VR环境中的概念

没问题!先把概念说清楚,再对照你的三模态数据怎么用就行。

6DoF 是什么?

6DoF = Six Degrees of Freedom(六自由度)

指3个平移自由度 + 3个旋转自由度:

  • 平移(位置):x、y、z(米)
  • 旋转(姿态):通常用欧拉角 (roll/pitch/yaw)或四元数(qx,qy,qz,qw) 表示

VR 里的头盔(HMD)和手柄/控制器 一般都提供6DoF位姿 :既知道"在空间哪里"(x,y,z),也知道"朝向哪儿"(旋转)。
眼动 不是6DoF,它更多是凝视方向(一个单位向量),或者在屏幕上的二维坐标(2D gaze)、再加上会聚信息推到3D注视点。

跟你数据的对应关系

你给的行里已经是典型的6DoF字段:

  • 头戴位置:(-1.7544801, 0.33819318, 1.3514876) → 3个平移DoF
  • 头戴旋转(四元数):(-0.31333604, 0.5584293, 0.24357286, 0.728457) → 3个旋转DoF(四元数是4维表示,但本质是3个旋转自由度)
  • 右手手柄同理:一组位置 + 一组旋转 = 6DoF
  • 眼动部分:是AOI+时间段 (注视开始/结束/时长),可转换成注视方向/注视对象序列,用于注意与任务对齐分析

论文里怎么写(落到特征)

把"6DoF"当成头盔/手柄的位姿流,从中构造以下可解释特征(你方案C会用到):

平移相关(位置)

  • 速度:(| \Delta \mathbf{p} | / \Delta t)
  • 路径长度 / 空间覆盖率 / 停滞比(速度低于阈值的时间占比)
  • 曲折度(tortuosity):路径弧长 ÷ 端点直线距离

旋转相关(姿态)

  • 角速度:(\omega = \Delta\theta / \Delta t),其中 (\Delta\theta = 2\arccos(|\langle q_{t}, q_{t+\Delta t}\rangle|))(四元数内积求相对转角)
  • 角加速度、jerk(平滑度指标,位姿变化的三阶导)

头---眼耦合(把头的"前向向量"和眼动"凝视向量"做角度)

  • 头---眼对齐角:(\alpha = \arccos(\hat{h}\cdot \hat{g}))((\hat{h}) 从头盔四元数转成朝向向量,(\hat{g}) 为凝视方向)
  • 对齐时间占比 / 相位滞后

与眼动/任务的结合

  • AOI 转移熵/路径熵、TTFF(到关键AOI的首达时间)
  • 用 Soft-DTW/DTW 将"AOI序列"与"任务模板"软对齐,再把上面的6DoF特征按任务段汇总

快速判断你数据是不是6DoF

  • 有位置 + 有旋转 (哪怕旋转是四元数):就是6DoF
  • 只有旋转 (无x,y,z):就是3DoF (早期移动VR/低成本设备常见)
    你的样例里,头盔和手柄都给了位置+旋转 ,所以它们都是6DoF流 ;眼动单独作为第三模态(注意/凝视)。

如果你愿意,我可以把这些定义写成论文"术语与记号"小节(含上面的公式和变量表),或者直接给一段把四元数转角、角速度、tortuosity等特征计算代码。

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