车载中控屏信息布局对视觉搜索绩效的影响

车载中控屏是智能汽车驾驶员在行车中频繁使用的信息交互媒介,研究为了获取车载中控屏的最佳信息布局位置,对不同年龄组的参试者在中控屏不同信息布局位置的视觉绩效进行实验测试。通过视觉搜索的方法研究了静视野、动视野两种条件下年龄在视觉绩效上的差异,以此评价车载中控屏幕中不同信息布局位置的有效性。实验中,将模拟的车载中控屏划分为6个信息布局位置,设置横向和纵向两种中控屏摆放方式,以年龄和信息布局位置为自变量,共采集26名参试者的反应时长和眼动数据。结果表明,静视野下的平均搜索时长为1 222.76毫秒、动视野下的平均搜索时长为1 725.80毫秒,同时实验过程中老年组付出了更多的视觉注意资源。最终得出如下结论：①静视野测试下,老年组在信息布局右侧位置视觉绩效表现不佳;在左下侧、中下部位的视觉绩效表现良好。②动视野测试下,老年组在信息布局的右侧位置将付出更多的视觉注意力;在左上侧、中间部位的视觉绩效表现良好。可见,随着年龄的增加越靠近有效视野范围的信息,视觉绩效表现更好。且横向摆放设计的中控屏幕更适合老年人群。     

基于实车眼动实验的驾驶员注视行为研究

从驾驶员注视点变化的角度,应用SMI眼动仪,开展城市道路实车实验,采集驾驶员注意力特性,剖析在城市道路实车测试过程中驾驶员的注视行为,提出了基于马尔可夫过程的驾驶员视点转移模型,根据模型预测出驾驶员稳态下的注意力状态向量,并对驾驶行为进行预判。实车实验发现,驾驶员的视觉注意力在任一子域中停留时长服从对数正态分布,而视觉注意力离开某一子域的时长服从指数分布。机动车行驶过程中驾驶员主要注视正前方,其注视频率占49%,驾驶员关注右前方区域频次是左前方的1.6倍,对于正后视镜的关注多于左右后视镜。通过实车实验和视觉建模分析,能够更好的发现驾驶行为规律和不良的驾驶习惯,为驾驶环境和交通设施改善,保障交通安全提供支撑。     

基于驾驶仿真的海底隧道出入口段视觉减速标线有效性

为提高海底隧道出入口段行车安全性,研究海底隧道出入口段不同视觉减速标线方案下驾驶员视觉特征变化规律。本文共设置了6种视觉减速标线方案,对26名驾驶员进行了室内驾驶仿真实验,采集了车速、注视点占比、瞳孔直径和察觉距离等数据,通过分析和处理数据判断视觉减速标线的有效性,分别建立了海底隧道出入口段车速与驾驶员瞳孔直径的回归模型,在海底隧道入口段二者呈非线性关系;出口段二者呈线性关系。采用驾驶员问卷调查法对视觉减速标线有效性进行了验证。结果表明：在海底隧道出入口段共设置的6种视觉减速标线方案均对驾驶员视觉特征有显著影响;与其他标线方案相比,白色鱼刺形减速标线设置下驾驶员瞳孔直径、A区域注视点占比、察觉距离和错觉影响最大,有助于驾驶员主动降低车速、提前采取减速措施,保障行车安全。     

基于实车眼动实验的驾驶员注视行为建模分析

从驾驶员注视点变化的角度,应用SMI眼动仪,开展城市道路实车实验。采集驾驶员注意力特性,剖析在城市道路实车测试过程中驾驶员的注视行为,提出了基于马尔可夫过程的驾驶员视点转移模型。根据模型预测出驾驶员稳态下的注意力状态向量;并对驾驶行为进行预判。实车实验发现,驾驶员的视觉注意力在任一子域中停留时长服从对数正态分布;而视觉注意力离开某一子域的时长服从指数分布。机动车行驶过程中驾驶员主要注视正前方,其注视频率占49%,驾驶员关注右前方区域频次是左前方的1.6倍,对于正后视镜的关注多于左右后视镜。通过实车实验和视觉建模分析,能够更好地发现驾驶行为规律和不良的驾驶习惯,为驾驶环境和交通设施改善,保障交通安全提供支撑。     

