中科院软件所多项成果被人机交互顶级会议ACM CHI 2020长文接收

文章来源:  |  发布时间:2019-12-10  |  【打印】 【关闭

  

   ACM CHI (ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems)是人机交互领域顶级国际学术会议(CCF-A)。ACM CHI 2020将于4月25号到30号在夏威夷Honolulu举行,大会共收到论文投稿3126篇,最终录用率约为24.31 %。中科院软件所人机交互团队在自然人机交互基础理论与交互技术等方面与国内外合作者共同开展了多项研究工作,共有7篇长文被接收。其中软件所牵头的5项成果被ACM CHI 2020长文录用。此外,软件所作为参与单位,与合作单位在触屏命令输入、自闭症社交干预方面取得的两项成果也被ACM CHI 2020长文录用。以下就软件所牵头的5项成果进行简单介绍。 

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

  移动目标获取任务在自然用户界面中广泛存在,中国科学院软件研究所人机交互团队在国际上率先开展针对移动目标选择落点不确定性的研究工作,继2018年和2019年连续在人机交互顶级会议CHIUIST上提出了一维和二维移动目标选择不确定性模型后,本次被ACM CHI 2020接受的论文进一步将这一研究拓展到Crossing移动目标选择任务中。 

  在本项工作中,研究人员针对Crossing范式下的移动目标的获取提出了一个Quaternary-Gaussian模型,实现了Crossing移动目标获取落点分布的准确预测,填补了用户界面中Crossing移动目标获取理论模型的空白,为动态用户界面中的技术研发和交互设计提供指导。研究人员将落点分布的组成划分为绝对准确度、目标大小和速度三个因素的影响。针对Crossing任务的特殊性,将速度进一步分解为切向与法向速度两个部分,分别对应用户感知运动延迟和时间紧迫程度对落点不确定性的影响,实现了Quaternary-Gaussian模型的构建。实验结果显示,基于这个模型,研究人员能够对Crossing移动目标选择的落点分布规律、选择错误率进行精准预测,对未来Crossing范式下的动态用户界面设计提供理论指导。 

  该论文的作者分别为:黄进(中科院软件所),田丰(中科院软件所,通讯作者),范向民(中科院软件所),涂华伟(La Trobe University),张浩(中科院软件所),彭晓兰(中科院软件所),王宏安(中科院软件所) 

    

  Quaternary-Gaussian模型的推导与在Crossing移动目标获取中的拟合结果 

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

  随着虚拟现实(VR)技术在数据分析、艺术创作、医疗培训等领域的广泛应用,对输入精度的要求越来越高。目前常用的手持控制器,如HTC ViveOculus Rift,主要利用手腕的旋转,输入精度有限。笔作为常用的书写工具,能够很好地运动手腕,并发挥手指的灵活度。尽管在VR中使用笔形态的控制器并不新奇,然而在此之前,人们对它在指向、选择等一些基本交互任务中的表现知之甚少。本研究旨在探索VR下将笔作为输入设备,充分发挥手指的灵活度,解决VR下高精度输入的问题。本项目通过对比五种常见握笔姿势,确定了笔杆末端握法是一种最合适的握姿,使得在空中朝不同方向的舒适运动范围最大。与此同时,通过与典型的手柄握姿对比,评估末端握法在VR目标选择任务中的效率,包括近距离点选操作与远距离的射线选择。结果表明该种握姿能够有效缩短选择时间,但长时间使用会带来疲劳。研究最后通过展示握姿切换、笔势操作,以及手眼一致性三个应用场景,探讨了在VR下基于笔输入的交互设计以及潜在的交互可能。 

  该论文的作者分别为:李念龙(中科院软件所),韩腾(中科院软件所,通讯作者),田丰(中科院软件所),黄进(中科院软件所),孙铭会(吉林大学),Pourang IraniUniversity of Manitoba),Jason AlexanderLancaster University)。

 

