鄭俊暉，時(shí)瑞浩

【摘? 要】 為提高汽車駕駛安全，引入汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化，推動(dòng)車載信息娛樂系統(tǒng)往更人性化和易用的方向發(fā)展，要針對(duì)其在實(shí)際應(yīng)用中信息管理復(fù)雜性及其對(duì)駕駛員駕駛安全的影響，加強(qiáng)對(duì)AR技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建一種新型的信息交互方式，使其與真實(shí)的駕駛場(chǎng)景疊加，為駕駛員帶來良好駕駛體驗(yàn)的同時(shí)，輔助駕駛行為。文章結(jié)合車載信息系統(tǒng)和基于眼部追蹤的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，圍繞改善和增強(qiáng)駕駛體驗(yàn)對(duì)其視覺設(shè)計(jì)展開分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】 駕駛體驗(yàn)；車載AR；車載VR；視覺設(shè)計(jì)；智能網(wǎng)聯(lián)零部件

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，車載信息娛樂系統(tǒng)已經(jīng)成為車輛的標(biāo)準(zhǔn)化配置的重要內(nèi)容之一，雖然可以使駕駛員獲得更豐富的駕駛體驗(yàn)，但同時(shí)還會(huì)在駕駛過程中導(dǎo)致其有限的認(rèn)知資源被占用，影響駕駛體驗(yàn)與駕駛安全性。對(duì)此，在AR眼鏡的基礎(chǔ)上，可展現(xiàn)其視覺追蹤技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，調(diào)整視覺設(shè)計(jì)，增強(qiáng)駕駛體驗(yàn)。

一、車載信息系統(tǒng)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

車載信息娛樂系統(tǒng)以汽車駕駛系統(tǒng)為基礎(chǔ)，融合以通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)，推動(dòng)汽車行業(yè)數(shù)字化、信息化發(fā)展。隨著車載信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展，使其逐步實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部、車輛之間、汽車與其他信息載體的多維信息交互模式。這種具備多元化功能的車載信息系統(tǒng)使得駕駛員在完成主駕駛?cè)蝿?wù)的同時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)與駕駛無直接關(guān)聯(lián)或不相關(guān)的駕駛?cè)蝿?wù)，導(dǎo)致駕駛員的認(rèn)知資源被占用，增加車載信息系統(tǒng)復(fù)雜性的同時(shí)，還會(huì)使其駕駛風(fēng)險(xiǎn)大幅提升。

基于駕駛?cè)蝿?wù)的復(fù)雜性，為改善駕駛員的駕駛體驗(yàn)，在視覺輔助安全駕駛技術(shù)中可結(jié)合駕駛員在獲取車輛與交通道路信息期間對(duì)其視覺資源、動(dòng)作資源、認(rèn)知資源的占用，以虛擬現(xiàn)實(shí)為基礎(chǔ)，加強(qiáng)對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，在真實(shí)的駕駛場(chǎng)景中疊加地圖、路況、行人等非幾何信息，在不切斷真實(shí)駕駛場(chǎng)景的情況下實(shí)現(xiàn)各種信息的實(shí)時(shí)交互，對(duì)汽車輔助駕駛與優(yōu)化駕駛體驗(yàn)產(chǎn)生積極影響。眼球追蹤技術(shù)作為AR眼鏡中的一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，一般普遍采用全局渲染，但這種方式與人類焦點(diǎn)視線的觀看方式不符，因此，AR眼鏡中應(yīng)用眼球追蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)注視點(diǎn)渲染，通過布局渲染的方式實(shí)施注視點(diǎn)渲染，通過對(duì)人員視覺焦點(diǎn)的捕捉，創(chuàng)造更加自然的景深環(huán)境，減少應(yīng)用VR眼鏡過程中產(chǎn)生的眩暈感，使人們獲得與真實(shí)人眼相同的體驗(yàn)。基于VR眼鏡中眼球追蹤技術(shù)對(duì)視覺焦點(diǎn)的捕捉，在視覺設(shè)計(jì)中優(yōu)先計(jì)算并渲染人員注視的部分，降低硬件計(jì)算負(fù)擔(dān)，同時(shí)利用適應(yīng)人眼完成遠(yuǎn)近場(chǎng)景切換，使其駕駛體驗(yàn)得到改善與增強(qiáng)。

二、AR眼鏡在駕駛體驗(yàn)下的視覺設(shè)計(jì)

