基于眼动数据的道路视觉环境与驾驶安全分析:视觉环境什么意思

  眼睛是人类从外界环境中获取信息的重要器官,据研究表明,人类的各种感觉器官中视觉给人类提供的外界信息约占。在一定程度上眼睛反映着大部分人的情绪波动和心理活动,所以眼睛也成为了当前一个研究的重点方向,人们使用一些固定指标来模拟视线的移动。由于眼动(即眼球运动与瞳孔变化)反应了人类视觉处理过程的直接活动,所以当前交通安全设计研究领域也采用了眼动仪。用红外线观测眼部的活动并直接反映出视线的变化,研究人员研究眼球运动既是对个体生理刺激的反应研究,也是对个体认知过程的研究。随着人们对眼动深入研究,一些测量眼动规律的精密仪器(即眼动仪)相继问世,其研究成果及应用覆盖了相当大的领域。

  

  1 眼动眼动分为三种基本模式,即注视运(Fixation movement)、眼跳运动(Saccadic movement)和追随运动(Pursuit movement)。

  

  2 道路景观驾驶作业环境可分为内部环境和外部环境。驾驶员与所驾车辆为内部环境,其他则是外部环境。道路视觉环境是指驾驶员在行车中所看到的一切外部环境,包括道路本身、线形、其他车辆、交通设施及景观。

  

  3 驾驶员心理变化影响驾驶员心理变化的主要因素有:(1)道路使用需求及动机:汽车驾驶员对道路的需求常见的包括道路的安全,而个别驾驶员处于自身特殊原因或需求(如紧急救援、需求刺激等)

  

  而冒险、争抢速度以节约时间。(2)情绪管理能力:驾驶员对驾车行驶环境所表现出的心理状态。(3)个人素质:个人素质主要包括驾驶员的个人素养、智力、驾驶操作能力、知识运用的能力、反应能力等。

  

  4 试验4.1 实验设备(1)驾驶员行为研究分析系统D-Lab。

  

  (2)smart eye 眼动仪。

  

  (3)人体多导生理参数记录仪。

  

  (4)实验车辆:当地提供车辆,两台商务车。

  

  (5)照度计。

  

  4.2 试验对象公路景观感受主体为驾驶员,本实验以公路驾驶员的典型代表作为试验对象,小汽车驾驶员、男性、年龄26~50、驾龄3 年以上。驾驶员均应身体健康、视力正常,不熟悉路况4 名(年龄26~35 和36~50 各2 名)。

  

  4.3 试验路段选择具有山区公路特征的公路,一段为高速公路,一段为普通二级公路。

  

  4.4 实验方案(1)试验前完成车辆前挡风玻璃的清洗工作,检查车况,布设眼动仪、GPS、摄像机等实验设备。

  

  (2)驾驶员进入车辆,进行眼动仪的视点校准工作,同步眼动仪和生理信号记录仪的时间,对设备进行精确调试,保证设备工作状态正常。

  

  (3)驾驶员在测试过程中尽量保持头部不动,休息一定时间,让驾驶员身体呈最大放松状态,采集生理指标和瞳孔指标,作为心理状态的基准值。

  

  (4)启动汽车,自由行驶,车内保持安静。实验开始,同时打开相关设备进行数据记录。

  

  (5)实验完成后驾驶员填写问卷调查表。

  

  (6)实验数据检验,如果有效则通过,如无效则剔除或重新实验。

  

  (7)重复以上步骤直至完成所有试验。

  

  (8)实验结束后,及时对实验数据进行整理和筛选。

  

  5 基于实验数据的相关性讨论为进行总体比较分析,将每种类型路段的四位被试驾驶员的数据指标求均值,得到结果如表1。

  

  表1 驾驶员指标参数总体统计驾驶员统计量注视时间百分比平均注视时间扫视幅度均值眨眼率心电RR 间期标准差心率标准差皮电标准差二级公路高速公路文化公路由注视指标得出驾驶员在高等级公路和道路环境更具人文气息时更易注视窗外景物,并且通过平均注视时间的比较,在视野更开阔的高速公路,注视事物的时间会加长。由扫视幅度均值可看出,高速公路的环境更开阔,扫视幅度小。由心电心率皮电标准差可看出道路景观对驾驶员心理确有一定的舒缓作用。好的景观可以引导驾驶员的视线,进一步保障驾驶员的安全,但对于景观过多会导致负面效应。

  

  6 结语道路景观事业伴随着中国基建事业的发展而发展,道路景观对于设计人员来说是静态的,带对于驾驶员来说确是高速动态的,驾驶安全与公路景观的关系是不容忽视的。在研究道路环境对驾驶员安全行车的影响时,应考虑驾驶员行车时的视觉特征。随着车速和光的变化,驾驶员视觉也相应发生变化。速度越高,人的视野越小,动视力越低。基于日常试验研究得出的结论能给我们的景观设计过程提供有效的指导。在进行道路环境设计时,要充分考虑人的视觉特征要素,使道路环境更加宜人且安全。

  

  参考文献:[1] 梁瑜.道路设计中的景观要素[D].华南理工大学[2] 乔建刚,李瑞,周荣贵.高速公路小客车驾驶员变道行为研究[J].中国安全科学学报[3] 粟周瑜,郑双权,杨运兴,陈芳.驾驶员动态视觉特征及山区高速公路景观营造[J/OL].公路交通技术