Developing a framework for reliable VR-based assessments of pedestrian risk perception

Virtual Reality (VR) simulations are increasingly recognized as critical tools for advancing pedestrian risk perception research, road safety, and urban planning. This thesis systematically reviews over 90 studies focusing on the effectiveness of VR experiments in replicating pedestrian behaviors and perceptions within simulated environments. The review identifies trends in VR-based research on pedestrian safety, examining a variety of scenarios, including mid-block crossings and urban sidewalks. By categorizing studies based on methodologies, data collection techniques, participant demographics, and VR technologies, the paper highlights reliable practices while uncovering significant gaps in existing research. Articles were classified according to the critical components extracted during the review, including VR tools, data collection methods, and scenario types. The studies were further analyzed across four evaluation domains: behavioral, cognitive, physiological, and self-reported measures. Key findings reveal a growing preference for mixed-method data collection that integrates objective and subjective measures, a stronger focus on crossing scenarios compared to sidewalks, and the predominant use of HTC Vive and Unity platforms in VR setups. Despite these advancements, critical challenges remain. Limited participant diversity, difficulties in achieving ecological validity, and an over-reliance on subjective measures that risk introducing bias continue to hinder VR's potential. Advanced VR validation methods are underutilized to ensure simulated behaviors align with real-world pedestrian actions. To address these challenges, the paper suggests broadening recruitment strategies to enhance participant diversity, utilizing high-resolution VR equipment, and incorporating real-time data to simulate dynamic traffic conditions. The study concludes by proposing a comprehensive framework to guide future research in this field. This framework emphasizes best practices in scenario design, participant selection, data collection, and validation methods. Addressing existing methodological and technological gaps aims to improve the fidelity of VR simulations in replicating real-world pedestrian behaviors, thereby supporting safer and more effective urban planning and transportation strategies.

Le simulazioni di realtà virtuale (VR) sono sempre più riconosciute come strumenti fondamentali per avanzare nella ricerca sulla percezione del rischio pedonale, la sicurezza stradale e la pianificazione urbana. Questa tesi esamina sistematicamente oltre 90 studi, concentrandosi sull’efficacia degli esperimenti VR nel replicare comportamenti e percezioni dei pedoni in ambienti simulati. La revisione identifica le tendenze nella ricerca basata su VR per la sicurezza dei pedoni, analizzando una varietà di scenari, inclusi attraversamenti a metà strada e marciapiedi urbani. Attraverso la categorizzazione degli studi in base a metodologie, tecniche di raccolta dati, caratteristiche demografiche dei partecipanti e tecnologie VR, il lavoro evidenzia pratiche affidabili e rivela significative lacune nella ricerca attuale. Gli articoli sono stati classificati in base ai componenti chiave estratti durante la revisione, tra cui strumenti VR, metodi di raccolta dati e tipi di scenario. Gli studi sono stati ulteriormente analizzati secondo quattro ambiti di valutazione: comportamentale, cognitivo, fisiologico e misure auto-riferite. I risultati principali rivelano una crescente preferenza per la raccolta dati con metodi misti che integrano misure oggettive e soggettive, una maggiore attenzione agli scenari di attraversamento rispetto ai marciapiedi e l'uso predominante delle piattaforme HTC Vive e Unity nei sistemi VR. Nonostante questi progressi, rimangono sfide critiche. La limitata diversità dei partecipanti, le difficoltà nel raggiungere una validità ecologica e una dipendenza eccessiva da misure soggettive, che rischiano di introdurre distorsioni, continuano a limitare il potenziale della VR. Inoltre, i metodi avanzati di validazione VR, essenziali per garantire che i comportamenti simulati siano allineati alle azioni reali dei pedoni, sono ancora sottoutilizzati. Per affrontare queste sfide, il lavoro suggerisce di ampliare le strategie di reclutamento per aumentare la diversità dei partecipanti, utilizzare apparecchiature VR ad alta risoluzione e incorporare dati in tempo reale per simulare condizioni di traffico dinamiche. Lo studio si conclude proponendo un quadro comprensivo per guidare le future ricerche in questo campo. Questo quadro sottolinea le migliori pratiche nella progettazione degli scenari, nella selezione dei partecipanti, nella raccolta dei dati e nei metodi di validazione. Affrontando le lacune metodologiche e tecnologiche esistenti, mira a migliorare la fedeltà delle simulazioni VR nel replicare i comportamenti pedonali reali, supportando così una pianificazione urbana più sicura ed efficace e strategie di trasporto più sostenibili.