ALJABRI+ABDULRAHMAN+++郭唐儀

摘 要：為了研究中國(guó)和沙特兩個(gè)國(guó)家的駕駛員的眼動(dòng)行為的差異性，在真實(shí)的交通環(huán)境下，利用Dikablis眼動(dòng)追蹤系統(tǒng)對(duì)中沙兩國(guó)駕駛員進(jìn)行了監(jiān)測(cè)記錄，從而獲取中沙駕駛員的眼睛注視時(shí)間特性參數(shù)、視角特征參數(shù)和掃視行為特征參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，采用D-LAB進(jìn)行眼動(dòng)行為數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計(jì)?；谥猩绸{駛員的眼動(dòng)行為分析實(shí)驗(yàn)，從掃視行為、注視行為以及休眠行為三個(gè)方面分別對(duì)中國(guó)駕駛和沙特駕駛員的眼動(dòng)行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。其中，重點(diǎn)對(duì)中沙駕駛員的掃視點(diǎn)序列進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)；眼動(dòng)模式；眼動(dòng)參數(shù)；差異

引言

近年來(lái)，交通事故已成為交通業(yè)的健康發(fā)展的最大障礙。根據(jù)聯(lián)合國(guó)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年全球有約125萬(wàn)人死于道路交通事故。盡管目前道路安全方面各國(guó)都有所改善，但是現(xiàn)在全世界每年因?yàn)榻煌ㄊ鹿实乃纻藬?shù)仍非常驚人。中國(guó)作為人口大國(guó)，交通事故死亡率一直處于世界前列[1]。2004年-2014年，交通事故造成的直接財(cái)產(chǎn)損失約為142億元。在沙特，官方統(tǒng)計(jì)稱1971-2012期間，發(fā)生在街道上的交通事故超過(guò)818萬(wàn)起，造成約15萬(wàn)人死亡，100萬(wàn)人受傷，因此造成的經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)了6億美元。而駕駛員作為整個(gè)交通系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)”，其駕駛行為會(huì)直接影響道路交通系統(tǒng)的安全。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，在交通事故中，駕駛員負(fù)直接責(zé)任的在70%以上，行人和乘車人的責(zé)任僅20%以下。由此看來(lái)，對(duì)駕駛員駕駛行為的研究，非常重要。而駕駛員眼動(dòng)行為的研究，可以直觀地反映出駕駛員的駕駛狀態(tài)。目前，駕駛員眼動(dòng)行為的研究主要集中在動(dòng)態(tài)視覺(jué)特性方面，學(xué)者們也做了很多實(shí)驗(yàn)去論證現(xiàn)有的理論。但很少有人去分析不同國(guó)家的駕駛員，他們視覺(jué)特性上存在怎樣的差異。本文便從駕駛員的眼動(dòng)行為入手，對(duì)中沙兩國(guó)駕駛員的眼動(dòng)行為進(jìn)行了差異性分析。

1 眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)及參數(shù)

1.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

基于道路的復(fù)雜性和特殊性，為簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)流程，本次實(shí)驗(yàn)選擇非隧道普通道路-南京二橋高速G36中間段，測(cè)試路段全長(zhǎng)4.3公里，行駛總時(shí)間為5分鐘（300秒）。道路交通組織設(shè)計(jì)良好，不容易發(fā)生交通擁堵。

為了提高實(shí)驗(yàn)效果，選取了15位中國(guó)駕駛員以及10位沙特駕駛員作為測(cè)試目標(biāo)，年紀(jì)分布在24歲-28歲之間，駕齡在1年-5年之間，男女比例為19：6。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，測(cè)試駕駛員首先要做好設(shè)備調(diào)試和環(huán)境適應(yīng)準(zhǔn)備工作。測(cè)試員在車內(nèi)先佩戴好Dikablis眼動(dòng)追蹤設(shè)備，同時(shí)注意觀察外界環(huán)境，確定觀察到的視野范圍與正常情況下的基本一致，并且設(shè)備開(kāi)始正常錄像和信息采集。在此條件下，車輛正常發(fā)動(dòng)并且正常行駛。當(dāng)車輛從起點(diǎn)出發(fā)駕駛到終點(diǎn)之后，接著從終點(diǎn)駕駛返回到起點(diǎn)，完成一個(gè)循環(huán)之后，替換另外一個(gè)測(cè)試員進(jìn)行駕駛和數(shù)據(jù)采集。

在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，獲取所有的實(shí)驗(yàn)影像信息以及Dikablis眼動(dòng)追蹤設(shè)備生成的工程文件，采用D-LAB駕駛員眼動(dòng)分析系統(tǒng)進(jìn)行眼動(dòng)數(shù)據(jù)的挖掘和生成。

