针对可穿戴设备的虚拟鼠标

发布时间：2019-07-21 11:00

【摘要】：人类对外界的感知和联系一直是人类活动研究的重点。许多产品和技术都可以结合,如最近非常流行的虚拟现实,就是将虚拟现实和残疾人的健康保障组合在一起。早期的虚拟显示设备都带有传感器,但用这些传感器进行交互对于残疾人来说十分困难。主要原因是当用户使用输入设备(键盘、鼠标、遥控器)控制虚拟现实设备的时候,操作十分复杂,没有外在的帮助,有运动障碍的人无法正常使用。为了解决以上问题,提出了用虚拟鼠标取代传统鼠标,将键盘、鼠标、遥控器的功能三合一,以可穿戴眼镜作为显示的媒介设备,简化交互过程。设计原则是通过使用一个按键,用户就可以与安装在虚拟眼镜上的系统进行交互,同时不需要很大的手指力量和手指活动幅度。我们控制变量的方式设计对比实验来评估该系统。该系统的后期测验证明了提出的系统的有效性和可靠性,而且系统整体设计十分完备。
【图文】：

，虚拟现实设备硬件的反应速度不够快，无法对用户实事动作进行有快速反馈［11］。VＲ可应用于来自运动神经损伤的人的术后恢复，在运动康复时，迫使触觉接口和外骨骼反馈装置一起使用［12］，但这也意味着操作这些装置时，需要很大的肢体力量。而这是运动受限的人或者是神经受损伤的患者无法做到的［13］。可穿戴式系统也用于帮助残疾人。大多数的系统包括用户在交互过程中必须用到的传感器和一些小工具。为了达到更加便捷的效果，现在VＲ技术常常与可穿戴设备结合使用，但是这导致了另一个常见的问题。图1中的3幅图片展示用户与键盘、鼠标和虚拟现实眼镜三者进行交互的过程。当使用者使用可穿戴设备的时候，，他无法很好与其他输入设备进行交互(键盘、鼠标等)，因为他们无法看到真实的场景。同时，在使用可穿戴式系统的用户需要一直注视在显示屏上，导致用户看不到输入上按键的具体位置，输入设备无法发挥作用。这是可穿戴式系统在残疾人和老年人与外界交互时面临的主要问题。图1存在问题Fig．1Existingproblems虚拟现实应用和可穿戴式系统在现在的年轻人中广为使用，但对于老年人和残疾人，他们只需要最简单的和无传感器的可穿戴式显示系统来实现最基本的功能，这些最新科技的使用仍然存在问题。所以无传感器的可穿戴式设备更适合于他们，而且价格会相对低廉，使用起来也更加便捷。同时在使用中存在的另一问题，如图1中最右图片显示，虚拟现实眼镜的改变菜单或选项的按钮在眼镜的框架上，在使用过程中用户看不见这些按钮。这也会导致用户必须记住不同的输入按钮的功能，这不符合用户记忆最小化的交互设计原则。基于这一需求，提出了基于可穿戴设备的虚拟鼠标，来更好地帮助行动不便者。我们的想法结合了虚

?-bit交互系统进行测试，这个交互系统能提供类似社交媒体、娱乐、购物以及与护工沟通的工具，帮助用户完成日常生活活动。3．1硬件支持为了实现所提出的系统的所有功能，需要另外两种可穿戴硬件设备，其中可穿戴显示设备(VＲ眼镜)用于显示，触摸板用于用户输入。为了提供一个更真实的可视化虚拟世界，使用的是基于Android系统的VＲ眼镜。选择此硬件设备的原因是因为它基于Android系统，在这个平台上安装虚拟鼠标的应用程序比较方便。选择的另一个硬件设备是触摸键盘，此键盘只有一个键，用于用户的远程控制。图2系统框架Fig．2Thesystemframework该系统的整个过程为:在VＲ眼镜上安装交互系统，触摸板作为用户输入设备，与VＲ眼镜相连。当用户需要与系统进行交互时，按压触摸板，即可获得系统的反溃输出设备可以是多样的，例如由软件系统控制的扬声器可以连接到虚拟现实眼镜，以便每当病人作出选择时，护工可以被及时通知到。显示器同样可以作为此系统的输出设备，可将使用者的所有选择输出到屏幕上方便使用者及其家属护工实时掌握。硬件的选择是以改善和方便残疾人和外部世界的沟通为目的。3．2软件支持软件方面，采用1-bit交互系统，以及设计的虚拟鼠标。在设计虚拟鼠标时，考虑到目标用户在运动能力上的限制，以及对已有物理鼠标的认知与使用习惯，决定采用辅助界面，来增强虚拟鼠标的可操作性。图3为1-bit交互系统中的虚拟鼠标辅助界面，在此界面中，每一个图标对应一个特定的功能，并以一定的顺序与速度交替闪烁。用户可以在某一图标正在闪烁时，发出1bit选中信号，以此命令系统实现相应的功能。图3中圆形区域内的图标可控制鼠第2期JABEENFarzana，等:针对可穿戴设备的虚拟鼠标·135·
【作者单位】：清华大学人机交互与媒体集成研究所;北京邮电大学国际学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(61672017) 国家“863”计划项目(2012AA011602)
【分类号】：TP334.2

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