集装箱桥吊司机眼动疲劳度分析

为揭示港口集装箱桥吊司机眼睛疲劳规律,采用视线跟踪技术和智能优化算法相结合,分析桥吊司机操作过程中的眼动参数与驾驶疲劳之间相关性,运用眼动参数建立驾驶疲劳推断评判模型.设计了驾驶员实测操作实验方案,确定注视时间百分比、注视点数目为眼动测量指标,研究眼动测量指标与驾驶疲劳的相关性.分析驾驶员眨眼、注视、眼跳三种眼动形式实测数据与驾驶疲劳的线性与非线性变化关系,求得注视分布变异系数,得到注视分布变异系数与驾驶疲劳之间的关系.     

基于多元线性回归分析的管制疲劳预测模型

管制疲劳已成为影响民航安全运行的重要影响因素。为实时检测管制疲劳,积极进行疲劳预警,应用多元回归方法建立了眼动指标与疲劳的预测模型。通过利用眼动仪采集模拟管制实验中被试分别在正常与疲劳状态下的各项实验数据,并记录其主观疲劳程度。实验结果表明,被试的扫视速度、闪光临界融合频率(CFF)、眼闭合时间比例和瞳孔直径在疲劳前后存在显著差异,且与疲劳均呈较强相关;所建立的多元线性回归模型对管制疲劳的预测准确率为68.75%。本研究可以作为管制疲劳的检测和预警的技术储备措施,对保障民航安全具有重要意义。     

基于多元线性回归分析的空中交通管制疲劳预测模型

管制疲劳已成为影响民航安全运行的重要影响因素。为实时检测管制疲劳,积极进行疲劳预警,应用多元回归方法建立了眼动指标与疲劳的预测模型。通过利用眼动仪采集模拟管制实验中被试分别在正常与疲劳状态下的各项实验数据,并记录其主观疲劳程度。实验结果表明,被试的扫视速度、闪光临界融合频率(CFF)、眼闭合时间比例和瞳孔直径在疲劳前后存在显著差异,且与疲劳均呈较强相关;所建立的多元线性回归模型对管制疲劳的预测准确率为68.75%。本研究可以作为管制疲劳的检测和预警的技术储备措施,对保障民航安全具有重要意义。     

候车视觉搜索与公交车体外观特征的眼动跳视研究

通过模拟乘客等候公交车时的真实场景,运用眼球运动追踪设备对城市公交车车体外观的设计布局进行眼动实验与研究.收集被试者观察公交车进站时的视觉参数数据,对数据进行归纳整理,比较被试者在辨认出目标公交车前后眼动跳视数据上的差异,分析数据差异存在的原因,从而得出候车者视觉搜索特征与公交车车体外观关系的相关结论.并对现有公交车车体外观进行优化改良设计,减少不必要的视觉干扰,提升候车乘客在候车过程中的视觉搜索体验,从而引导乘客无障碍地搭乘上目标公交车辆.     

汽车驾驶员眼动特性试验研究

通过对眼动这一基本视觉行为的研究,分析驾驶员视觉影响因素并比较驾驶员视觉-眼动特性的研究方法及各种方法的优缺点,了解驾驶员目标搜索以及潜在危险感知过程和规律.通过相关性的眼动特性试验,获得试验数据,分析眼动特性和动态视觉图像的关系并得出相关分析结果.本研究对于改善道路及车辆的设计准则有着重要的理论指导意义.     

时间压力下驾驶舱界面视觉搜索绩效研究

为探究不同时间压力下飞机驾驶舱界面搜索特征从而提升任务绩效，通过模拟飞机飞行状态下的任务搜索过程，采用眼动追踪、绩效评估及量表测量等方法来获取被试的视觉搜索轨迹与任务绩效数据并对所获取的多通道数据进行分析.结果表明：在不同时间压力(无、低、高)与不同界面复杂度(简单、复杂)下被试的视觉搜索特征存在显著差异；高时间压力与复杂界面显示都会给被试带来较高的心理认知负荷；时间压力在简单界面显示中存在倒“U”型关系.研究为飞机驾驶舱复杂人机界面设计提供了科学的理论依据.     