用户在VR下使用笔点选操作与射线选择操作 


常见的五种握笔姿势 

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

  为用户提供丰富的触觉反馈有助于增强他们在虚拟现实(VR)环境中的沉浸感。湿润感是其中一项生活常见的且非常重要的触觉感受,比如可以促使人们本能地避开长时间接触潮湿物体以免危害健康,同时也可以促使人们本能地调节抓握物体时的力度从而不至于导致物体滑落。前期有研究人员探索了如何在用户面部或身体皮肤上产生湿润幻觉的方法,发现通过调节冷刺激可以让用户产生湿润的幻觉,但过去的研究并没有定量化地评估这一机制是否可以在用户手指部位产生湿润幻觉以及探索如何让用户感受不同类型和强度的湿润幻觉。本论文对这一研究方向进行拓展,首先进行了一项定量的用户研究,从而了解温度、压力和摩擦等触觉刺激对用户指尖获取湿度感受的影响。根据实验中获得的数据,论文设计了一个原型(Mouillé)并进行了功能测试。该原型可以模拟VR环境中不同软硬的湿润物体(如冰块,冰镇可乐瓶,湿海绵、带水桌面),支持用户挤压、举起或摩擦等动作,并通过冷刺激效应在指尖获取不同程度的湿润错觉。 

  该论文作者分别为:韩腾(中科院软件所),王思睿(中科院软件所),范明明(Rochester Institute of Technology),王思佳(中科院软件所,CMU),范向民(中科院软件所),田丰(中科院软件所,通讯作者)。 

  Mouillé原型支持用户在与虚拟物体交互时获取湿润感 

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

  近些年通过柔性材料和柔性电子构建的贴皮式的交互界面(电子皮肤)得到迅速发展,比如柔性的显示和触控界面不断问世,但在柔性触觉界面领域还未得到广泛应用。已有的相关工作有通过记忆金属等材料设计了可提供拉伸、扭动等触觉反馈的薄的交互界面,也有通过微小压电片制成薄膜式的震动矩阵,但其触觉表达能力都往往比较有限。针对这些问题,项目组提出利用微细流体的高度可控性设计一种高度可调的贴皮式震动触觉界面并制作了原型(HapBead)。该界面通过精准地控制长约1cm,直径1mm,上下厚度分别为0.3mm0.4mmPDMS制成的微细管道内的流体,使其与管道内直径0.9mm的小钢珠来回震荡而产生局部端流,从而产生区域的震动的感觉。该设计可以通过精准地控制小钢珠在管道内震荡的位置、频率及振幅等,在用户指尖渲染出高度可调的触觉反馈。论文通过实验验证了该种触觉渲染机制的可行性与稳定性,并设计了其在皮肤触觉涂鸦,混合现实触觉和视觉触觉混合显示等领域的应用。 

  该论文作者分别为:韩腾(中科院软件所),Shubhi BansalUniversity of Sussex),史晓宸(中科院软件所,PSU),陈彦君(中科院软件所),全保刚(中科院物理所),田丰(中科院软件所,通讯作者),王宏安(中科院软件所),Sriram SubramanianUniversity of Sussex)。 

  HapBead原型通过微流体机制渲染高度可调的触觉反馈 

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

  伴随着情感计算与情感交互的不断发展,情感元素在自然用户界面中的作用越来越重要。以情感挑战(Emotional Challenge)为核心的情感交互设计可以触动用户的心灵,反映人类生活的经验,帮助用户了解自身的价值,探索人类的意义。本研究用虚拟现实游戏作为交互环境,研究了情感挑战与传统挑战独立与并存的两种存在形式,揭示了情感挑战在桌面和虚拟现实环境中诱发的多维化情感体验。我们挑选了知名游戏《辐射4》的四个典型片段,对比了挑战类型(情感挑战和传统挑战)和交互环境(桌面和虚拟现实)对用户情感体验的影响。我们发现当情感挑战相对独立存在时,能显著拓宽用户所体验到的情感维度;当情感挑战与传统挑战共存时,虚拟现实能够对情感挑战效应起到催化作用;且虚拟现实能够显著增强情感体验的强度。我们的研究能有效指导用户界面中的情感交互设计,让用户界面蕴含情感、创造情感,促进自然用户界面情感化设计的发展。 

  该论文作者分别为:彭晓兰(中科院软件所),黄进(中科院软件所),Alena DenisovaCity, University of London)、陈辉(中科院软件所)、田丰(中科院软件所)、王宏安(中科院软件所,通讯作者)。 

    

  典型情感挑战和传统挑战游戏诱发的情感体验结果 

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