Assessing the performance of human movements during teleoperation and virtual reality is a challenging problem, particularly in 3D space due to complex spatial settings. Despite the presence of a multitude of metrics, a compelling standardized 3D metric is yet missing, aggravating inter-study comparability between different studies. Hence, evaluating human performance in virtual environments is a long-standing research goal, and a performance metric that combines two or more metrics under one formulation remains largely unexplored, particularly in higher dimensions. The absence of such a metric is primarily attributed to the discrepancies between pointing and manipulation, the complex spatial variables in 3D, and the combination of translational and rotational movements altogether. In this work, four experiments were designed and conducted with progressively higher spatial complexity to study and compare existing metrics thoroughly. The research goal was to quantify the difficulty of these 3D tasks and model human performance sufficiently in full 3D peripersonal space. Consequently, a new model extension has been proposed and its applicability has been validated across all the experimental results, showing improved modelling and representation of human performance in combined movements of 3D object pointing and manipulation tasks than existing work. Lastly, the implications on 3D interaction, teleoperation and object task design in virtual reality are discussed.

中文翻译：

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虚拟现实中 3D 对象指向和操作的指标

在遥操作和虚拟现实过程中评估人体运动的性能是一个具有挑战性的问题，特别是在 3D 空间中，由于复杂的空间设置。尽管存在大量指标，但仍然缺少引人注目的标准化 3D 指标，这加剧了不同研究之间的研究间可比性。因此，评估虚拟环境中的人类表现是一个长期的研究目标，在一个公式下结合两个或多个指标的性能指标在很大程度上仍未得到探索，尤其是在更高维度上。缺少此类度量主要归因于指向和操作之间的差异、3D 中的复杂空间变量以及平移和旋转运动的组合。在这项工作中，设计并进行了四个实验，空间复杂度逐渐提高，以彻底研究和比较现有指标。研究目标是量化这些 3D 任务的难度，并在全 3D 个人空间中充分模拟人类的表现。因此，提出了一种新的模型扩展，并在所有实验结果中验证了其适用性，表明与现有工作相比，在 3D 对象指向和操纵任务的组合运动中，人类表现的建模和表示得到了改进。最后，讨论了虚拟现实中 3D 交互、遥操作和对象任务设计的影响。研究目标是量化这些 3D 任务的难度，并在全 3D 个人空间中充分模拟人类的表现。因此，提出了一种新的模型扩展，并在所有实验结果中验证了其适用性，表明与现有工作相比，在 3D 对象指向和操纵任务的组合运动中，人类表现的建模和表示得到了改进。最后，讨论了虚拟现实中 3D 交互、遥操作和对象任务设计的影响。研究目标是量化这些 3D 任务的难度，并在全 3D 个人空间中充分模拟人类的表现。因此，提出了一种新的模型扩展，并在所有实验结果中验证了其适用性，表明与现有工作相比，在 3D 对象指向和操纵任务的组合运动中，人类表现的建模和表示得到了改进。最后，讨论了虚拟现实中 3D 交互、遥操作和对象任务设计的影响。与现有工作相比，在 3D 对象指向和操作任务的组合运动中，人类表现的建模和表示得到改进。最后，讨论了虚拟现实中 3D 交互、遥操作和对象任务设计的影响。与现有工作相比，在 3D 对象指向和操作任务的组合运动中，人类表现的建模和表示得到改进。最后，讨论了虚拟现实中 3D 交互、遥操作和对象任务设计的影响。