基于熵权法的驾驶疲劳量化

为了客观准确获取驾驶疲劳判别阈值,采用驾驶模拟试验研究方法,采集驾驶员在清醒及疲劳状态下的眼动数据、反应时间、执行时间.用驾驶人连续驾驶状态下的眼动数据、反应时间、执行时间表达驾驶人注意特性、反应能力、执行能力.并以三者为自变量,驾驶疲劳量化值为因变量,基于熵权法对三者加权平均建立三者之间的关系模型.为了提高驾驶疲劳阈值的客观性,选取基于可变的阈值确定方法,得到最优一次疲劳及二次疲劳阈值.文中还揭示了驾驶人连续驾驶状态下疲劳变化规律.评价了驾驶疲劳的量化方法.试验结果表明,该方法有效地提高了驾驶疲劳量化的准确性,在预防驾驶疲劳的行车安全领域有着广泛应用前景.     

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。     

高速公路驾驶人超车过程视觉行为特性

基于驾驶模拟器构建高速公路超车行为模拟场景,利用眼动仪采集30位驾驶人的眼动视频数据,通过后处理软件逐帧分析,获得驾驶人超车过程中注视、扫视和眨眼等视觉行为参数。将驾驶人视觉区域划分为左后视镜、右后视镜、原始车道、目标车道和其余区域共5部分,经过统计分析,获得驾驶人视觉区域驻留概率。研究结果表明:驾驶人超车过程中目标车辆的速度对注视频率、扫视频率、眨眼频率和平均眨眼时间没有显著影响,与平均扫视时间正相关,与平均注视时间负相关;在同一速度水平下,超车目标为大型车时,驾驶人的平均注视时间、平均扫视时间较长,注视频率、扫视频率较低。超车过程中驾驶人在原始车道和目标车道的驻留时间概率超过70%,在左后视镜和右后视镜驻留时间概率相差不大,均为7%左右,在其他区域驻留时间概率为10%左右。驾驶人主要通过观察目标车道和原始车道获得交通信息,通过左后视镜和右后视镜获得交通信息的概率(约为14%)高于其余区域。     

网页交互任务的用户情感测量方法

针对网页交互过程用户情感难以客观衡量的问题,提出运用用户完成交互任务时的眼动数据来衡量用户情感的方法.首先,选择中文版PAD情感量表及初步眼动指标,通过问卷调查选择代表性网站,并确立交互任务;其次,通过实验获得不同网页交互任务下被试的眼动数据及PAD情感数据,以情感类别为影响因素对眼动数据做方差齐性检验和单因素方差分析,确定与情感变化有关的眼动指标;最后,采用偏最小二乘方法建立眼动指标与用户情感之间的关系模型,并对模型进行有效性和适应性验证.结果表明,该模型可很好地测量用户情感.     

Evaluation of mental fatigue based on multipsychophysiological parameters and kernel learning algorithms

Mental fatigue is an extremely sophisticated phenomenon, which is influenced by the environment, the state of health, vitality and the capability of recovery. A single parameter cannot fully describe it. In this paper, the effects of long time sustained low-workload visual display terminal （VDT） task on psychology are investigated by subjective self-reporting measures. Then power spectral indices of HRV, the P300 components based on visual oddball and wavelet packet parameters of EEG are combined to analyze the impacts of prolonged visual display terminal （VDT） activity on autonomic nervous system and central nervous system. Finally, wavelet packet parameters of EEG are extracted as the features of brain activity in different mental fatigue states. Kernel principal component analysis （KPCA） and support vector machine （SVM） are jointly applied to differentiate two states. The statistic results show that the level of both subjective sleepiness and fatigue increase significantly from pre-task to post-task, which indicate that the long time VDT task induces the mental fatigue to the subjects. The predominant activity of autonomic nervous system of subjects turns to the sympathetic activity from parasympathetic activity after the task. The P300 components and wavelet packet parameters of EEG are strongly related with mental fatigue. Moreover, the joint KPCA-SVM method is able to effectively reduce the dimensionality of the feature vectors, speed up the convergence in the training of SVM and achieve a high recognition accuracy （87%） of mental fatigue state. Multipsychophysiological measures and KPCA-SVM method could be a promising tool for the evaluation of mental fatigue.     

