病、眼疲劳以及对站姿支持有限等挑战。本研究基于基于脚的输入概念，旨在通过支持坐姿和站姿的无眼输入来填补这些空白。

解决方案

• 提出的方法: AnkleType是一种基于脚踝手势的文本输入技术，支持VR中的无手无眼输入，同时适用于站姿和坐姿。
• 创新点:
  1. 提出一种新颖的基于脚踝的输入系统，用于VR中的无手无眼文本输入。
  2. 通过用户偏好手势的引导研究，确定适合文本输入任务的脚踝手势。
  3. 通过用户研究和语言模型优化键盘布局以支持无眼输入。
  4. 通过为期7天的长期研究展示其可学习性和有效性。
• 研究步骤与关键技术:
  1. 初步研究测量脚踝旋转范围并引导用户偏好手势。
  2. 基于空间和语言建模设计适合站姿和坐姿的键盘布局。
  3. 比较单脚和双脚输入策略以确定每种姿势的最佳配置。
  4. 长期研究评估学习效果和无眼输入性能。

结果

• 具体发现:
  • 初始输入速度：首次使用者的输入速度为8.99 WPM（BPSit）和9.13 WPM（UPStand）。
  • 经过7天训练后：
    • 可视条件下：15.05 WPM（UPStand），16.70 WPM（BPSit）。
    • 无眼条件下：11.15 WPM（UPStand），12.87 WPM（BPSit）。
    • 错误率在无眼条件下分别降低到9.91%（UPStand）和8.80%（BPSit）。
• 相较基准的优势:
  • 与最先进的无手无眼VR文本输入方法相比具有竞争力的性能。
  • 支持站姿和坐姿，而之前的研究主要集中于单一姿势。
• 实验与评估:
  • 初步研究：22名参与者用于脚踝旋转范围测量，18名参与者用于手势引导。
  • 键盘布局优化：12名参与者，基于空间和语言建模。
  • 输入策略比较：16名参与者，单脚与双脚策略。
  • 长期研究：12名参与者，持续7天，评估可视和无眼条件。
• 局限性与未来工作:
  • 未考虑左脚用户；未来工作可探索自适应设计。
  • 对双脚输入的分割键盘设计探索有限。
  • 未在实际双任务或混合现实场景中进行评估；未来研究可解决这些问题。

总结

AnkleType提出了一种新颖的基于脚踝手势的无手无眼VR文本输入系统，支持站姿和坐姿。通过广泛的用户研究，确定了最佳输入策略（站姿使用UPStand，坐姿使用BPSit），并在性能上与最先进的方法竞争。为期7天的长期研究展示了其可学习性和有效性，在可视和无眼条件下的输入速度和准确性均显著提升。未来工作可针对左脚用户、分割键盘设计以及在实际场景中的评估进行扩展。AnkleType为沉浸式环境中的文本输入提供了一个有前景的替代方案。