1.2 眼動(dòng)模式及表征參數(shù)

駕駛員眼動(dòng)行為主要有注視、掃視和眨眼三種模式[2]，而眨眼是不能從外界獲取任何信息，又稱為休眠模式。休眠模式一般由兩種情況引發(fā)，一種是由于生理疾病引起導(dǎo)致視覺(jué)功能滅失，另外一種功能是由于疲勞導(dǎo)致視覺(jué)細(xì)胞處于睡眠狀態(tài)。在一般情況下，由于疲勞導(dǎo)致重大交通事故的情形主要是由于駕駛員失去視覺(jué)功能，無(wú)法有效及時(shí)獲取外界信息造成的。三種模式中，最主要和最重要的視覺(jué)行為是注視行為，通過(guò)注視行為獲取的數(shù)據(jù)是最為準(zhǔn)確的，注視行為的表征參數(shù)注視持續(xù)時(shí)間，注視點(diǎn)序列，注視點(diǎn)數(shù)目以及注視點(diǎn)類型；在掃視模式下，駕駛員通常將具有一定模糊度的信息傳輸?shù)酱竽X進(jìn)行判斷，再給出準(zhǔn)確的反饋。掃視模式的表征參數(shù)為掃視幅度，掃視速度及掃視時(shí)間；休眠模式的表征參數(shù)包括總眨眼次數(shù)，眨眼持續(xù)時(shí)間，總眨眼時(shí)間，眨眼率。

1.2.1 注視模式

一般情況下，注視時(shí)間占總行駛時(shí)間的比例大于65%，即為正常的駕駛情況。通過(guò)對(duì)駕駛員的注視時(shí)間分析發(fā)現(xiàn)，在選取的15位中國(guó)駕駛員中，平均注視時(shí)間占總行駛時(shí)間的比例為74.70%，其中最小的的比例為69.00%，最大的比例為85.05%。而在選取的10位駕駛員中，平均注視時(shí)間占總行駛時(shí)間的比例為80.42%，其中最小的比例為76.16%，最大的比例為92.32%。因此本次實(shí)驗(yàn)中沙所有的駕駛員均處于正常駕駛狀態(tài)。

通過(guò)對(duì)駕駛員的注視關(guān)注點(diǎn)序列圖分布圖發(fā)現(xiàn)，中國(guó)駕駛員中，有8位駕駛員主要集中在觀察車輛左邊道路、駕駛位置正前方以及右側(cè)車道的信息，其中有3位駕駛員的注視點(diǎn)分布更為均勻，表明駕駛員在行車過(guò)程中，視力對(duì)整個(gè)道路的幅面信息獲取更為完整。而這三位駕駛員的平均駕駛年齡為4年，因此駕駛經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員更能夠充分獲取道路環(huán)境信息。而沙特駕駛員中，5位駕駛員的注視點(diǎn)的分布呈現(xiàn)左、右側(cè)分散與中間集中的特征，其中2位駕駛員的注視點(diǎn)分布更為均勻。

在整個(gè)行駛過(guò)程中，中國(guó)駕駛員的注視點(diǎn)數(shù)量平均為520個(gè)，其中最少的注視點(diǎn)為313個(gè)，最大的注視點(diǎn)為797個(gè)。兩者駕駛時(shí)間分別為1年和5年。沙特駕駛員的注視點(diǎn)數(shù)量平均為613個(gè)，其中最少的注視點(diǎn)為461個(gè)，最大的注視點(diǎn)為869個(gè)。兩者駕駛時(shí)間分別為1年和4年。

將注視點(diǎn)根據(jù)獲取的信息劃分為行人、周邊車輛、交通標(biāo)示以及靜態(tài)景物四類，統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，駕駛員在行駛過(guò)程中對(duì)車輛信息的關(guān)注度最高、獲取信息最為完善其次是交通標(biāo)示、行人以及靜態(tài)景物。沙特駕駛員對(duì)關(guān)注點(diǎn)最高的也是周邊車輛，其次是交通標(biāo)示、靜態(tài)景物以及行人。

1.2.2 掃視模式

行車過(guò)程中，中國(guó)駕駛員的平均掃視速度為119.06度/秒，其中最大的掃視速度為230度/秒，最小的掃視速度為76.73度/秒。中國(guó)駕駛員的平均掃視幅度為5.03度，其中最大的水平掃視平均幅度為7.41度，最小為3.07度。中國(guó)駕駛員的平均掃視時(shí)間為44.23m/s，最大為54.26m/s，最小為32.14m/s。

