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摘 要:近年来,各国研究人员对驾驶人的驾驶经验与注视行为进行了形式各异的研究。驾驶经验是影响驾驶人交通行为的重要因素,研究驾驶经验对驾驶人注视行为特性的影响规律,对于训练驾驶人的视觉搜索和危险感知能力,进而从驾驶人的角度提高整个交通系统的安全性具有重要意义。
关键词:汽车驾驶人;驾驶经验;注视行为特性;影响;
注视行为是驾驶人的一种基本的眼动形式,也是眼动研究中用来探讨内在认知过程的一个重要指标。驾驶人在驾驶过程中,主要通过注视行为来识别交通环境中的目标信息。
1 驾驶人注视区域划分
1.1 传统驾驶人注视区域划分方法
国内外相关研究检索发现,驾驶人注视区域划分方法主要有2种:视野平面法和录像回放法。视野平面法是把视野平面划分为几个部分,认为落在各部分的注视点即为注视该区域的场景,这是比较常用的一种视觉注视区域的研究方法,来源于对静态场景的视觉行为研究。通过把视野平面划分几个部分的注视区域研究方法,优点是简单易行,区域划分后对各项指标的统计分析工作量较小;缺点是精确度低,统计结果可信度较差。录像回放法是通过观看带有注视点的试验录像回放,逐帧分析每幅画面的注视点位置,确定每个注视点的注视目标,录像回放法的优点是精确度高,因为对每幅画面都进行分析,不会出现误差,各因素的差异也不会对统计结果产生影响;缺点是统计工作量大。
1.2 驾驶人注视区域划分的动态聚类法
为了克服传统注视区域划分方法的缺陷,探索采用聚类方法对注视点在视野平面上位置的解析坐标进行聚类,对驾驶人行车过程中的注视区域进行了划分,该方法具有划分速度快,工作量小,且注视区域划分结果比较准确的优点。通过与试验录像的对照,可以确定各区域内的主要注视目标。
2 汽车驾驶人驾驶经验对注视行为特性的影响
(1)不同区域的注视特征分析。熟练驾驶人与非熟练驾驶人对各区域的关注特征都大体相似,同时,驾驶人的注视特征也存在一定差异,并且驾驶人在不同道路上驾驶时,其主要注视区域也不同。在城市道路上,熟练驾驶人和非熟练驾驶人注视频次差异较大的区域为g区域和c区域,即右侧近处和中央稍远处区域,熟练驾驶人比非熟练驾驶人更多地注视右侧近处,而非熟练驾驶人比熟练驾驶人看中央稍远处的频次更高。在公路上,熟练和非熟练驾驶人对远、中、近的中央区域注视频次分配是不一样的,熟练驾驶人比非熟练驾驶人看得远;另一个差异较大的区域是h区域,即车内区域,非熟练驾驶人比熟练驾驶人更多地看车内。
(2)驾驶人的注视行为中,下一个注视点所处的位置,只依赖于当前的注视点,而与在当前注视点之前驾驶人注视了什么地方无关,因而可以用马尔可夫链来解决这个问题。驾驶人注视点马尔可夫链,在时间、状态上都是离散的。不同驾驶经验的驾驶人其主要注视区域、注视目标等虽有部分类似,但也均存在一定差异。在环境复杂、车流量较大的城市道路上,熟练驾驶人比非熟练驾驶人更关注近处目标;在公路上,由于车流量较小,车速较快,熟练驾驶人的驾驶状态比非熟练驾驶人放松,注视区域也比非熟练驾驶人远一些。熟练驾驶人对远一些的事物不用特意地注视而常常用余光获取信息,而非熟练驾驶人对于远一些的事物必须要特意地去注视才能了解,以获取更多的信息。在公路上,非熟练驾驶人对车速的判断缺乏信心,因此,经常通过察看仪表板来确定和调控车速,并且非熟练驾驶人多行驶在右侧车道(慢车道),而熟练驾驶人则多行驶在左侧车道(快车道)。