[论文解读] FVA: Modeling Perceived Friendliness of Virtual Agents Using Movement Characteristics

Tanmay Randhavane, Aniket Bera+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 30, 2019

Virtual Reality Applications and Impacts被引用 5

一句话总结

本文提出了一种数据驱动的友好度模型，通过控制注视、步态和手势，生成逼真且具有社交互动性的增强现实（AR）虚拟代理（FVAs），以提升感知友好度和社会存在感。基于行为有限状态机和HoloLens验证，与非友好代理相比，FVAs使感知友好度提升了5.71%，社会存在感提升了4.03%。

ABSTRACT

We present a new approach for improving the friendliness and warmth of a virtual agent in an AR environment by generating appropriate movement characteristics. Our algorithm is based on a novel data-driven friendliness model that is computed using a user-study and psychological characteristics. We use our model to control the movements corresponding to the gaits, gestures, and gazing of friendly virtual agents (FVAs) as they interact with the user's avatar and other agents in the environment. We have integrated FVA agents with an AR environment using with a Microsoft HoloLens. Our algorithm can generate plausible movements at interactive rates to increase the social presence. We also investigate the perception of a user in an AR setting and observe that an FVA has a statistically significant improvement in terms of the perceived friendliness and social presence of a user compared to an agent without the friendliness modeling. We observe an increment of 5.71% in the mean responses to a friendliness measure and an improvement of 4.03% in the mean responses to a social presence measure.

研究动机与目标

• 提升AR环境中虚拟代理的感知友好度和社会存在感。
• 开发一种数据驱动模型，将非语言运动线索（步态、手势、注视）映射到感知友好度。
• 通过基于HoloLens的AR研究验证该模型对用户感知的影响。
• 探讨运动特征如何影响虚拟代理的人际信任与社会认知。
• 实现实时、交互式的混合现实环境中友好虚拟代理行为的生成。

提出的方法

• 通过用户研究收集心理和感知数据，将运动特征与感知友好度关联。
• 基于友好度模型，使用行为有限状态机（BFSM）协调步态、手势（点头、挥手）和注视行为。
• 运动参数源自人际温暖与非语言沟通的心理学原理。
• 该模型整合全局路径规划与碰撞避免机制，实现在AR中的真实感导航。
• 基于网络的验证研究证实了该友好度模型在各类运动线索上的感知有效性。
• 基于微软HoloLens的AR验证研究，在真实混合现实环境中评估了FVA的表现。

实验结果

研究问题

• RQ1 特定运动特征——步态、手势和注视——如何影响虚拟代理的感知友好度？
• RQ2 数据驱动模型能否有效将非语言线索映射到虚拟代理的感知友好度？
• RQ3 使用友好运动行为是否能提升用户在AR中的社会存在感？
• RQ4 感知友好度在多大程度上影响用户对代理能力与影响力的信任？
• RQ5 用户在自然主义AR环境中与友好虚拟代理互动时，其行为与感知反应如何？

主要发现

• FVAs使平均感知友好度相比默认代理显著提升了5.71%。
• FVAs使平均社会存在感提升4.03%，Temple存在感量表（TPI）的p值显著为0.046。
• 空间存在感显著改善（p=0.013），而社会丰富度与参与度未达显著水平。
• 参与者经常忘记FVA是虚拟的，并自然地作出回应（如挥手回应），表明社会存在感强烈。
• 该模型对感知能力无显著影响（感知能力p=0.862，影响力p=0.732），表明友好度与能力是独立维度。
• FVA模型成功实现实时、合理的交互式动作生成，支持AR中动态社交互动。