沙特駕駛員的平均掃視速度為99.63度/秒，其中最大的掃視速度為130.89度/秒，最小的掃視速度為79.25度/秒。沙特駕駛員的平均掃視幅度為4.81度，其中最大的水平掃視平均幅度為6.82度，最小為3.62度。沙特駕駛員的平均掃視時(shí)間為48.22ms，最大為55.35ms，最小為43.23ms。

1.2.3 休眠模式

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可知，中國(guó)駕駛員在300秒內(nèi)的平均眨眼次數(shù)為31次，其中最大的眨眼次數(shù)為39次，最小的眨眼次數(shù)為23次。中國(guó)駕駛員的平均眨眼時(shí)間為0.517秒，其中最大的眨眼時(shí)間為0.656秒，最小為0.412秒。中國(guó)駕駛員的平均眨眼率為0.102次/秒，最大為0.13次/秒，最小為0.076次/秒。

沙特駕駛員在300秒內(nèi)的平均眨眼次數(shù)為25次，其中最大的眨眼次數(shù)為33次，最小的眨眼次數(shù)為21次。沙特駕駛員的平均眨眼時(shí)間為0.465秒，其中最大的眨眼時(shí)間為0.549秒，最小為0.405秒。沙特駕駛員的平均眨眼率為0.084次/秒，最大為0.11次/秒，最小為0.069次/秒。

2 中沙駕駛員眼動(dòng)特征差異性分析

為消除單個(gè)概率上的誤差，進(jìn)一步的分析中國(guó)駕駛員和沙特駕駛員的眼動(dòng)特性，采用平均眼動(dòng)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行對(duì)比，分析中沙駕駛員在三種眼動(dòng)模式下的差異性。

2.1 注視指標(biāo)對(duì)比

分析發(fā)現(xiàn)中國(guó)駕駛員在駕駛過(guò)程中平均持續(xù)的關(guān)注時(shí)間占總駕駛時(shí)間的74.70%，沙特駕駛員的關(guān)注時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間的80.42%。不難看出，沙特駕駛員在駕駛過(guò)程中注視水平要高于中國(guó)駕駛員。

同時(shí)，將中國(guó)和沙特駕駛員在行駛過(guò)程中的單位時(shí)間內(nèi)眼睛閉合時(shí)間所占的比例（PERCLOS值）進(jìn)行提取和統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，中國(guó)和沙特駕駛員的PERCLOS值均低于30%，說(shuō)明駕駛員都處于較為良好的駕駛狀態(tài)。并且，沙特駕駛員在行駛過(guò)程中的PERCLOS要低于中國(guó)駕駛員，說(shuō)明沙特駕駛員在行駛過(guò)程中，比中國(guó)駕駛員更為興奮。

在對(duì)注視點(diǎn)的信息觀察方面，中國(guó)駕駛員和沙特駕駛員對(duì)周邊車輛的關(guān)注度水平都是最高，其中中國(guó)駕駛員的關(guān)注度水平為50.42%，沙特駕駛員為43.54%，沙特駕駛員對(duì)周邊車輛的關(guān)注度低于中國(guó)駕駛員。同時(shí)，中國(guó)駕駛員關(guān)注信息最低的是靜態(tài)景物，關(guān)注度為13.58%，沙特駕駛員關(guān)注信息最低的是行人16.52%。沙特駕駛員的信息關(guān)注點(diǎn)比中國(guó)駕駛員關(guān)注點(diǎn)更為均衡，反應(yīng)出沙特駕駛員在中國(guó)駕駛車輛的過(guò)程中，對(duì)中國(guó)道路交通環(huán)境不熟悉，導(dǎo)致對(duì)信息的攝取方面采用保守策略。中國(guó)駕駛員具有更多的信息知識(shí)，能夠?qū)Σ糠譄o(wú)效信息進(jìn)行篩選，所以在信息獲取方面更加有重點(diǎn)。

2.2 掃視指標(biāo)對(duì)比

在掃視指標(biāo)方面，中國(guó)駕駛員的的掃視速度平均值為108.24度/秒，沙特駕駛員的掃視速度為99.63度/秒，中國(guó)駕駛員的掃視速度要略高于沙特駕駛員。

在掃視時(shí)間方面，中國(guó)駕駛員的平均掃視一次的時(shí)間為46.90ms，沙特駕駛員的平均掃視一次的時(shí)間為48.22ms，中國(guó)駕駛員的掃視一次時(shí)間要低于沙特駕駛員，說(shuō)明中國(guó)駕駛員對(duì)信息的初步分析能力要高于沙特駕駛員。

