用户界面帮助改进宝宝进食障碍外文翻译资料

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用户界面帮助改进宝宝进食障碍

摘要:婴儿在出生后4个月内体重增加一倍，到第一年末体重增加两倍。从纯牛奶摄入过渡到固体食物是婴儿发育的关键部分。如果不能充分做到这一点，就会严重影响孩子的长期发展。虚拟现实提供了一种手段，能帮助父母以安全和可控的适当方式喂养他们的孩子。本文是一项实验性研究，旨在探讨虚拟现实技术应用于有喂养问题婴儿家长的常用输入设备的评价。研究目的是给家长一个选择以获得经验。任务是测量用户在虚拟现实环境中使用三维物体操作的能力，并通过调查确定每个设备用户可以看到哪些优点和缺点，从而了解设备的重要特性。一个游戏手柄，一个太空导航器，一个带鼠标的键盘和一个带Wii遥控器的双节棍用于这项研究。基于对参与者的调查，提供单个设备的特性和功能的描述以及限制。这反过来可能会帮助我们理解如何使用虚拟应用程序为那些可能关心适当的婴儿喂养的新生父母们。

关键词-虚拟现实;输入设备;输入困难

一、 引言

由于婴儿的辅食摄入，人类婴儿的身体和大脑的快速生长是可能的。人类是独一无二的，在4-8个月大时从纯牛奶摄入到固体食物的过渡完全取决于父母管理这一过渡并为婴儿提供足够的营养[1]。这种转变是一个复杂的过程，涉及到生物学上的变化(例如婴儿越来越偏爱咸味食物)、口腔运动技能、克服对新口味的自然新恐惧症以及敏感的养育方式。不这样做会严重影响孩子的发育，包括持续拒绝进食和限制进食，发育停滞，导致长期的健康问题，包括持续进食障碍，易感染和认知问题。父母们知道，如果孩子最终不吃东西，他可能会死。儿童在表达饥饿的能力、口腔运动技能和处理新口味和食物质地的气质方面存在个体差异。当婴儿采用非常挑剔的饮食习惯或拒绝食物时，父母往往采用长期不适应的方法，例如分散注意力或强制喂食。在某些情况下，吃饭时间的挣扎可能导致儿童虐待。作者Netaet等200名6-18个月婴儿的父母表明，47%的婴儿有喂养问题[3]。对于关注健康的人来说，去制定关于喂养的高效建议，了解父母的需求是一个关键因素。医疗保健是可能受益于新方法的领域之一，如虚拟现实，因为它提供了病人和治疗师之间的交流渠道。我们正在开发虚拟现实应用程序，旨在帮助父母解决与婴儿喂养有关的基本问题和问题，如调整环境以适应适当的喂养条件。喂养有几个重要的因素，比如父母与孩子的互动，这是摄取食物的中心环节，还有使用勺子和适当评估孩子的反应等。在这个初步的研究中，我们重点研究了虚拟环境中的勺子导向，并提出了哪些输入设备是最适合这种任务的问题。影响应用程序成功的因素很多。相对于用户年龄组选择输入设备的适当性，以及需要执行的任务[5] ，视觉印象和界面起着至关重要的作用;特别是用户与应用程序交互的方式。我们正在为虚拟现实应用程序开发一个基于3D手部运动的界面，以调查其提供更身临其境体验的潜力。我们选择了几款设备，这些设备都有一些特点:它们应该是通用的、低成本的设备，对于玩游戏或使用电脑的用户来说相对比较熟悉，这样任何人都可以在家里使用我们的应用程序，而无需特殊。

二、相关工作

为虚拟环境设计一个有效的交互界面具有挑战性。应该考虑到应用程序的目标是谁，以及将如何使用它。任何应用程序都需要为最终用户量身定制。对于我们的目的，有必要思考环境中的哪些动作对于用户是重要的，以及用户与环境的交互方式。根据这些要求，选择合适的输入/输出设备。大量的导航任务通常需要六个自由度的输入设备使运动在每个方向。然而考虑到价格或者通常需要一个桌面才能正常工作，这可能是不必要的，尽管它有精确的控制，但是不切实际[6]。虚拟环境中的三维手势输入和导航已经在许多系统中得到了探索。Sreedharan开发了一个基于手势的界面，使用Wii遥控器，让用户与虚拟环境进行更自然的互动，称为“第二人生”[7]。使用基于加速度计的用户界面来控制物理模拟字符。[8].手部运动和视觉反馈(手眼协调)之间的感知差异似乎在3D环境中比在2D环境中更难学习。因此，一个常见的方法也是使用自由度较小的设备，但有不同的模式，如指向或操作。然后使用每个模式来控制一组特定的输入参数[10]。在这些模式之间进行切换，但如果执行的任务或移动彼此之间没有独立性，则可能会干扰用户。另一个问题是设备与游戏引擎的集成。对于无线设备，它与引擎的连接也需要由应用程序来处理。应用程序对控制器的支持、直观性和易用性可能对用户及其使用应用程序的体验有很大影响[12]。因此，设备控件应该是自然的，不应该通过搜索必要的按钮和其他组件来中断用户与应用程序的交互。