不同线形诱导信息量下新老驾驶员视觉特性

为定量分析新老驾驶员在不同线形诱导信息量的草原公路弯道行车时的视觉特性,建立了5种不同层级线形诱导信息量的草原公路弯道虚拟场景,信息量水平分别为Q0、Q1、Q2、Q3、Q4,并进行了模拟驾驶试验,对驾驶员视野分区,分析不同信息量条件和驾驶熟练程度对驾驶员视觉特性的影响规律。结果表明：熟练驾驶员注视分布区域比非熟练驾驶员更远也更分散,非熟练驾驶员对近距离区域的关注程度远高于熟练驾驶员;非熟练驾驶员行车过程视觉负荷较高,对有效信息的感知和处理能力较弱,视觉搜索策略需要改善;两组驾驶员在Q2条件下的视觉强度特征表现最佳,认知和视觉搜索策略更为灵活;提出表征驾驶员眼动强度的回归模型,并分别求得两组驾驶员受信息量影响的眼动强度回归方程。     

车载信息系统与驾驶安全研究综述

作为新的技术和经济增长点,微型电子计算机、无线电通讯、卫星导航等新技术、新设备和新方法已开始广泛应用于汽车工业中.汽车的信息化进程正在逐步加速.但根据多资源理论,以显示查看和信息输入为主要形式的车载信息系统应用任务会分散驾驶员在行驶过程中最重要的视觉注意力,与主要驾驶任务在视觉和认知等多种有限资源形成竞争,从而影响驾驶安全.研究发现,车载信息系统使用任务造成的注视次数和注视时间与汽车的碰撞危险有直接关系,并降低了驾驶员对关键交通事件的探测识别能力和对车辆的控制能力.因此,车载信息系统在行车中的安全性设计非常重要,其研究要点包括人机交互方式、驾驶员行为特征等,研究方法则包括实际道路测试、仿真环境测试、简单实验室测试等.     

基于眼动实验的情绪对驾驶员注意力的影响

为预防和降低由于驾驶员不良情绪而引起的交通事故,开展情绪对驾驶员注意力的研究。首先诱发驾驶员产生良好情绪和不良情绪,基于眼动实验分析驾驶员在良好和不良情绪下的注意力状况,得到驾驶员不同情绪下的眼动指标、注视轨迹图和热图分析情绪对注意力的影响关系,最后将实验数据导入SVM进行机器学习。结果表明:良好情绪下驾驶员注视到AOI的人数更多且注视到的AOI区域数更多,在AOI注视的时间更长,注视点个数更多;同时良好情绪下驾驶员首次注视到AOI的时间更短,体现出驾驶员良好情绪下注意力水平优于不良情绪;利用SVM预测驾驶员情绪与注意力状况,测试正确率达到83.34%。本研究对驾驶员不安全驾驶行为的预测和预防具有一定指导作用,有助于减少驾驶员驾驶过程的不安全驾驶行为。     

基于车道居中控制的驾驶员切弯行为偏好视觉影响机制

驾驶模拟器的采集车道居中控制系统（LCCS）开启时,根据高速公路匝道弯道上的驾驶员注视点视角与关键路点视角信息,建立模型分析视觉特征与该工况下驾驶员对路径切弯行为偏好的关系。首先,提出基于临近路点的驾驶员注视行为分析方法;其次,分析不同弯道区间段上关键路点与驾驶员注视视点之间的位置关系,以及利用其预测偏好的可行性;最后,基于视觉特征设计了72个统计指标,筛选后选择其中8个指标建立切弯行为偏好估计逻辑回归模型。结果表明：该模型能够准确估计驾驶员对两条路径在弯道中心区域切弯程度的相对偏好;模型中的参数反映了切弯行为偏好背后的视觉影响机制,这为弯道居中控制时的驾驶员偏好获取及其自适应方法提供了依据与支撑。     

车联网环境下信息交互形式对驾驶行为的影响

为研究车联网环境下不同信息提供方式对驾驶行为的影响,设计了车联网环境下的模拟驾驶实验,采集了4个场景下车辆运行数据。对比不同分心任务的驾驶行为特征和正常驾驶行为的差异,从转向角、车辆侧向偏移、速度、跟车距离等特征参数描述了车联网信息导致分心的驾驶行为规律,并构建了基于模糊综合评价方法的驾驶人分心等级评判模型,横向对比了不同信息提供方式对驾驶行为的影响程度。     

