基于Fitts定律的虛擬現實小目標選擇模型

摘要：為了準確地選擇虛擬現實人機交互過程中的小目標,避免因手和控制器抖動導致選擇精度較低等情況,提出了一種基于Fitts定律的虛擬情境中有效測算小目標交互時間的方法。首先,類比圖形用戶界面中的移動距離和目標寬度,明確了虛擬情境中Fitts定律的適用性。其次,設計實驗并對虛擬情境下的Fitts公式進行回歸分析,得到相關系數R^2=0.8963,說明預測時間與真實時間有偏差。接著,利用MATLABcftool擬合工具箱對不同目標尺寸進行回歸分析,結合方差分析發現擬合直線的截距與目標尺寸之間顯著相關,結合虛擬情境的Fitts公式建立了虛擬現實小目標選擇模型。然后,對新模型進行多元回歸分析,確定相關系數R^2=0.976 7,說明新模型能夠有效預測捕獲小目標的時間;分析了運動方向對交互時間的影響,結果表明新模型在不同運動方向下都具有良好的適用性,能夠有效指導虛擬情境交互任務中良好目標尺寸的計算。最后,以某VR(virtual reality,虛擬現實)隧道救援體驗系統為例進行實驗評估。實驗結果表明,利用該模型能夠在獲取虛擬現實小目標時有效減少用戶的交互時間,提供更好的用戶體驗。研究結果能為相關設計開發人員確定虛擬情境下的界面布局提供有效指導,并一定程度上優化用戶的交互體驗。