MIMO-OFDM系统自适应排序K-best检测器研究

针对IEEE 802.11n MIMO-OFDM系统提出一种基于相干带宽估计的自适应排序K-best检测器(adaptivesorted K-best detector,ASK-best)。通过皮尔逊相关系数(Pearson correlation coefficient)对相干带宽进行估计,据此将频带有效子载波划分为多个子带,对子带内子载波实施相同排序K-best检测。该改进可逼近基于每个子载波排序的全排序K-best检测性能,同时能根据信道相干带宽估计量自适应调整子载波排序次数。20 MHz带宽(56个有效子载波)和4×4天线配置条件下,相比全排序K-best 56次排序,在TGn单径平坦衰落信道A下,ASK-best自适应调整排序次数为1,14径多经衰落信道C下,ASK-best不超过8次排序就可达到全排序K-best性能。     

PSO-VMD-SVD的改进去噪方法研究

针对VMD(Variational Mode Decomposition)在处理信号时,模态个数K和惩罚参数α的选择会影响信号分解的效果,提出一种改进PSO(Particle Swarm Optimization)优化VMD(PSO-VMD)的算法,通过改进阈值相关系数法选择有效模态分量,根据信号分析对高频噪声进行奇异值去噪重构.对仿真信号和管道泄露信号进行实验,通过选择多个K并结合相关系数法选择模态进行重构,比较不同K对应的重构信号与原信号的信噪比(SNR: Signal to Noise Ratio)、相关系数(CC:Coefficient)、平方绝对误差(SAE: Square Absolute Error)、均方误差(MSE: Mean Square Error)证明改进PSO优化VMD的可靠性.将该方法与改进的PSO-VMD结合豪斯特夫距离和奇异值(HD-SVD: Hustoff Distance-Singular Value Decompositio)、互信息和奇异值(MI-SVD: Mutual Information-Singular Value Decompositio)、相关系数和小波变换(CC-WT: Correlation Coefficient-Wavelet Transform)等方法对比,效果更佳.     

基于Spearman秩相关系数的红外弱小目标检测

针对红外弱小目标检测,目标运动跨像元,引起目标的丢失的问题,提出了一种基于Spearman秩相关系数的红外弱小目标检测新方法。该方法首先采用时空域中值滤波的方法估计背景;然后通过计算邻域像元点与目标处于像元中心位置时的Spearman相关系数,获得候选目标点;最后采用二次滤波和运动方向匹配得到目标运动轨迹。该方法充分利用邻域信息,即使在目标处于像元边缘处,也能有效地检测到目标。仿真分析表明了该算法的有效性。     

H.264/AVC网络视频编码失真评估的比特流层模型

为了实现对采用H.264/AVC标准编码的网络视频质量的实时监测,提出一种评估视频编码质量的比特流层模型.该模型无需完全解码,只通过简单解析视频的量化参数、编码比特率以及运动矢量等信息评估视频流质量.首先,通过主观评估实验分析确定量化参数与视频编码失真的基本关系模型,然后利用量化参数和编码比特率预测视频的空间复杂度,利用运动矢量信息预测视频的时间复杂度,并结合空域掩盖效应和时域掩盖效应建立起一个能够反映人视觉特性的视频质量评估模型.实验结果表明,与解析码流的无参考网络视频质量评估模型相比,利用该模型得到的客观质量分数与主观质量分数的皮尔森相关系数提高了0.0160,均方根误差下降了0.0797.     

