[论文解读] Personal+Context navigation: combining AR and shared displays in network path-following

Raphaël James, Anastasia Bezerianos+4 more|arXiv (Cornell University)|May 19, 2020

Interactive and Immersive Displays参考文献 77被引用 4

一句话总结

本文提出了一种名为 Personal+Context 导航的方法，结合增强现实（AR）头戴设备与共享显示屏，实现在网络可视化中的私密、免提路径导航。通过在 AR 光标与共享显示屏上的网络链接之间建立持久或临时的视觉连接，该技术根据任务精度需求提升了导航准确性和用户偏好，证明了其在协作式公共网络探索中的可行性。

ABSTRACT

Shared displays are well suited to public viewing and collaboration, however they lack personal space to view private information and act without disturbing others. Combining them with Augmented Reality (AR) headsets allows interaction without altering the context on the shared display. We study a set of such interaction techniques in the context of network navigation, in particular path following, an important network analysis task. Applications abound, for example planning private trips on a network map shown on a public display.The proposed techniques allow for hands-free interaction, rendering visual aids inside the headset, in order to help the viewer maintain a connection between the AR cursor and the network that is only shown on the shared display. In two experiments on path following, we found that adding persistent connections between the AR cursor and the network on the shared display works well for high precision tasks, but more transient connections work best for lower precision tasks. More broadly, we show that combining personal AR interaction with shared displays is feasible for network navigation.

研究动机与目标

• 为解决在导航过程中保持个人 AR 视图与共享网络可视化之间视觉和认知连接的挑战。
• 在公共环境中支持私密、免提导航，其中共享显示屏展示网络上下文，但用户需要个性化引导。
• 评估 AR 与共享显示屏之间不同耦合机制对路径跟随任务性能的影响。
• 探索使用 AR 头戴设备提供个性化导航反馈的可行性，同时不破坏共享视觉上下文。

提出的方法

• 系统使用 HoloLens AR 头戴设备渲染个人视觉提示（例如滑动圆环或磁性指针），将用户的视野与共享网络显示屏上的特定链接连接起来。
• 视觉连接基于 AR 头部追踪生成，确保 AR 光标与共享网络节点/链接实现实时对齐。
• 实现了两种交互技术：一种是用于持久连接的 'SlidingRing'，另一种是用于临时、注视触发反馈的 'Magnetic' 隐喻。
• 系统通过仅依赖头部运动和注视实现免提交互，避免使用手势或手持设备。
• 用户通过移动头部使 AR 光标对准期望的网络路径，视觉反馈强化了与共享显示屏的连接。
• 该方法在保持所有用户共享网络可视化完整的同时，实现了私密、个性化的导航辅助。

实验结果

研究问题

• RQ1 在高精度路径跟随任务中，AR 与共享网络显示屏之间的持久视觉耦合如何影响性能？
• RQ2 在低精度路径选择任务中，临时视觉耦合与持久耦合相比表现如何？
• RQ3 在 AR 辅助网络导航中，'SlidingRing' 与 'Magnetic' 视觉隐喻哪种性能更优且更受用户青睐？
• RQ4 AR 头戴设备在多大程度上能够提供私密导航支持，同时不破坏共享显示屏的上下文？

主要发现

• 使用 SlidingRing 技术实现的持久视觉耦合在高精度路径跟随任务中显著提升了性能，表明其在对精度要求高的导航中具有有效性。
• 在低精度路径选择任务中，临时的 Magnetic 隐喻优于标准注视光标，且更受用户青睐，表明其在简单导航目标下具有更好的可用性。
• AR 与共享显示屏的结合实现了在公共环境中的私密、非干扰性导航，既保留了共享上下文，又支持个性化引导。
• 当视觉反馈与 AR 头戴设备视野紧密耦合时，用户对共享网络的视觉和认知连接更好。
• 该系统证明了多用户网络导航的可行性，允许多名用户接收个性化的 AR 反馈，同时不改变共享可视化内容。
• 结果表明，任务精度决定了最优耦合策略：高精度任务使用持久耦合，简单任务使用临时耦合。