（一）交互界面顯示

為輔助駕駛員完成主駕駛?cè)蝿?wù)，同時(shí)改善駕駛體驗(yàn)，在AR眼鏡的視覺設(shè)計(jì)中要結(jié)合汽車信息顯示的需求，加強(qiáng)人機(jī)交互界面視覺顯示的數(shù)字顯示，以平視顯示為基礎(chǔ)，加強(qiáng)對(duì)增強(qiáng)顯示技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到良好的用戶體驗(yàn)。針對(duì)現(xiàn)階段車載信息系統(tǒng)復(fù)雜性過高對(duì)駕駛體驗(yàn)產(chǎn)生的不利影響，在交互界面顯示的設(shè)計(jì)過程中，要深入分析視覺設(shè)計(jì)的信息組織，結(jié)合各種危險(xiǎn)駕駛情境下對(duì)汽車人機(jī)交互界面的信息需求，確保其視覺現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)既不會(huì)對(duì)正常駕駛造成干擾，還要保證信息提供的完整性。

在通常情況下，可將汽車人機(jī)交互界面顯示的信息組織分為情境與狀態(tài)兩種類型。在情境信息組織中，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)與平視顯示技術(shù)將駕駛操作的各類信息與當(dāng)前駕駛情境的相關(guān)信息呈現(xiàn)出來，為駕駛員提供信息提醒和駕駛輔助，避免其在瀏覽各類信息時(shí)出現(xiàn)視野偏離的問題。例如，在交互界面顯示的情境信息組織中同步顯示駕駛過程中的道路導(dǎo)航、安全警示等重要信息以及音量調(diào)節(jié)等其他各類情境信息。在狀態(tài)信息組織中，往往要結(jié)合車輛在行駛過程中各種行車數(shù)據(jù)、車外信息和其他駕駛娛樂信息等各種狀態(tài)信息，在某一固定區(qū)域?qū)⑦@些復(fù)雜信息呈現(xiàn)出來，防止干擾駕駛視野，產(chǎn)生不良駕駛體驗(yàn)。在人機(jī)交互界面顯示中可在主區(qū)域設(shè)置車速等各種直接影響駕駛狀態(tài)的信息，并使用戶結(jié)合自身實(shí)際需求對(duì)其他各類信息的顯示進(jìn)行自定義。

在基于駕駛體驗(yàn)的AR眼鏡視覺設(shè)計(jì)中，要保證以主駕駛?cè)蝿?wù)為核心，在不對(duì)其產(chǎn)生任何干擾的前提下嚴(yán)格把控視覺顯示信息內(nèi)容與數(shù)量，通過文字向圖形的轉(zhuǎn)化呈現(xiàn)直觀的信息。與此同時(shí)，為獲得更加舒適自然的人機(jī)交互體驗(yàn)，在眼球追蹤技術(shù)的基礎(chǔ)上，還要使其具備手勢(shì)跟蹤、語(yǔ)音控制、觸覺反饋等多種交互形式，用眼動(dòng)代替點(diǎn)擊，通過轉(zhuǎn)動(dòng)眼球就能實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示內(nèi)容的調(diào)整與控制，利用識(shí)別性、理解性的視覺顯示信息，為駕駛員帶來良好的駕駛體驗(yàn)。

（二）挖掘用戶需求

由于汽車駕駛過程中可能面臨各種各樣的駕駛情境，且在各種因素的影響下駕駛情境還會(huì)發(fā)生不斷變化，為確保AR眼鏡視覺設(shè)計(jì)可以滿足駕駛情境下的不同需求，還要結(jié)合不同場(chǎng)景下對(duì)應(yīng)的人機(jī)交互方式，以駕駛情境作為優(yōu)化駕駛操作與改善駕駛體驗(yàn)的關(guān)鍵性要素。結(jié)合汽車駕駛過程中可能面臨的各種危險(xiǎn)情境在人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)中篩選其中與當(dāng)下駕駛行為相關(guān)的關(guān)鍵性情境，保證視覺設(shè)計(jì)的科學(xué)性。為提高用戶需求挖掘效率，在分析駕駛情境期間還要篩選具有代表性的用戶，掌握不同群體的駕駛信息，確保用戶駕駛情景分析與用戶需求挖掘的有效性。