基于2D-VMD与CC结合的模态重构算法

为提高重构图像的质量,针对二维变分模态分解( 2D-VMD: Two Dimensional Variational Mode Decomposition) 算法需确定分解尺度K 值和有效固有模态分量的问题,提出了将2D-VMD 结合相关系数( CC: Correlation Coefficient) 的联合算法,并用于图像重构。该方法首先利用2D-VMD 将图像信号分解为不同中心频率的子模态,然后计算分解后的固有模态函数( IMF: Intrinsic Mode Function) 与原始图像函数的CC 值,根据CC 准则确定有效的固有模态分量,最后利用有效的固有模态分量进行重构,实现了图像去噪。仿真结果表明,2D-VMD 和CC 结合可以准确得到分解尺度K 和有效的子模态,具有很高的图像重构精度,提高了图像质量。     

基于2D视觉注意模型的全参考图像质量评价方法

为进一步提高视频图像质量评价主客观的一致性, 提出一种基于2D视觉注意模型的全参考质量评价方法。将2D视觉注意模型与PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)、 SSIM（Structural Similarity Index Method）、 GSSIM(Gradient based Structural Similarity Index Method)评价方法相结合, 进行视频图像质量评价。实验结果表明, 该方法对图像质量评价较原PSNR、SSIM、GSSIM方法更有效; 在LIVE数据库上得到的Pearson、Spearman相关系数分别为0.903 5和0.903 1; 较其他评价方法原理简单, 计算复杂度较低, 且性能较优, 具有很好的评价效果。     

城市道路景观分布对驾驶员视觉刺激性的影响

视觉系统是驾驶员获取行车信息的主要方式,而城市道路景观分布是引起驾驶员视觉刺激性的关键因素之一,为此,需研究城市道路景观分布对驾驶员视觉刺激性的影响。实验路段选择某地省道,对选择路段的景观异质性进行评价。在研究实验样本的基础上,选择6位高校老师作为驾驶员参与实验。将眨眼时间、注视时间、瞳孔直径、扫视幅度作为衡量指标,研究路段1和路段2景观对驾驶员视觉刺激的影响。结果表明,驾驶员在景观相对复杂路段的瞳孔直径和扫视幅度较大,眨眼持续时间与注视持续时间较小;不同城市道路景观对驾驶员的眨眼持续时间、注视持续时间、扫视幅度影响不显著,对驾驶员的瞳孔直径影响显著。     

与基尼系数相关联的3个重要参数

利用中值定理以及曲线的最小二乘拟合原理,首次引入并介绍了与基尼系数相关的3个重要概念:基尼系数点,收入分界点,理想收入分配曲线.其中每一个概念都依赖于一个重要参数,3个参数反映了基尼系数的大小、变化趋势以及理想收入分配曲线的数量特征.     

立体深度运动引发的立体视觉疲劳的脑电评估

3D技术的发展受到其引发的不舒适感的限制,长时间观看立体显示影像将会引起立体视觉疲劳,一种客观评价立体视觉疲劳的有效指标亟待提出.本文利用EEG(electroencephalography)三个频带θ(4~8 Hz)、α(8~13 Hz)、β(13~22 Hz)的相对能量及其能量比值E(α+θ)/β、Eα/β、E(α+θ)/(α+β)在八个不同脑区及整个脑区的54个指标作为备选,借助配对t检验、灰色关联度分析(GRA)、支持向量机(SVM),最后得出指示由立体深度运动引发的视觉疲劳的最佳脑电指标为:顶区Eα/β.并比较了三个频带相对能量在不同疲劳状态的变化:疲劳状态下,α频带明显上升(p<0.01),β频带明显下降(p<0.01),θ频带保持稳定.