TapGazer：使用手指敲击和视线导向单词选择的文本输入

文献标题

TapGazer: Text Entry with Finger Tapping and Gaze-directed Word Selection

文献信息

• 主题领域: 人机交互与虚拟现实中的文本输入技术
• 关键词: 输入技术, 文本输入, 眼动追踪, 虚拟现实, 打字

研究背景与问题

• 问题与挑战:

  • 在虚拟现实（VR）环境中进行高效文本输入是一个挑战，VR头显使用户无法轻易定位传统物理键盘。
  • 由于用户经常站立或移动，与键盘保持接近变得困难。
  • 许多现有解决方案要求用户学习新技能或布局，例如非传统打字方式，这降低了学习效能。

• 重要性:

  • 文本输入是计算系统中的基本任务之一，高效的文本输入方法对于生产力至关重要。
  • 对于需要快速输入文本的VR场景（如记笔记或发送信息），需要一种简单且易用的解决方案。

• 相关工作与研究动机:

  • 传统的VR文本输入方法包括虚拟键盘、便携键盘、手势输入、眼动控制等，但这些方法的性能都难以超过物理键盘。
  • TapGazer旨在解决VR场景中的便携性、可见性和学习成本问题，同时保留用户对传统QWERTY打字的熟悉度。

解决方案

• 方法与设计:

  • 提出了一种结合手指敲击和眼动控制选择候选词的文本输入系统——TapGazer。
  • 用户通过敲击手指输入文本，无需关注手的位置或键盘位置。
  • 系统利用QWERTY布局将多字母映射到每个手指，并通过显示候选词列表和用户的眼动选择解读输入的潜在歧义。

• 创新之处:

  • 首次探索通过敲击结合眼动进行输入并解决单词不明确性。
  • 在VR场景中提供一种灵活且便携的文本输入方式，支持用户站立或坐下时的使用。
  • 对初学者友好且易学，保留用户的QWERTY技能。

• 实施细节:

  • 用眼动跟踪选择词汇，减少用户额外的点击操作；在缺乏眼动追踪设备的情况下，可以通过额外敲击手指解决词语选择问题。
  • 提供了多个候选词布局设计（如五边形布局）以优化视觉搜索效率。
  • 系统支持多种输入设备，如QWERTY键盘、Sensel触控板、穿戴式触摸手套等。

研究成果

• 具体成果:

  • TapGazer使新手用户在坐姿VR场景中达到44.81字/分钟（WPM），约为其QWERTY键盘打字速度的79.17%。
  • 在站立VR场景中，使用触摸手套的用户达到45.26字/分钟，约为QWERTY速度的71.91%。
  • TapGazer与现有的文本输入技术相比，在性能上更优，并显著降低错误率。

• 优势与实验结果:

  • 在Word Completion模式中，用户平均节省了7%左右的敲击数。
  • 对比物理键盘，其错误率更低（从11.55%降低到2.13%-3.64%）。
  • 用户获得了良好的体验评分（SUS usability: ~70分，NASA-TLX任务负载: ~48分）。
  • 无论是坐姿还是站立姿势均表现一致，无明显性能损失。

• 局限性与未来方向:

  • 眼动追踪的准确性对于TapGazer至关重要，且其依赖于用户的视觉输入，不支持无眼视觉的打字。
  • TapGazer未提供自动纠错功能，可考虑未来集成更高级的预测算法与纠错机制。
  • 随着AR眼镜和更先进手指追踪设备的普及，TapGazer可能成为一种广泛使用的便携文本输入方式。

总结

TapGazer结合敲击和眼动追踪，实现了一种高效且易学的文本输入系统，适用于虚拟现实环境中的日常文本输入任务。这种系统展示了在非标准环境中的灵活应用潜力，并为未来基于视线和轻敲输入的设计优化提供了参考方向。未来的研究可进一步改善预测算法和用户体验设计，使其在更多场景中可用，例如AR应用或日常移动使用场景。