学术报告

一、研究作者与发布信息

这项研究题为《augmented library: toward enriching physical library experience using hmd-based augmented reality》，由Qianjie Wei、Jingling Zhang、Pengqi Wang、Xiaofu Jin 和 Mingming Fan 合作完成。相关研究分别由香港科技大学（广州）与香港科技大学的团队参与完成，并计划发表于2024年12月11日至13日在台湾新竹举办的国际会议VINCI 2024（The 17th International Symposium on Visual Information Communication and Interaction）。

二、研究背景

本研究属于人机界面（Human-Centered Computing）以及增强现实（Augmented Reality, AR）的领域，具体聚焦于通过头戴显示设备（HMD-based）实现基于增强现实技术的“增强图书馆”（Augmented Library）设计开发和用户体验提升。研究背景可以归纳为以下几点：

1. 实体图书馆的优势与衰退： 虽然数字图书馆和在线阅读平台的兴起为读者提供了巨大的便利，但传统实体图书馆仍具有独特的教育与社区参与价值，包括无干扰的阅读环境、偶然性的知识发现机会、与知识的个人联系以及面对面的社交互动。然而，数字资源的便捷性导致大学生等用户对实体图书馆的访问率下降，对传统图书馆的未来发展构成了威胁。

2. 增强现实技术潜力： 增强现实技术提供了一种将数字内容叠加到物理世界的可能性，在过往的研究中已显示其在信息可视化、数据交互、教育及社交领域的潜在应用价值。因此，将AR技术应用于图书馆场景，为实体图书馆的探索和社区交互赋予新的活力，是本研究的主要目标。

3. 研究目标： 本研究首先提出了两个主要研究问题（Research Questions, RQs）：

   • RQ1：增强现实技术如何设计和优化实体图书馆体验？
     
   • RQ2：基于AR的增强图书馆系统如何丰富用户体验？
     

三、研究流程与方法

1. 低保真的AR原型设计
研究者使用Figma软件设计了一个低保真的增强现实原型系统，目标是提升实体图书馆的探索性和互动性。此系统包含以下几个核心组件：
- AR个人书架： 整合用户的在线个人数据，以更吸引人的方式通过增强现实书架来推荐个性化书籍。
- 增强书架： 在现实书架上叠加数字化信息，例如各分类的书籍借阅量数据。
- 评论气泡： 在相关书籍附近显示来自其他读者的虚拟评论，推动社区互动。

2. 图书管理员访谈
邀请了来自大学图书馆的5名图书管理员进行访谈，年龄在26到52岁之间（平均年龄35.4岁）。通过半结构化访谈收集了有关实体图书馆当前特性、独特优势及问题的反馈。在访谈中，研究团队还展示了低保真AR原型的使用视频，进一步收集改善建议及未来功能需求。

3. 挑战的确认与解决
通过访谈，研究者发现了三个主要挑战（Challenges, C）：
- 挑战1（C1）：提升书籍发现（Book Discovery）： 视觉化的AR书籍数据展示能够增加学生对馆藏资源的好奇心。
- 挑战2（C2）：促进社区参与（Community Engagement）： 图书馆需要AR虚拟评论功能，刺激学生间的对话与学术交流。
- 挑战3（C3）：辨别多样化用户角色（Diverse Stakeholders）： 根据用户角色（学生、教员、图书管理员）设计差异化的AR功能和体验，如通过颜色编码区分用户群体。

4. 系统开发
研究团队在Unity平台（v2022.3.20f1c1）上使用Unity XR工具和AR Foundation开发了“增强图书馆”系统，并部署到Meta Quest Pro设备上，实现了基于参考图像库的书籍识别功能。AR视觉交互界面（UI Canvas）根据Oculus开发者指南优化了用户舒适性和注意力管理。

5. 用户测试
研究者招募了10名大学生（男女比例：4：6，平均年龄24.7岁），其中6名用户报告每月访问图书馆不超过一次。受试者体验了系统的核心功能，并受访分享对各功能的反馈，研究团队通过主题分析法（Thematic Analysis）对数据进行了归纳编码。

四、研究结果

1. 信息可视化与游戏化交互
参与者高度认可系统的视觉化能力，有8名参与者称赞其“信息呈现方式优秀”。同时，部分参与者建议通过虚拟宠物（如图书指引猫）及其他游戏化互动功能提升用户兴趣。此外，有4名用户希望提供字体大小调整功能，以解决当前字体太小的问题。

2. 交互式书评功能
大多数参与者（7人）表示虚拟评论功能能够有效激发用户参与和互动，但也有部分用户（3人）指出AR文本阅读中的视力疲劳问题。一些用户希望加入AI驱动的书籍推荐系统，基于用户偏好提供更智能化的内容推荐。

3. 虚拟标签（AR虚拟书签）功能
标签功能的反馈褒贬不一。一部分用户认为标签对于分类和探索图书馆资源有帮助，而另一些用户则提出系统在界面设计上存在复杂性问题。用户建议加入个人与公共标签的分类，便于将私人书签与公共推荐分开。

五、研究结论与价值

本研究设计并开发了基于AR的“增强图书馆”原型系统，为实体图书馆的现代化和数字化转型提供了一个创新的解决方案。从研究过程和用户测试结果来看，该系统通过数据可视化、社区互动和用户角色识别等功能，显著提升了用户的参与感和探索性。与此同时，研究揭示了体系完善的具体方向，包括增强内容可读性、引入AI智能推荐以及优化交互设计。

本研究的科学价值体现在以下几个方面：
1. 提出了基于AR的创新性图书馆体验设计，将数字技术应用于传统教育与社会互动场景。
2. 为提升未来图书馆技术的研究奠定了理论与实践基础，并提供了一种可推广的设计方案。 3. 强调了社区互动与数据驱动的设计理念，为实体图书馆的长期发展定位提供了参考。

应用价值方面，该系统有潜力被应用于高校图书馆，帮助培养学生利用实体资源的能力，并增强师生间的学术交流和团队合作。未来还可扩展到公共图书馆领域，提升公众对传统文化和知识的探索兴趣。

六、研究亮点

1. 新颖的AR功能： 将数据驱动书籍发现、互动式书评和虚拟标签结合到实体图书馆场景中，创新性地将物理空间与数字信息桥接。
   
2. 关注多元用户需求： 通过颜色编码和标签系统区分用户群体，提供了更加个性化的图书馆体验。
3. 面向未来的拓展性： 引入AI算法和游戏化元素的建议为下一步研究指明了潜在方向。
   

七、未来展望

研究团队计划优化AR内容的显示效果（如字体大小），简化标签系统，并结合用户反馈进一步完善和应用系统。未来研究将通过长期的用户行为跟踪，验证该增强图书馆系统在促进学习和社区互动中的实际影响力。同时，在引入AI推荐和游戏化设计后，该系统有望进一步扩大应用范围，成为传统图书馆在数字时代的核心技术支点。