中科院軟件所多項成果被人機交互頂級會議ACM CHI 2020長文接收

文章來源:  |  發布時間:2019-12-10  |  【打印】 【關閉

  

   ACM CHI (ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems)是人機交互領域頂級國際學術會議(CCF-A)。ACM CHI 2020將于4月25號到30號在夏威夷Honolulu舉行,大會共收到論文投稿3126篇,最終錄用率約為24.31 %。中科院軟件所人機交互團隊在自然人機交互基礎理論與交互技術等方面與國內外合作者共同開展了多項研究工作,共有7篇長文被接收。其中軟件所牽頭的5項成果被ACM CHI 2020長文錄用。此外,軟件所作為參與單位,與合作單位在觸屏命令輸入、自閉癥社交干預方面取得的兩項成果也被ACM CHI 2020長文錄用。以下就軟件所牽頭的5項成果進行簡單介紹。 

  1. Modeling the Endpoint Uncertainty in Crossing-based Moving Target Selection 

  移動目標獲取任務在自然用戶界面中廣泛存在,中國科學院軟件研究所人機交互團隊在國際上率先開展針對移動目標選擇落點不確定性的研究工作,繼2018年和2019年連續在人機交互頂級會議CHIUIST上提出了一維和二維移動目標選擇不確定性模型后,本次被ACM CHI 2020接受的論文進一步將這一研究拓展到Crossing移動目標選擇任務中。 

  在本項工作中,研究人員針對Crossing范式下的移動目標的獲取提出了一個Quaternary-Gaussian模型,實現了Crossing移動目標獲取落點分布的準確預測,填補了用戶界面中Crossing移動目標獲取理論模型的空白,為動態用戶界面中的技術研發和交互設計提供指導。研究人員將落點分布的組成劃分為絕對準確度、目標大小和速度三個因素的影響。針對Crossing任務的特殊性,將速度進一步分解為切向與法向速度兩個部分,分別對應用戶感知運動延遲和時間緊迫程度對落點不確定性的影響,實現了Quaternary-Gaussian模型的構建。實驗結果顯示,基于這個模型,研究人員能夠對Crossing移動目標選擇的落點分布規律、選擇錯誤率進行精準預測,對未來Crossing范式下的動態用戶界面設計提供理論指導。 

  該論文的作者分別為:黃進(中科院軟件所),田豐(中科院軟件所,通訊作者),范向民(中科院軟件所),涂華偉(La Trobe University),張浩(中科院軟件所),彭曉蘭(中科院軟件所),王宏安(中科院軟件所) 

    

  Quaternary-Gaussian模型的推導與在Crossing移動目標獲取中的擬合結果 

  2. Get a Grip: Evaluating Grip Gestures for VR Input using a Lightweight Pen 

  隨著虛擬現實(VR)技術在數據分析、藝術創作、醫療培訓等領域的廣泛應用,對輸入精度的要求越來越高。目前常用的手持控制器,如HTC ViveOculus Rift,主要利用手腕的旋轉,輸入精度有限。筆作為常用的書寫工具,能夠很好地運動手腕,并發揮手指的靈活度。盡管在VR中使用筆形態的控制器并不新奇,然而在此之前,人們對它在指向、選擇等一些基本交互任務中的表現知之甚少。本研究旨在探索VR下將筆作為輸入設備,充分發揮手指的靈活度,解決VR下高精度輸入的問題。本項目通過對比五種常見握筆姿勢,確定了筆桿末端握法是一種最合適的握姿,使得在空中朝不同方向的舒適運動范圍最大。與此同時,通過與典型的手柄握姿對比,評估末端握法在VR目標選擇任務中的效率,包括近距離點選操作與遠距離的射線選擇。結果表明該種握姿能夠有效縮短選擇時間,但長時間使用會帶來疲勞。研究最后通過展示握姿切換、筆勢操作,以及手眼一致性三個應用場景,探討了在VR下基于筆輸入的交互設計以及潛在的交互可能。 

  該論文的作者分別為:李念龍(中科院軟件所),韓騰(中科院軟件所,通訊作者),田豐(中科院軟件所),黃進(中科院軟件所),孫銘會(吉林大學),Pourang IraniUniversity of Manitoba),Jason AlexanderLancaster University)。

 