本文认为注视行为及驾驶特点差异反映出了驾驶经验对驾驶人注视行为有较大影响。从认知心理学中人眼及大脑处理信息的角度而言,当驾驶环境中交通信息量较少时,驾驶人的视觉负荷较低,能够通过较短时间的注视完成对信息的获取和处理;同时在视觉负荷较低时,驾驶人会提高行驶车速,从而主要的注视区域在远方。反之,在复杂的交通环境中,由于眼睛和大脑需处理的交通信息量较大,导致驾驶人视觉负荷增大,需要通过较长时间的注视完成对信息的获取和处理,同时需要降低车速以减小视觉负荷,从而表现为较多地注视近处区域。从保护自身安全的角度而言,在视觉负荷较大时,驾驶人总是倾向于优先处理对车辆行驶有重要影响的交通信息;而在视觉负荷不大时,驾驶人相对比较轻松,由于需处理的交通信息量较少,熟练驾驶人往往会提高车速,并常常在认为车辆的安全行驶不受影响的时候,关注许多与交通无关的目标,因而在公路上驾驶时,驾驶人关注最多的不是道路和其他车辆,而是与交通无关的其他目标。而驾驶经验不同,也导致驾驶人处理信息的优先次序及效率不同,熟练驾驶人由于长时间的经验积累,已经学会集中精力优先搜寻与交通有关的信息,以应对道路上随时可能发生的变化;而非熟练驾驶人处理信息的效率相对较低,也使得其驾驶紧张度高于熟练驾驶人。非熟练驾驶人在各种道路上对与交通无关目标的注视均较少,即表明其驾驶经验不足,驾驶过程中比较谨慎。
(3)在城市道路上,熟练驾驶人驾驶过程中基本都在关注道路和车辆,而非熟练驾驶人对车辆注视较多,其次还经常注视道路和其他目标,但其对道路目标的关注显著少于熟练驾驶人,而对其他目标的关注明显高于熟练驾驶人。在公路上,驾驶人注视频次分布趋势相似,均较多地关注车辆、道路和其他目标,而对车内信息、行人以及交通信息的关注较少。熟练驾驶人对车辆和其他目标的关注比非熟练驾驶人高很多,非熟练驾驶人对道路和车内目标的关注则比熟练驾驶人多近1倍。熟练与非熟练驾驶人对具体目标注视特征的差异,具体原因为:在城市道路上,交通状况比较复杂,车辆的行驶速度也不高,此时熟练驾驶人主要关注行驶的车辆和道路交通状况信息,对于其他目标,基本上通过周边视力就可以了解到,而非熟练驾驶人除了关注往来的车辆之外,还经常通过直接追随方式注视其他目标来获得较多的交通信息,以保证自己能够安全驾驶;在公路上,交通环境比较单一,车辆能够以较高速度行驶,此时熟练驾驶人由于经验比较丰富,驾驶过程中比较放松,因此,能够较多地关注其他目标,而对道路和车内目标关注较少,非熟练驾驶人则由于缺乏经验和自信,往往更多地关注道路状态,同时常常通过查看车内仪表板等来调整车速和驾驶状态。对于后视镜的使用,驾驶人也表现出较大差异:熟练驾驶人更多使用车内后视镜和右后视镜观察车辆后方信息,而非熟练驾驶人则多使用左后视镜进行观察,说明在公路上,熟练驾驶人多行驶在左侧车道(快车道),而非熟练驾驶人则多行驶在右侧车道(慢车道)。另外,在公路上驾驶时,熟练驾驶人对车内其他目标的注视显著高于非熟练驾驶人,表明熟练驾驶人的驾驶状态比较放松。
非熟练驾驶人在交通量较大或车速较高时,其驾驶紧张度较高;就处理视觉信息的能力而言,非熟练驾驶人比熟练驾驶人欠缺经验。驾驶经验不同,导致驾驶人处理信息的优先次序及效率也不同;非熟练驾驶人处理信息的效率相对较低,其视觉搜索策略有待改善。
参考文献:
[1]黃丽娟.动态聚类新方法及最优聚类算法研究[D].扬州:扬州大学,2016
[2]郭应时.交通环境及驾驶经验对驾驶员眼动和工作负荷影响的研究[D].西安:长安大学,2016.