车载信息服务影响下驾驶人注视特性研究

为研究车载信息服务影响下驾驶人的注视特征,设计并实施实车实验,采集驾驶人注视点数据,分析不同条件下注视点分布范围与位置。使用车载信息服务后,驾驶人对前方道路区域的注视面积显著减小,驾驶人注视点位置更接近于地面,前方道路区域平均注视比例显著减小,注视持续时间则无显著变化。比较车载信息设置于不同位置时注视分布变化,结果发现:设置于位置1时,注视分布面积与前方区域注视次数比例变化最大;设置于位置3时变化最小;设置位置2时,变化居于前两种情况之间。上述现象表明,使用车载信息服务后,驾驶人获取前方道路信息量减少,前方道路区域相对其他区域的重要程度有所降低,但信息提取难度无明显差异。此外,车载信息系统适宜的设置位置排序分别为位置3、2、1。     

显示器画面排布和信息提示对监控效率的影响

基于眼动跟踪技术,通过实验操控和设计,记录被试在监控显示器分画面有无间隙下以及分画面的不同排布序列下的眼动数据。并结合调查问卷分析视觉搜索效率,探讨监控管理流程中是否给予监控人员提示对监控效率的影响。结果表明,采用有间隙的、水平序列的监控分画面排布时,监控人员发现问题画面的效率更高,被试对有间隙监控界面的平均注视时长（42 183 ms）显著小于无间隙界面的（53 480 ms）,对水平序列监控界面的平均注视时长（2 6899 ms）显著小于无间隙界面的（5 4925 ms）;在给予监控人员信息提示下,监控效率显著提高。建议企业从3方面优化监控管理流程:在监控界面各分界面之间留有间隙;监控界面的各分画面的序列方式采取水平向序列;监控管理流程中应对监控人员给予合适的提示。     

一种山区急弯路段驾驶人熟练度甄别方法

为探究驾驶人眼动行为与驾驶熟练程度以及道路线型之间的响应特性,设计并组织山区公路实车驾驶行为试验。招募20名驾驶人,实时采集被试驾驶人在急弯路段的6个注视及扫视行为表征参数。试验表明:眼睛注视点在左转急弯路段的水平方向分布范围是-0.5~0.1 m,在右转急弯路段的水平方向分布范围是-0.2~0.5 m;眼睛水平注视角变化的主要范围是0°~30°;扫视速度的变化范围区间是0~1(°)·ms~(-1),扫视幅度的变化范围是5°~25°。基于采集的眼动行为参数,构建驾驶人视觉搜索模态矩阵。采用主成分分析法对影响因子进行降维,并建立驾驶人眼动特征综合评价模型。结果显示,眼动综合评分与驾驶里程呈正相关关系,表明该模型可用于量化甄别驾驶人驾驶熟练程度,并为驾驶能力评估提供有效的理论依据。     

基于注视行为特性的驾驶人分心负荷评估

为了评估驾驶人操作手机的各种行为对行车安全的影响，组织19名驾驶人佩戴眼动仪开展室内模拟驾驶试验，分别采集城市快速路自由流和拥挤流2种典型交通状况下驾驶人进行正常驾驶、免提通话、语音短信3种操作时的注视数据。采用层次聚类法结合机械划分的方式，将驾驶人的视野平面划分为6个视觉兴趣区域；利用描述统计和方差分析法建立了衡量注视行为特性的敏感性指标集(注视区域信息熵、注视持续时间、垂直方向注视偏差、瞳孔面积变异系数)；最后采用熵权法构建4项指标的权重体系，提出了分心负荷指数的概念，并引入TOPSIS法验证了分心负荷指数对分心程度的评估效果。结果表明:进行免提通话操作时驾驶人多处于认知分心状态，语音短信操作时多处于视觉分心状态；相较于正常驾驶，除了自由流场景中进行免提通话操作时分心负荷差异甚微以外，其余手机操作均对驾驶人注视行为产生显著影响，致使分心负荷指数普遍升高，且在拥挤流场景中，执行语音短信操作时分心负荷激增，驾驶风险远高于免提通话。     

基于人眼特征信息的驾驶人眼视线估计

提出了一种新的基于人眼特征信息的驾驶人眼视线估计的算法,且研究使用普通的摄像头。采用Harris角点检测算法对驾驶人上、下眼睑外轮廓进行角点检测,拟合人眼轮廓曲线;再对人眼区域图像进行色彩空间转换提取灰阶值分量,图像亚像素下进行Hough边缘检测,设定相应的虹膜边缘曲率阈值,准确识别人眼虹膜边缘信息。算法结合虹膜和人眼轮廓信息对驾驶人眼视线进行估计。将提出的算法应用到实车试验中,采用facelab5眼动仪对驾驶人视线估计角度结果进行验证。试验结果表明,所采用的人眼视线角度估计算法在实际的驾驶环境中准确率较高。     