2.3 休眠指標(biāo)對(duì)比

在300秒范圍內(nèi)，中國(guó)駕駛員的眨眼總次數(shù)在31次，沙特駕駛員的眨眼總次數(shù)在25次，沙特駕駛員的眨眼次數(shù)低于中國(guó)駕駛員。在眨眼時(shí)間方面，中國(guó)駕駛員的平均時(shí)間為0.517秒/次，沙特駕駛員為0.465秒/次。同時(shí)，中國(guó)駕駛員平均眨眼次數(shù)是0.102次/秒，沙特駕駛員平均眨眼次數(shù)為0.084次/秒。由此可知，中國(guó)駕駛員的眨眼次數(shù)和眨眼率均高于沙特駕駛員，這主要是由于沙特駕駛員的注視時(shí)間和注視集中度高于中國(guó)駕駛員有一定的關(guān)聯(lián)。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）沙特駕駛員的駕駛集中程度更高。由于沙特出行方式基本上就是自駕，對(duì)于駕駛環(huán)境的把握度更成熟，加上沙特地廣人稀，出行順暢，沒(méi)有非機(jī)動(dòng)車輛和行人的干擾，沙特駕駛員的駕駛注視集中度更高，但也致沙特駕駛員掃視模式下對(duì)信息的辨別度低于中國(guó)駕駛員。

（2）中國(guó)駕駛員較于沙特駕駛員，更容易出現(xiàn)疲勞駕駛，工作壓力及強(qiáng)度，中國(guó)可列在世界的前幾位，加上交通模式復(fù)雜，出現(xiàn)事故的概率也更大。而沙特，對(duì)于威脅交通安全的懲罰力度要遠(yuǎn)高于中國(guó)，加上生活節(jié)奏緩慢，沙特出現(xiàn)疲勞駕駛的情況遠(yuǎn)低于中國(guó)。

（3）駕駛經(jīng)驗(yàn)對(duì)汽車駕駛?cè)俗⒁曅袨樘匦杂休^顯著的影響[6]。不管是中國(guó)駕駛員還是沙特駕駛員，經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員注視點(diǎn)分布更為均勻，對(duì)行車環(huán)境觀察更敏銳。

中國(guó)在交通領(lǐng)域的研究一直都非常積極，謹(jǐn)慎，而作為最嚴(yán)苛的伊斯蘭國(guó)家沙特阿拉伯，對(duì)于伊斯蘭文化意外的世俗文化，沙特并不重視，對(duì)于交通領(lǐng)域的研究，沙特沒(méi)有形成任何體系、流派，甚至國(guó)內(nèi)高等學(xué)院，都沒(méi)有設(shè)置關(guān)于交通的任何專業(yè)。交通安全幾乎全部借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，這是沙特亟待改善的地方。

引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建評(píng)價(jià)模型的訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，解決非線性評(píng)價(jià)模型的模糊問(wèn)題，構(gòu)建基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的駕駛員眼動(dòng)行為評(píng)價(jià)模型是基于此實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上所要做的更深入的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]方守恩，王長(zhǎng)君，王笑京，等.“國(guó)家道路交通安全科技行動(dòng)計(jì)劃” 研究成果綜述[J]. 交通信息與安全， 2013 （1）.

[2]謝松芳，朱守林，等. 草原公路路側(cè)景觀對(duì)駕駛員眼動(dòng)特性影響研究[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2014（8）.

[3]Walczyk J J， Tcholakian T， Igou F， et al. One Hundred Years of Reading Research： Successes and Missteps of Edmund Burke Huey and Other Pioneers[J]. Reading Psychology， 2014， 35（7）： 601-621.

[4]姚瑤，楊艷芳，齊美彬.基于視覺(jué)的疲勞駕駛檢測(cè)算法[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015，38（12）：1623-1627.

[5]馬勇，付銳，孟妮，等.道路環(huán)境對(duì)駕駛?cè)搜蹌?dòng)行為影響的試驗(yàn)研究[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2015，15（3）：82-88.

[6]郭應(yīng)時(shí)，馬勇，付銳，等.汽車駕駛?cè)笋{駛經(jīng)驗(yàn)對(duì)注視行為特性的影響[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2012，12（5）：91-99.

[7]孟凡城.公交車駕駛員安全駕駛視覺(jué)特性研究[D].青島理工大學(xué)，2015.

[8]Maltz M， Shinar D. Eye movements of younger and older drivers[J].Human Factors： The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society， 1999， 41（1）： 15-25.

[9]竇廣波，孫龍，常若松.駕駛經(jīng)驗(yàn)與危險(xiǎn)類型對(duì)駕駛員危險(xiǎn)知覺(jué)的影響[J].人類工效學(xué)，2015，21（6）：7-10.