用戶在VR下使用筆點選操作與射線選擇操作 


常見的五種握筆姿勢 

  3. Mouillé: Exploring Wetness Illusion on Fingertips to Enhance Immersive Experience in VR 

  為用戶提供豐富的觸覺反饋有助于增強他們在虛擬現實(VR)環境中的沉浸感。濕潤感是其中一項生活常見的且非常重要的觸覺感受,比如可以促使人們本能地避開長時間接觸潮濕物體以免危害健康,同時也可以促使人們本能地調節抓握物體時的力度從而不至于導致物體滑落。前期有研究人員探索了如何在用戶面部或身體皮膚上產生濕潤幻覺的方法,發現通過調節冷刺激可以讓用戶產生濕潤的幻覺,但過去的研究并沒有定量化地評估這一機制是否可以在用戶手指部位產生濕潤幻覺以及探索如何讓用戶感受不同類型和強度的濕潤幻覺。本論文對這一研究方向進行拓展,首先進行了一項定量的用戶研究,從而了解溫度、壓力和摩擦等觸覺刺激對用戶指尖獲取濕度感受的影響。根據實驗中獲得的數據,論文設計了一個原型(Mouillé)并進行了功能測試。該原型可以模擬VR環境中不同軟硬的濕潤物體(如冰塊,冰鎮可樂瓶,濕海綿、帶水桌面),支持用戶擠壓、舉起或摩擦等動作,并通過冷刺激效應在指尖獲取不同程度的濕潤錯覺。 

  該論文作者分別為:韓騰(中科院軟件所),王思睿(中科院軟件所),范明明(Rochester Institute of Technology),王思佳(中科院軟件所,CMU),范向民(中科院軟件所),田豐(中科院軟件所,通訊作者)。 

  Mouillé原型支持用戶在與虛擬物體交互時獲取濕潤感 

  4. HapBead : On-Skin Microfluidic Haptic Interface using Tunable Bead

  近些年通過柔性材料和柔性電子構建的貼皮式的交互界面(電子皮膚)得到迅速發展,比如柔性的顯示和觸控界面不斷問世,但在柔性觸覺界面領域還未得到廣泛應用。已有的相關工作有通過記憶金屬等材料設計了可提供拉伸、扭動等觸覺反饋的薄的交互界面,也有通過微小壓電片制成薄膜式的震動矩陣,但其觸覺表達能力都往往比較有限。針對這些問題,項目組提出利用微細流體的高度可控性設計一種高度可調的貼皮式震動觸覺界面并制作了原型(HapBead)。該界面通過精準地控制長約1cm,直徑1mm,上下厚度分別為0.3mm0.4mm,PDMS制成的微細管道內的流體,使其與管道內直徑0.9mm的小鋼珠來回震蕩而產生局部端流,從而產生區域的震動的感覺。該設計可以通過精準地控制小鋼珠在管道內震蕩的位置、頻率及振幅等,在用戶指尖渲染出高度可調的觸覺反饋。論文通過實驗驗證了該種觸覺渲染機制的可行性與穩定性,并設計了其在皮膚觸覺涂鴉,混合現實觸覺和視覺觸覺混合顯示等領域的應用。 

  該論文作者分別為:韓騰(中科院軟件所),Shubhi BansalUniversity of Sussex),史曉宸(中科院軟件所,PSU),陳彥君(中科院軟件所),全保剛(中科院物理所),田豐(中科院軟件所,通訊作者),王宏安(中科院軟件所),Sriram SubramanianUniversity of Sussex)。 

  HapBead原型通過微流體機制渲染高度可調的觸覺反饋 

  5. A Palette of Deepened Emotions: Exploring Emotional Challenge in Virtual Reality Games 

  伴隨著情感計算與情感交互的不斷發展,情感元素在自然用戶界面中的作用越來越重要。以情感挑戰(Emotional Challenge)為核心的情感交互設計可以觸動用戶的心靈,反映人類生活的經驗,幫助用戶了解自身的價值,探索人類的意義。本研究用虛擬現實游戲作為交互環境,研究了情感挑戰與傳統挑戰獨立與并存的兩種存在形式,揭示了情感挑戰在桌面和虛擬現實環境中誘發的多維化情感體驗。我們挑選了知名游戲《輻射4》的四個典型片段,對比了挑戰類型(情感挑戰和傳統挑戰)和交互環境(桌面和虛擬現實)對用戶情感體驗的影響。我們發現當情感挑戰相對獨立存在時,能顯著拓寬用戶所體驗到的情感維度;當情感挑戰與傳統挑戰共存時,虛擬現實能夠對情感挑戰效應起到催化作用;且虛擬現實能夠顯著增強情感體驗的強度。我們的研究能有效指導用戶界面中的情感交互設計,讓用戶界面蘊含情感、創造情感,促進自然用戶界面情感化設計的發展。 

  該論文作者分別為:彭曉蘭(中科院軟件所),黃進(中科院軟件所),Alena DenisovaCity, University of London)、陳輝(中科院軟件所)、田豐(中科院軟件所)、王宏安(中科院軟件所,通訊作者)。 

    

  典型情感挑戰和傳統挑戰游戲誘發的情感體驗結果 

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