图像制导导弹搜索规律设计与仿真研究

为了消除图像制导导弹同时采用导引搜索和一维视觉效果搜索规律时出现的监视器画面左右移动速度的不对称现象,在保证无搜索盲区和监视器画面只作水平方向的一维移动的前提下,对一维视觉效果搜索规律的俯仰和偏航方向的搜索信号重新进行了设计. 仿真结果表明,图像制导导弹采用改进的一维视觉效果搜索规律和导引搜索时,既消除了监视器画面左右移动速度的不对称现象,又保留了两者的优点,这为射手成功识别和捕获目标奠定了基础.     

Gaze direction controls response gain in primary visual-cortex neurons

To localize objects in space, the brain needs to combine information about the position of the stimulus on the retinae with information about the location of the eyes in their orbits. Interaction between these two types of information occurs in several cortical areas, but the role of the primary visual cortex (area V1) in this process has remained unclear. Here we show that, for half the cells recorded in area V1 of behaving monkeys, the classically described visual responses are strongly modulated by gaze direction. Specifically, we find that selectivity for horizontal retinal disparity-the difference in the position of a stimulus on each retina which relates to relative object distance-and for stimulus orientation may be present at a given gaze direction, but be absent or poorly expressed at another direction. Shifts in preferred disparity also occurred in several neurons. These neural changes were most often present at the beginning of the visual response, suggesting a feedforward gain control by eye position signals. Cortical neural processes for encoding information about the three-dimensional position of a stimulus in space therefore start as early as area V1.     

公路平面线形与驾驶员视觉搜索模式相关性分析

为定量描述驾驶员视觉搜索模式与公路平面线形的相关性,基于眼动试验展开对驾驶员视觉搜索模式的研究.首先通过室内试验获得驾驶员在不同公路平面线形条件下的眼动指标;其次,从宏观层面到微观层面分析驾驶员视觉搜索模式与平面线形的相关性;最后,通过室外试验分析验证室内试验的有效性和结论的可靠性.结果表明:在不同平面线形条件下,驾驶员注视持续时间具有显著差异性.此外,平曲线半径、缓和曲线A值与驾驶员注视持续时间有明显的相关性.应用拉格朗日中值定理发现,当平曲线半径R>1.5 km或直线段结束前100 m时驾驶员注视持续时间变化显著,即为驾驶员视觉搜索变化的关键点.     

视线追踪系统中注视点估计算法研究

针对非接触式视线跟踪系统中注视点估计算法鲁棒性差的问题,提出一种基于角度映射的注视点估计算法。首先,根据人眼特性及视觉成像原理,瞳孔中心相对于角膜反射光斑的位置与注视点相对于红外光源的位置之间具有一定的角度映射关系,据此估计出注视点近似位置。然后,在眼球模型结构的基础上分析了眼球角膜曲面对注视点造成的偏差,通过弧长对误差进行补偿。最后,利用非线性多项式模型对眼球视轴和光轴之间的偏差进行拟合,得到最终的视线落点。实验证明,该系统具有较高的精度和自由度,在水平和垂直方向上最大误差均小于1 cm。     

基于驾驶员视觉特性的草原公路平曲线半径研究

驾驶员在行车过程中主要依靠视觉获取相关的道路交通信息。基于草原公路特殊的线形特点,通过在草原公路进行实驾试验,利用眼动仪采集驾驶员眼动指标。分别提取各驾驶员在不同半径平曲线路段行车时的试验数据,探讨驾驶员在草原公路平曲线段行车过程中的眼动规律,分析驾驶员的眼动特性与道路平曲线半径之间的关系。得到平曲线半径对驾驶员的注视持续时间和扫视幅度的影响非常显著,对眨眼持续时间的影响较为显著。驾驶员在小半径曲线行车时,注意力高度集中,紧张感较强;在大半径平曲线行车时,行车感较为舒适,心理较为放松的特点。建议可以适当合理增加不同半径的平曲线来调节驾驶员的驾驶状态,缓解驾驶疲劳。