(2025) GazeHand2: A Gaze-Driven Virtual Hand Interface with Improved Gaze Depth Control

GazeHand2: GazeHand 사용성 및 성능 향상 프로젝트

Category	3D object manipulation in VR
Project Period	2023.04 ~ 2023.08
Paper Preparation	2023.09 ~ 2025.05
Date of Publication	2025.06.22
Published in	Electronics, Volume 14, Issue 13 (SCIE Journal)
DOI	10.3390/electronics14132530

Intro

앞선 GazeHand 연구에는 치명적 단점이 하나 있는데, 바로 충돌점을 기반으로만 물체와의 앞뒤 거리를 조절할 수 있다는 겁니다. 만약 가상 공간에 물체 하나만 있다면 GazeHand는 무용지물이 될 수 있습니다. 따라서 이런 단점을 해소하는 방법을 추가로 제안하고자 하였습니다.

Depth Control in GazeHand2

기존 가상현실 기기의 손 추적 기능이 완전하지 못하여, 손 추적이 우수한 Meta Quest Pro 버전으로 기존 GazeHand를 다시 제작하였습니다. 이 과정에서 시각적 요소도 추가하였습니다.

물체의 좌우/상하 이동은 눈의 방향을 움직임으로써 빠르게 가능합니다. 문제는 앞뒤 이동입니다. 따라서 기존의 GazeHand의 기능을 그대로 유지하면서, 앞뒤로 물체를 빠르게, 그러면서 원하는 속도로 이동할 수 있도록, 다음 요소를 추가하였습니다.

물체를 손으로 움켜쥐었을 때, 그때의 손의 위치(P)를 저장해둡니다.
사람의 손이 떨릴 수 있으므로, 최초의 위치 P로부터 앞뒤로 5cm의 여유 공간을 둡니다.
해당 물체를 앞뒤로 움직이기 위해서는 그 5cm 여유 공간보다 손을 앞으로 또는 뒤로 움직이면 됩니다. 이렇게 하면 기존에 저장된 충돌점과의 거리가 손의 방향으로 멀어지거나 가까워집니다. 충돌점과의 거리는 가상 손의 위치를 결정하고, 그 손이 물체를 잡고 있으므로 결과적으로 물체 역시 따라서 이동하게 됩니다.
이때 충돌점과의 거리가 변하는 속도는 손이 최초 위치 P와 얼마나 떨어졌느냐에 따라 달라집니다. 시스템 사용자는 움직이는 속도를 보며 손의 위치를 조절할 수 있습니다.
어느 상황이든 손을 풀면 물체 선택이 해제됩니다.

본 시스템은 Unity 2021.3.21 버전으로 가상현실 기기인 Meta Quest Pro를 사용하여 제작되었습니다.

Study and Result

시스템 성능 비교를 위해 원거리 물체 상호작용을 위한 인터페이스들인 Gaze+Pinch, ImplicitGaze와 본 시스템을 비교하였습니다. 과업은 참가자 측면에 나타난 토끼를 적절히 회전 및 이동하면서 가상현실 한 공간에 배치하는 겁니다. 다양한 비교를 위해 최초 위치(35도 측면과 55도 측면), 회전 방향(90도와 180도), 앞뒤 이동 거리(1m, 3m, 5m)를 다르게 하여 비교하였습니다.

비교 결과 물체를 움직이는 데 들인 수행 시간에서는 GazeHand2와 Gaze+Pinch가 비슷했으나, 신체적 움직임 등은 GazeHand2에서 가장 적었으며, 물체를 잡고 펴는 활동 역시 가장 적어 효율적으로 움직일 수 있음을 확인했습니다. 또한 재미있는 사용자 경험을 제공한 것으로 나타났습니다.