根據(jù)駕駛?cè)藛T的經(jīng)驗(yàn)將其分為1年以下新手用戶、1～10年中間用戶和10年以上專家用戶三種類型作為分析目標(biāo)，特別是中間用戶基本覆蓋了日常生活中大多數(shù)的駕駛?cè)后w，因此可以結(jié)合這三種典型用戶的基礎(chǔ)情況展開深入分析。從駕駛情境的角度出發(fā)，三種群體面臨的問題與需求存在一定差異。對(duì)新手用戶而言，主要包含雨雪天氣視野差、交通信號(hào)燈變色車距感知不足、交叉路口路況復(fù)雜和車輛檔位調(diào)整不熟練等危險(xiǎn)情境。針對(duì)這些情況對(duì)人機(jī)交互界面的視覺設(shè)計(jì)也提出相應(yīng)需求，希望視覺界面可以在視野不佳的情境下提前預(yù)警車輛、人員等危險(xiǎn)信息；在前方車輛減速或停止時(shí)提示與前車的安全車距、在路況復(fù)雜的交叉路口等場(chǎng)景下警示周圍危險(xiǎn)障礙物與運(yùn)動(dòng)軌跡、在車輛檔位調(diào)整中自動(dòng)反饋檔位信息。對(duì)中間用戶而言主要包含高速公路中視覺疲勞、行車接聽電話中注意力分散、導(dǎo)航信息與實(shí)際道路出現(xiàn)偏差、超車過程中突然出現(xiàn)行人等危險(xiǎn)情境。對(duì)此，對(duì)基于駕駛體驗(yàn)的AR眼鏡視覺設(shè)計(jì)也提出相關(guān)需求，希望系統(tǒng)可以在高速公路駕駛情境下設(shè)置防疲勞提醒功能；在駕駛員注意力不集中的情境下警示車道偏離信息；在導(dǎo)航信息有誤的情境下直接與真實(shí)駕駛道路匹配重新規(guī)劃行車道路；在超車或相關(guān)情境下自動(dòng)警示前方被遮擋的非機(jī)動(dòng)車輛、行人等各類危險(xiǎn)障礙物。對(duì)專家用戶而言主要涉及雨雪天氣、夜間等視野受限的情境下出現(xiàn)的交通混亂、視覺錯(cuò)覺、強(qiáng)光刺激等問題情境，需要系統(tǒng)可以增強(qiáng)對(duì)各類危險(xiǎn)信息的預(yù)警和對(duì)前方車輛與行人軌跡和狀態(tài)的提示。

結(jié)合三類用戶在駕駛過程中涉及的危險(xiǎn)情境，為使其獲得更好的駕駛體驗(yàn)，在AR眼鏡的視覺設(shè)計(jì)中還充分挖掘用戶需求，綜合考慮不同環(huán)境與任務(wù)下的駕駛情境，結(jié)合大霧、雨雪等惡劣天氣與夜間對(duì)駕駛員視線的影響、各種復(fù)雜道路環(huán)境下對(duì)駕駛員身心狀態(tài)與駕駛操作的影響、駕駛過程中導(dǎo)航、音樂、電話等各類操作任務(wù)對(duì)其注意力的影響，將人機(jī)交互界面的信息顯示分為行車信息、安全警示、導(dǎo)航信息、娛樂信息四個(gè)模塊，完善各模塊提示、探測(cè)、警示、接聽電話、音樂播放等功能，幫助駕駛員快速掌握潛在危險(xiǎn)信息，有更充足的時(shí)間作出反應(yīng)，避免因?qū)Ш?、音樂、電話等操作?dǎo)致其駕駛分析，影響其駕駛視野與駕駛安全，為其帶來更優(yōu)質(zhì)的駕駛體驗(yàn)。

（三）科學(xué)色彩設(shè)計(jì)

考慮到用戶的駕駛體驗(yàn)，在視覺設(shè)計(jì)中還要注重系統(tǒng)界面各類信息顯示的視覺傳達(dá)效果，結(jié)合視覺組織與感受，以用戶最佳體驗(yàn)為導(dǎo)向，采用更高的視覺設(shè)計(jì)形式將各類信息內(nèi)容呈現(xiàn)出來。由于該AR眼鏡視覺輔助系統(tǒng)的信息顯示與用戶駕駛行為和駕駛情境等存在密切聯(lián)系，因此，除了眼球追蹤技術(shù)外，還要結(jié)合各類駕駛情境考慮背景、光照等因素的影響，對(duì)信息顯示界面視覺元素的顯示方式與色彩進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。一方面，以眼球追蹤技術(shù)為基礎(chǔ)，精確追蹤用戶眼動(dòng)注視方向，通過眨眼、凝視等方式完成界面控制操作，結(jié)合人員追蹤數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)計(jì)算，對(duì)視覺界面的整體畫面進(jìn)行調(diào)整，保證其駕駛體驗(yàn)的舒適性。另一方面，針對(duì)各類危險(xiǎn)情境與系統(tǒng)警示功能，為確保駕駛員對(duì)相關(guān)信息獲取的清晰性，還要注重對(duì)其各類警示信息顯示色彩的調(diào)整，選用可視性高的色彩結(jié)合普通信息指示與危險(xiǎn)信息提醒，選用藍(lán)底白圖作為交通知識(shí)信息的主要色彩搭配，應(yīng)用紅黃兩色作為警示信息的主要色彩，便于用戶區(qū)分信息類型，快速掌握相應(yīng)的駕駛信息并作出反應(yīng)，降低其駕駛過程中獲取各類信息的難度。

