斯坦福、谷歌研究证实几何感知透视技术可显著降低VR晕动症
几何感知透视系统可以通过精确的深度感知来减轻晕动症
（映维网Nweon 2025年06月12日）传统的VR头显限制用户对虚拟世界的感知，将他们与现实世界隔离开来。视频透视（VST）头显则通过面向世界的摄像头来创建增强现实体验，以帮助人们感知现实世界。然而，直接显示摄像头画面会导致视觉不适和晕动症，这是由于对尺度的感知不准确和运动视差的夸大。
在一项研究中，斯坦福大学和谷歌团队展示了几何感知透视系统将如何通过精确的深度感知来减轻晕动症。研究人员首先提出了一种基准测试和比较透视算法的方法。另外，他们设计了一个协议来定量测量用户在VST头显中经历的晕动症。
使用所述协议，他们进行了用户研究，以比较直接透视和几何感知透视系统。研究人员指出，这是第一个揭示几何感知透视显著减少恶心、定向障碍和晕动症总分的研究。
VR头显利用高分辨率近眼显示器和多感官输入系统，令用户完全沉浸在虚拟环境中。高度的沉浸感将用户与他们的物理环境隔离开来。为了实现真实世界和虚拟世界之间的无缝集成，增强现实头显将数字内容覆盖到用户周围重新投影的物理世界。
因此，诸如Apple Vision Pro1和Meta Quest 3等视频透视（VST）头显越来越受欢迎。VST头显利用摄像头捕获的图像，为用户提供在AR和VR模式之间转换的能力，在完整的现实-虚拟连续体中提供身临其境的体验。
与VST头显并行，诸如微软HoloLens这样的光学透明（OST）系统同样开发出来。相关系统使用户能够通过可变透明度的面板看到真实世界，而面板同时可以显示虚拟内容。随着VST头戴式显示器的普及，一系列的增强现实应用已经出现，包括教育、交互式现实世界游戏，特别是生产力任务，如打字、参加会议、媒体消费，以及在室内场景中与物理世界交互。
随着空间计算设备的应用越来越多，有必要对VST技术带来的用户不适和相关晕动症进行研究。
尽管人们在过去的几十年里对VR晕动症进行了广泛的研究，但致力于增强AR设备使用的舒适性和安全性的研究有限。来自VR研究的见解是有益的，但VST的独特性质，即用户可以看到物理世界并与之交互，这表明需要专门的研究来指导VST头戴式显示器的设计，并优先考虑用户的舒适度。
斯坦福大学和谷歌团队的这项研究的目标之一是定量测量用户对透视系统的不适，并为减轻用户体验的晕动症提供见解。
在VST头显中，由于硬件和物理的限制，摄像头通常位于头显的外表面，远离用户的眼睛位置。直接透视，即将原始摄像头馈送到显示器，会放大距离，从而放大物体的运动。根据感觉冲突理论，视觉和惯性信号之间的不匹配可能会导致不适。
为了减轻这种不匹配，过去的研究侧重于利用深度信息将摄像头图像重新投影到眼睛视图中。
团队引入了一个术语“几何感知透视（Geometry Aware Passthrough/GAP）来描述基于深度的重投影算法。以前的研究假设，与直接透视相比，GAP减少了不适，但据研究人员所知，没有实证研究直接调查了这一假设。
另外，深度不连续可能导致GAP算法中的翘曲伪影，这可能进一步导致用户体验到的整体晕动症。为了解决所述问题，团队提出了技术指标，以估计在VST显示器感知到的几何不准确性，以及可能改变物体形状的翘曲伪影。
团队首先描述了直接和几何感知透视系统之间的技术差异，并提出了控制增强几何精度和减轻感知翘曲伪影之间权衡的指标。他们演示了如何使用相关指标来揭示几何估计对用户感知的几何形状的影响，并量化VST图像中引入的扭曲。
然后，团队介绍了一个专注于关键VST用例的协议，以全面评估VST头显引起的不适和晕动症。使用所述协议，他们进行了用户研究，以比较直接透视和几何感知透视系统。据研究人员所知，这是第一个揭示几何感知透视显著减少恶心、定向障碍和晕动症总分的研究。
研究包括VST中的三个活动：
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在物理键盘上打字
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绕过障碍物导航
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近场物体交互
通过所提出的研究，研究人员首先表明，VST系统在执行相同的任务时，会引起数种正常情况下不会经历的特定症状。他们进一步证明，与直接透视相比，几何感知穿越显著减少了恶心、定向障碍和晕动症的总分。通过将调查置于用户舒适度的背景下，团队强调了GAP在增强VST头戴式显示器的整体用户体验方面的实际意义。
在这项研究中，团队研究了重投影算法对VST头戴式显示器用户不适和晕动症的影响。他们首先提出了度量来评估几何正确性和由几何感知重投影产生的翘曲伪影，并展示了相关指标如何允许不同的通过算法之间的比较，重点是感知场景几何形状和对象形状。
他们提出了一项综合方案，旨在通过关键用例评估VST头戴式显示器视觉引起的不适和晕屏。研究结果表明，与直接透视相比，GAP显著减少了恶心、定向障碍、晕动症总分以及主观不适评分。
值得注意的是，研究结果揭示了VST系统特有的特定症状。眼睛疲劳是导致VST晕动症的主要因素。这表明VST系统中的晕动症是一种复杂的现象，不同于VR晕动症。尽管观察到的晕动症程度一般为低至中度，但相关症状会影响用户的接受度和整体体验。从用户收集的反馈揭示了进一步研究和改进VST头显舒适度的新途径。
