基于眼动仪emr-8b的交通标志视认性研究

基于眼动仪emr-8b的交通标志视认性研究

交通标志是通过地图、颜色和文字向交通参与者发送信息的重要设施。在驾车出行尤其是高速行驶条件下,如何正确、完整地捕获所需且有效的交通信息,做出正确的判断,采取合理的驾驶操作,除合理设置标志,重复显示一些重要信息以外,还应保证交通标志具有良好的视认性。有关交通标志的视认性问题已经引起了交通管理部门和科研单位的重视,并开展了较深入的研究。调查发现在白天强光下,车辆逆光行驶时标志的视认性对驾驶安全有很大的影响。研究以现场行车实验为主要研究手段,探讨了不同车速下,光线条件对交通标志的可视距离的影响。交通标志的可视距离,是指标志使用者能识别标志上的文字、图形信息并正确理解标志内容时起到标志设置点的距离。1仪器和实验方法1.1实验仪器和数据分析研究采用的实验仪器为日本NAC影像科技公司(NACImageTechnologyCo.)生产的眼动仪EMR8B(EyeMarkRecorder8B),该仪器是由EMR主机、控制器、摄像机以及数据分析软件等部分组成的仪器系统;车载工作电源为山特电子(深圳)有限公司生产的C2K型UPS电源。仪器的主要功能为获取被试者的眼球运动信息。主要包括:视点停留时间、视点运动轨迹等;实验过程中可根据需要在摄像机存储的影像画面上作实时标记,经数据分析系统处理可得到所作标记对应的时刻;获取的眼动信息经数据分析系统处理可实现以下主要功能:(1)视点停留轨迹分析,视野平面内视点的停留轨迹分析。(2)视点停留轨迹时变化分析,视点停留轨迹以及瞳孔直径随时间变化情况分析。(3)视点停留次数分析,视野平面内不同位置的视点停留次数分析。(4)视点停留时间分析,视野平面内不同位置的视点累计停留时间分析。(5)停留时间的频率分析,不同停留时间长度的直方图表示。(6)移动速度的频率分析,不同视线的移动速度的直方图表示。1.2实验方法介绍(1)通组成和研究方法实验路段的选取应满足驾驶员自主控制行车速度且保障行车安全的要求,同时路段的交通组成不应有过多的大型车辆,防止在标志的识别过程中,阻碍实验者的视线。研究选取基本上无车辆通行和行人干扰的上海崇明区所辖的S128省道的一处3.6km的路段。该路段交通情况可满足实验的要求。实验路段及部分交通标志设置情况如图1所示。(2)远光灯照明白天8∶30~12∶30;夜间∶18∶40~20∶40,采用实验车远光灯照明。白天天气晴朗,逆光和顺光情况下,交通标志的视认性对比明显。(3)测试人员现场实验者共4人,其中20~25岁2人,30岁1人,44岁1人,实验车驾驶员1名,驾龄13年,校正视力均在1.0以上。(4)间差乘实验车速的测定实验时控制行车速度,车速范围20~100km/h,每隔20km/h为一实验车速。应用仪器的时刻记录功能获取标志可视点和设置点对应的时刻,时间差乘上实验车速即为交通标志的可视距离。同时,采取在标志设置点对应的路面上粘贴反光胶带,数据读取时,应用视频编辑软件Adobe.Premiere帧判别实验车经过标志点的时刻。并利用眼动仪的视点停留时间分析功能对记录的时间进行核对,然后对试者主观判断的经过标志时刻进行修正,这样能够保证实验数据的可靠性。另外,在每次行车实验中采取了让受试者认读标志上不同信息或不同标志的方法,避免多次重复实验结果受第一次视认记忆的影响。2实验数据处理2.1不同实验个体视力和心理生理特征的差异数据导出并整理发现,样本数据存在着很大的离散性,即使同一实验个体不同次数的数据离散性也很明显,以指路标志夜间的可视距离实验数据为例如图2所示。分析其原因,主要有以下两点:(1)实验者视力水平各不相同,实验车速对试者动视力水平带来的影响也不一样,这主要是因为实验者生理特征上的差异造成的。(2)由于试者心理生理上的差异,不同实验个体对标志上汉字或图形的可视时刻的判别标准不一致;具体到什么程度是能够看清标志内容的时刻,不同实验个体有着不同的判别。关于人的心理生理原因造成的实验数据的离散性,是基于人机工程学应用研究的一般现象。2.2基于异常值的权重稳健估计是针对最小二乘法在处理实验数据粗差上的缺陷提出来的。所谓稳健估计,实际上就是在实验粗差不可避免的情况下,选择估计方法使未知量估值尽可能减小粗差的影响,得出正常模式下的最佳估计值,稳健估计可理解为某一估计方法对观测值的粗差或异常值的抵抗能力。对于某种标志可视距离实验数据样本的权重取值如式(1)所示,经试算比较,该样本权重的选取可满足实验研究数值的精度要求。wij=1|Lij−L¯¯¯ij|(1)wij=1|Lij-L¯ij|(1)式中,wij为实验数据的权重(i=1,2,3;j=1,2,3,4);i为3种实验光线条件(i=1,2,3);j为实验者编号(j=1,2,3,4);Lij为某种标志在特定光线条件下的可视距离;L¯¯¯ijL¯ij为某种标志在特定光线条件下的平均可视距离。然后计算特定光线条件下某种标志的可视距离的加权平均值,计算公式如式(2)。L˜i=∑(wij×Lij)∑wij(2)L˜i=∑(wij×Lij)∑wij(2)式中,L˜iL˜i为标志的加权平均可视距离,即本文中所指的标志可视距离。3实验结果与分析3.1总线轨道的可见距离数据处理之后,采用稳健最小二乘法拟合,可以得到3种交通标志在不同车速、光线条件下的可视距离,实验数据如表1所示。3.2交通标志的可视距离根据表1中的实验数据,分析可得交通标志的可视距离与实验车速、光线条件的关系,如图3~图5所示。以上图示分析可以看出:3种交通标志的可视距离与车速、光线条件之间存在着相似的规律性,即:(1)交通标志的可视距离随车速的提高而降低,验证了驾驶员的动视力随车速提高而降低的结论。(2)同一实验车速,不同光线条件下的标志的可视距离:白天顺光下标志的视认性最好,其次为夜间反光标志的视认性,逆光条件下的标志视认性较差。4逆光对交通标志视认性影响的实验研究利用眼动仪EMR8B动视点测试系统,对不同行车速度下,