[论文解读] Towards Augmented Reality-driven Human-City Interaction: Current Research on Mobile Headsets and Future Challenges

Lik‐Hang Lee, Tristan Braud+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 17, 2020

Augmented Reality Applications参考文献 202被引用 9

一句话总结

本综述整合了2015至2019年间关于移动头戴式设备驱动的增强现实（AR）人城交互的260项研究，分析了信息可视化、受限界面和具身交互方面的趋势。研究识别出界面与输入技术方面的未充分探索挑战，并提出将AR与对话式用户界面（CUIs）结合，作为实现无处不在、沉浸式智慧城市交互的关键推动因素。

ABSTRACT

Interaction design for Augmented Reality (AR) is gaining increasing attention from both academia and industry. This survey discusses 260 articles (68.8% of articles published between 2015 - 2019) to review the field of human interaction in connected cities with emphasis on augmented reality-driven interaction. We provide an overview of Human-City Interaction and related technological approaches, followed by a review of the latest trends of information visualization, constrained interfaces, and embodied interaction for AR headsets. We highlight under-explored issues in interface design and input techniques that warrant further research, and conjecture that AR with complementary Conversational User Interfaces (CUIs) is a key enabler for ubiquitous interaction with immersive systems in smart cities. Our work helps researchers understand the current potential and future needs of AR in Human-City Interaction.

研究动机与目标

• 分析2015至2019年间使用移动头戴设备的AR驱动人城交互的当前研究趋势。
• 识别城市环境中AR界面设计与输入技术方面尚未充分探索的挑战。
• 探讨信息可视化、受限界面和具身交互在智慧城市AR中的作用。
• 探索将对话式用户界面（CUIs）与AR结合的潜力，以实现在城市环境中无缝、无处不在的交互。
• 基于当前局限与新兴机遇，提出推动AR在人城交互中发展的全面研究议程。

提出的方法

• 对AR与人城交互领域内260篇学术论文（其中68.8%发表于2015至2019年）进行系统性综述。
• 根据技术方法、交互模式和城市环境中的应用背景对研究进行分类。
• 分析AR头戴设备在信息可视化、受限界面和具身交互技术方面的趋势。
• 从现有研究中综合界面与输入挑战，重点关注可用性、人体工程学和环境约束。
• 探索AR与对话式用户界面（CUIs）之间的协同作用，作为未来沉浸式城市交互系统框架。
• 采用主题分析与比较分析方法，识别AR在智慧城市中研究空白与未来研究方向。

实验结果

研究问题

• RQ1 2015至2019年间，使用移动头戴设备的AR驱动人城交互的主导趋势是什么？
• RQ2 在城市环境中，AR的界面设计与输入技术面临哪些关键挑战？
• RQ3 信息可视化、受限界面和具身交互如何促进基于AR的人城交互？
• RQ4 对话式用户界面（CUIs）在何种方式下可与AR互补，以实现在智慧城市中更自然、无处不在的交互？
• RQ5 AR驱动的人城交互中，哪些研究方向尚未充分探索，值得进一步研究？

主要发现

• 相关AR-人城交互研究中，高达68.8%发表于2015至2019年，表明该领域发展迅速。
• 城市AR中的信息可视化主要聚焦于空间数据的呈现，但缺乏标准化和以用户为中心的设计原则。
• AR中的受限界面（如凝视、手势和语音输入）在真实城市环境中面临环境噪声和用户疲劳等挑战。
• AR中的具身交互研究尚不充分，尤其是在移动性和情境感知至关重要的动态城市环境中。
• AR与对话式用户界面（CUIs）的结合被识别为一项有前景但研究不足的方向，可推动更直观、更易访问的城市交互。
• AR系统在真实城市环境中长期可用性、可访问性与可扩展性方面仍存在关键研究空白。