[3]袁伟,付锐,马勇,等.车速与标志文字高度对驾驶人视觉搜索模式的影响[J].交通运输工程学报,2016,11(1):119-126
关键词:汽车驾驶人;驾驶经验;注视行为特性;影响;
注视行为是驾驶人的一种基本的眼动形式,也是眼动研究中用来探讨内在认知过程的一个重要指标。驾驶人在驾驶过程中,主要通过注视行为来识别交通环境中的目标信息。
1 驾驶人注视区域划分
1.1 传统驾驶人注视区域划分方法
国内外相关研究检索发现,驾驶人注视区域划分方法主要有2种:视野平面法和录像回放法。视野平面法是把视野平面划分为几个部分,认为落在各部分的注视点即为注视该区域的场景,这是比较常用的一种视觉注视区域的研究方法,来源于对静态场景的视觉行为研究。通过把视野平面划分几个部分的注视区域研究方法,优点是简单易行,区域划分后对各项指标的统计分析工作量较小;缺点是精确度低,统计结果可信度较差。录像回放法是通过观看带有注视点的试验录像回放,逐帧分析每幅画面的注视点位置,确定每个注视点的注视目标,录像回放法的优点是精确度高,因为对每幅画面都进行分析,不会出现误差,各因素的差异也不会对统计结果产生影响;缺点是统计工作量大。
1.2 驾驶人注视区域划分的动态聚类法
为了克服传统注视区域划分方法的缺陷,探索采用聚类方法对注视点在视野平面上位置的解析坐标进行聚类,对驾驶人行车过程中的注视区域进行了划分,该方法具有划分速度快,工作量小,且注视区域划分结果比较准确的优点。通过与试验录像的对照,可以确定各区域内的主要注视目标。
2 汽车驾驶人驾驶经验对注视行为特性的影响
(1)不同区域的注视特征分析。熟练驾驶人与非熟练驾驶人对各区域的关注特征都大体相似,同时,驾驶人的注视特征也存在一定差异,并且驾驶人在不同道路上驾驶时,其主要注视区域也不同。在城市道路上,熟练驾驶人和非熟练驾驶人注视频次差异较大的区域为g区域和c区域,即右侧近处和中央稍远处区域,熟练驾驶人比非熟练驾驶人更多地注视右侧近处,而非熟练驾驶人比熟练驾驶人看中央稍远处的频次更高。在公路上,熟练和非熟练驾驶人对远、中、近的中央区域注视频次分配是不一样的,熟练驾驶人比非熟练驾驶人看得远;另一个差异较大的区域是h区域,即车内区域,非熟练驾驶人比熟练驾驶人更多地看车内。
(2)驾驶人的注视行为中,下一个注视点所处的位置,只依赖于当前的注视点,而与在当前注视点之前驾驶人注视了什么地方无关,因而可以用马尔可夫链来解决这个问题。驾驶人注视点马尔可夫链,在时间、状态上都是离散的。不同驾驶经验的驾驶人其主要注视区域、注视目标等虽有部分类似,但也均存在一定差异。在环境复杂、车流量较大的城市道路上,熟练驾驶人比非熟练驾驶人更关注近处目标;在公路上,由于车流量较小,车速较快,熟练驾驶人的驾驶状态比非熟练驾驶人放松,注视区域也比非熟练驾驶人远一些。熟练驾驶人对远一些的事物不用特意地注视而常常用余光获取信息,而非熟练驾驶人对于远一些的事物必须要特意地去注视才能了解,以获取更多的信息。在公路上,非熟练驾驶人对车速的判断缺乏信心,因此,经常通过察看仪表板来确定和调控车速,并且非熟练驾驶人多行驶在右侧车道(慢车道),而熟练驾驶人则多行驶在左侧车道(快车道)。本文认为注视行为及驾驶特点差异反映出了驾驶经验对驾驶人注视行为有较大影响。从认知心理学中人眼及大脑处理信息的角度而言,当驾驶环境中交通信息量较少时,驾驶人的视觉负荷较低,能够通过较短时间的注视完成对信息的获取和处理;同时在视觉负荷较低时,驾驶人会提高行驶车速,从而主要的注视区域在远方。