三、环境设置

这个环境结合了喂入过程中可用的元素。它是由一个餐厅，高椅子与一个坐着的儿童和勺子设计喂食。图1提供了应用程序原型的概述。它显示父母使用双节棍作为输入设备以控制勺子在环境中的运动。婴儿模型是在用户面前设置的，但是这是默认的透视图。一个孩子的视角可以设置在用户的休闲时间，虽然为了实验的目的。它是在默认的位置，父母坐在孩子的正前方，从正面观看它。因为我们的主要兴趣在于确定，哪种设备最适合使用者，所以我们没有在环境中加入诸如碗和食物盘之类的元素，因为我们不需要拿起食物或不同类型的勺子。用户控制着空勺子。

图1.双节棍导航的勺子模型

四、输入设备

我们决定测试几个不同的输入设备，以找出哪些是最适合我们的系统。经典的游戏手柄控制器，鼠标键盘，双节棍和没有帮助的Wii远程和3d空间导航与6自由度已经被使用，见图2。确定一些方法来保持应用程序的控制效率和参与度非常重要，但仍然简单且易于记忆。该系统的目的是为了广泛群体在线使用。主要是在他们的家中使用。因此，我们调查了在游戏和计算机工作中最常用的设备，并考虑了那些对用户来说价格合理、舒适的设备。虽然设计和实现定制控制器提供了大大提高游戏的机会，但它也引入了大量的额外工作，并可能增加了游戏加控制器组合的零售价格。最常用的和使用的设备代表了一个按钮和操纵杆的集合。操纵杆通常对应于空间移动和方向性，按钮对应于用户可以采取的行动。它们往往相当简单，将用户的操作限制在几个易于理解的选项(尽管复杂性会随着按钮和上下文敏感按钮的数量的增加而增加)[13]。他们是有效的，因为用户可以迅速学会控制应用程序中的对象与相同的肌肉运动。最后，这样的界面是熟悉和舒适的，已经作为游戏标准这么长时间。由于操纵杆和按钮的多功能性和高效性，它们与其他形式的输入结合在一起，给用户一种更加引人注目和身临其境的体验[13]。图2.实验中使用的设备

在我们的应用程序中，大多数尝试将勺子模型导航到卡通婴儿嘴巴的父母根本没有玩过游戏，见图3。没有一个用户每周玩电脑游戏的时间超过2小时。他们接触过的最常见的输入/输出设备是标准的键盘和鼠标。

要与虚拟子进行交互，用户需要使用设备导航勺子的模型。因此，个别装置的控制需要适应必要的运动。因此，在某种程度上，用户是否能够抓住设备或者是否需要在桌面上操作设备，以及是否需要双手控制设备或者只需要单手控制设备，在实际情况中起着重要的作用。为了测试所有的设备，我们创建了一个简单的任务，其中重要的是移动模型的勺子从初始位置到婴儿模型的嘴。孩子成功地把勺子插进嘴里后，闭上嘴。

根据参与者的调查，这种3d互动最受欢迎的设备是双节棍，主要是因为它自然的握法和旋转方式。用户将其标记为最容易使用和最适合该任务的，见表1。然而，用户报告说，非按钮设备似乎比其他设备更敏感。用户倾向于将设备收敛到屏幕上，以便将勺子送到孩子的嘴里。他们也有一些困难，在估计他们在与一个婴儿的勺子在3D环境中的应用程序，他们错过了勺子在他们手中的感觉。

表一：设备的可用性

五、可能性和局限性

对于所有的设备，我们都实现了两种类型的旋转和前后移动和上下移动，这对于任务来说已经足够了，并且没有以不必要的复杂性引导用户的注意力从应用程序上移开。确保参与者能够在最后时间内完成任务，并且尽可能多地关注单个设备,我们除了闭上眼睛和嘴的模型以外没有使用其他卡通的婴儿模型，在成功插入勺子以后。

尽管我们选择了许多设备的共同特性，如表2和表3所示，但这些特性在使用方式上是不同的。空间导航器和键盘以鼠标结束，作为最后一个在分配的任务中易于使用，见表1。大多数参与者用双手按键盘上的四个按钮，用勺子上下移动。他们偶尔中断工作与键盘设置旋转的勺子使用鼠标。他们不能同时控制两者。通过移动鼠标同时按下一个按钮来旋转勺子很麻烦而且不是很直观。

我们之所以选择这种经典的设备组合，是因为它在使用电脑的人群中非常流行。尽管我们的大多数参与者几乎没有玩过游戏的经验，而且他们第一次玩过大多数测试过的设备，但是带键盘的鼠标在工作生活中是众所周知的。大多数电脑游戏都假设玩家会使用这些控制器，甚至对于使用这些控制器是否合适的看法也不尽相同。取决于所需的交互，鼠标和键盘可能会妨碍完全的自由控制，但也可能在瞄准和摄像机定位方面表现出色[12]。

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