编辑推荐：
为探究增强现实（AR）技术生成的视觉运动刺激对运动技能的影响，研究人员开展了基于 AR 的飞镖投掷实验。结果发现径向扩张、收缩及横向运动刺激会影响飞镖投掷表现，该研究为 AR 运动感知错觉研究奠定了基础。
在我们的日常生活中，视觉系统对世界运动的感知至关重要。想象一下，当你开车时，眼睛看到周围物体的移动，大脑会据此调整你的驾驶行为。这种对运动的感知能力，离不开视流（optic flow）这个概念。视流是指当观察者在环境中移动时，物体反射的光线会发生连续的透视变换，从而产生的全局运动模式。早在 70 多年前，James Gibson 就提出了这一概念。如今，随着科技的发展，增强现实（AR）技术逐渐走进人们的生活。它能将虚拟信息与真实世界巧妙融合，为我们带来全新的体验。在运动领域，AR 技术的应用潜力巨大，比如可以为运动员提供独特的训练方式。然而，目前关于 AR 技术在运动技能训练方面的研究还存在诸多空白。尽管视流对人类行为和动作控制有着重要影响，以往研究大多局限于实验室环境，且很少有研究利用 AR 技术生成视流或其他感知运动。同时，在利用 AR 技术进行运动训练时，也没有确定最佳的反馈方式来提高训练效果。为了解决这些问题，来自日本防卫大学（National Defense Academy of Japan）机械工程系的研究人员 Yuki Ueyama 和 Masanori Harada 开展了一项研究。他们利用 AR 头戴式显示器（HMD）生成涉及视流的三维（3D）感知运动，评估其对飞镖投掷瞄准运动技能的影响。这项研究成果发表在《Scientific Reports》上，为 AR 技术在运动训练领域的应用提供了重要的理论依据和实践指导。
研究人员采用了多种关键技术方法。在实验装置方面，使用了市售的软飞镖靶，将其固定在 1.73 米的高度，投掷线与飞镖靶的距离设定为 2.44 米。参与者佩戴微软 HoloLens 2 AR HMD 进行实验，该设备的水平和垂直视野分别为 43° 和 29°。同时，利用 OptiTrack V120:Trio 运动捕捉系统，通过三个内置摄像头追踪飞镖上的反光标记，以测量飞镖在靶上的落点位置。在实验设计上，研究人员设计了六种随机球体的运动模式，包括随机运动、径向扩张运动、随机与径向扩张组合运动、左向运动、径向收缩运动和对角径向扩张运动，并将其与无球体运动的控制条件进行对比。参与者被分为两组，每组 20 人，分别参与不同的实验。在实验过程中，参与者需向飞镖靶的靶心投掷 120 次飞镖，每次投掷后实验人员会收集飞镖。
研究结果如下：
- 实验 1 结果：在实验 1 中，研究人员比较了随机运动、径向扩张运动以及两者组合运动与控制条件下的飞镖投掷表现。通过单向重复测量方差分析（ANOVA）和 Dunnett 多重比较检验发现，径向扩张运动虽然在绝对误差和总方差上小于其他条件，但差异并不显著。不过，在垂直误差方面，径向扩张运动与控制条件相比有显著差异（p=0.044），它使得飞镖的垂直误差减小，且垂直方差也更小。而随机运动和组合运动与控制条件相比，没有显著差异。
- 实验 2 结果：实验 2 中，研究人员测试了左向运动、径向收缩运动和对角径向扩张运动。结果显示，这些运动模式下的绝对误差和总方差与控制条件相似，无显著差异。但在横向误差和方差上，不同运动模式存在显著差异。左向运动使飞镖的横向误差显著小于控制条件（p=0.013），径向收缩运动则显著降低了垂直方差（p=0.029），对角径向扩张运动与控制条件相比无显著差异。
研究结论和讨论部分指出，研究人员发现只有径向扩张、左向和径向收缩运动对飞镖投掷表现有显著影响。径向扩张运动影响垂直误差，左向运动影响横向误差，径向收缩运动减少横向方差。这一结果与研究人员之前的假设有所不同，例如原本认为径向收缩运动会产生与扩张运动相反的效果，但实际情况并非如此。研究人员推测，扩张运动可能影响飞镖投掷的速度和力量，让参与者感觉飞镖靶更近，从而导致垂直误差；而收缩运动则能使目光更集中在目标上，减少横向方差。此外，研究还存在一些局限性。AR HMD 的水平视野较窄，可能影响速度感知；实验未考虑随机球体运动的一些参数，如球体大小、速度、密度和相干性；也没有研究同一参与者内不同运动模式的相互作用或组合效应；参与者性别比例不平衡且未进行调整。尽管如此，该研究依然具有重要意义。它表明基于 AR 的运动刺激有提高运动技能的潜力，为进一步研究 AR 技术在运动感知错觉方面的应用提供了基础。未来的研究可以针对这些局限性展开，深入探索 AR 技术在运动训练领域的更多可能性，有望为运动员的训练和运动技能提升带来新的突破。