反之,在复杂的交通环境中,由于眼睛和大脑需处理的交通信息量较大,导致驾驶人视觉负荷增大,需要通过较长时间的注视完成对信息的获取和处理,同时需要降低车速以减小视觉负荷,从而表现为较多地注视近处区域。从保护自身安全的角度而言,在视觉负荷较大时,驾驶人总是倾向于优先处理对车辆行驶有重要影响的交通信息;而在视觉负荷不大时,驾驶人相对比较轻松,由于需处理的交通信息量较少,熟练驾驶人往往会提高车速,并常常在认为车辆的安全行驶不受影响的时候,关注许多与交通无关的目标,因而在公路上驾驶时,驾驶人关注最多的不是道路和其他车辆,而是与交通无关的其他目标。而驾驶经验不同,也导致驾驶人处理信息的优先次序及效率不同,熟练驾驶人由于长时间的经验积累,已经学会集中精力优先搜寻与交通有关的信息,以应对道路上随时可能发生的变化;而非熟练驾驶人处理信息的效率相对较低,也使得其驾驶紧张度高于熟练驾驶人。非熟练驾驶人在各种道路上对与交通无关目标的注视均较少,即表明其驾驶经验不足,驾驶过程中比较谨慎。
(3)在城市道路上,熟练驾驶人驾驶过程中基本都在关注道路和车辆,而非熟练驾驶人对车辆注视较多,其次还经常注视道路和其他目标,但其对道路目标的关注显著少于熟练驾驶人,而对其他目标的关注明显高于熟练驾驶人。在公路上,驾驶人注视频次分布趋势相似,均较多地关注车辆、道路和其他目标,而对车内信息、行人以及交通信息的关注较少。熟练驾驶人对车辆和其他目标的关注比非熟练驾驶人高很多,非熟练驾驶人对道路和车内目标的关注则比熟练驾驶人多近1倍。熟练与非熟练驾驶人对具体目标注视特征的差异,具体原因为:在城市道路上,交通状况比较复杂,车辆的行驶速度也不高,此时熟练驾驶人主要关注行驶的车辆和道路交通状况信息,对于其他目标,基本上通过周边视力就可以了解到,而非熟练驾驶人除了关注往来的车辆之外,还经常通过直接追随方式注视其他目标来获得较多的交通信息,以保证自己能够安全驾驶;在公路上,交通环境比较单一,车辆能够以较高速度行驶,此时熟练驾驶人由于经验比较丰富,驾驶过程中比较放松,因此,能够较多地关注其他目标,而对道路和车内目标关注较少,非熟练驾驶人则由于缺乏经验和自信,往往更多地关注道路状态,同时常常通过查看车内仪表板等来调整车速和驾驶状态。对于后视镜的使用,驾驶人也表现出较大差异:熟练驾驶人更多使用车内后视镜和右后视镜观察车辆后方信息,而非熟练驾驶人则多使用左后视镜进行观察,说明在公路上,熟练驾驶人多行驶在左侧车道(快车道),而非熟练驾驶人则多行驶在右侧车道(慢车道)。另外,在公路上驾驶时,熟练驾驶人对车内其他目标的注视显著高于非熟练驾驶人,表明熟练驾驶人的驾驶状态比较放松。
非熟练驾驶人在交通量较大或车速较高时,其驾驶紧张度较高;就处理视觉信息的能力而言,非熟练驾驶人比熟练驾驶人欠缺经验。驾驶经验不同,导致驾驶人处理信息的优先次序及效率也不同;非熟练驾驶人处理信息的效率相对较低,其视觉搜索策略有待改善。
参考文献:
[1]黃丽娟.动态聚类新方法及最优聚类算法研究[D].扬州:扬州大学,2016
[2]郭应时.交通环境及驾驶经验对驾驶员眼动和工作负荷影响的研究[D].西安:长安大学,2016.
[3]袁伟,付锐,马勇,等.车速与标志文字高度对驾驶人视觉搜索模式的影响[J].交通运输工程学报,2016,11(1):119-126