（四）構(gòu)建信息模塊

信息模塊作為視覺輔助駕駛系統(tǒng)的核心，也是視覺設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容，在該模塊的構(gòu)建過程中，設(shè)計(jì)人員要在界面中合理布局同類信息，保證同一界面下信息分布的關(guān)聯(lián)性與設(shè)置位置的合理性。在該系統(tǒng)的視覺設(shè)計(jì)中主要涉及情境信息與狀態(tài)信息兩類顯示信息類型，其中前者會(huì)隨著駕駛情境和駕駛過程的變化對(duì)其信息顯示內(nèi)容作出適當(dāng)調(diào)整，而后者通常并不會(huì)發(fā)生相應(yīng)改變，在界面整體中相對(duì)固定的區(qū)域內(nèi)顯示車輛行駛過程中需要的基本信息與警示信息，通常此類狀態(tài)信息在整個(gè)信息模塊顯示界面的左下側(cè)相對(duì)固定的區(qū)域，避免干擾駕駛員的視野通暢。

結(jié)合人眼視區(qū)在靜止、直視狀態(tài)下的大小以及隨著車輛行駛速度的提升其雙眼視區(qū)大小的變化，應(yīng)用AR眼鏡視覺設(shè)計(jì)的信息模塊，結(jié)合行車實(shí)時(shí)情境的變化，確保該模塊下彎道警示、前車警示、行人警示等各類信息顯示的完整性、全面性，結(jié)合駕駛過程中實(shí)際的道路狀況、駕駛環(huán)境等，應(yīng)用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)使該系統(tǒng)信息模塊的顯示內(nèi)容實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整與更新，在特定的情境下顯示相應(yīng)的信息內(nèi)容，全面感知行車過程中的各類信息，在不影響駕駛員正常駕駛的基礎(chǔ)上，為其提供信息警示與駕駛輔助功能，達(dá)到改善駕駛體驗(yàn)的目的。

（五）界面視覺顯示

基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有顯著的人機(jī)交互優(yōu)勢(shì)，在AR眼鏡視覺設(shè)計(jì)中以改善人員行車駕駛體驗(yàn)為核心，根據(jù)實(shí)際情境利用計(jì)算機(jī)生成虛擬對(duì)象，構(gòu)建虛擬結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，通過界面視覺顯示幫助駕駛員全面掌握相關(guān)信息，滿足其駕駛過程中認(rèn)識(shí)負(fù)荷與駕駛分心的現(xiàn)實(shí)要求。在界面視覺顯示的設(shè)計(jì)中要遵循優(yōu)先級(jí)原則，對(duì)同一時(shí)間各類信息顯示的先后順序、圖標(biāo)大小、色彩明度進(jìn)行合理控制，以簡(jiǎn)單明了的界面視覺設(shè)計(jì)保證駕駛員視覺獲取信息的高效性。另外，在界面視覺設(shè)計(jì)中還要從用戶駕駛體驗(yàn)的實(shí)際情況出發(fā)，綜合考慮視野條件、天氣環(huán)境等相關(guān)因素，采用易于理解的圖形與文字和適宜的大小比例，減輕駕駛員的認(rèn)知負(fù)荷，并通過對(duì)界面各類視覺符合亮度與色彩的區(qū)分保證其警示效果。在狀態(tài)信息界面的視覺設(shè)計(jì)中，可將其劃分為基本行車信息、警示信息、導(dǎo)航與娛樂信息三個(gè)板塊，結(jié)合駕駛員的實(shí)際需求對(duì)其后兩者是否出現(xiàn)及其顯示的符號(hào)內(nèi)容進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。在情境狀態(tài)界面的視覺設(shè)計(jì)中，可將其劃分為行人防碰撞警示、前車防碰撞警示、十字路口防側(cè)撞警示和導(dǎo)航指示四個(gè)板塊，針對(duì)不同的駕駛情境，自動(dòng)檢測(cè)行駛車輛與其他車輛、行人、道路等危險(xiǎn)情境，為駕駛員作出反應(yīng)提供更多時(shí)間，保障其駕駛安全。

三、方案應(yīng)用效果評(píng)估

結(jié)合當(dāng)前駕駛員在傳統(tǒng)駕駛模式下的駕駛現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)其很難通過視覺快速獲取各類信息，并且對(duì)危險(xiǎn)感知能力相對(duì)較差。在基于駕駛體驗(yàn)的AR眼鏡視覺設(shè)計(jì)中可從駕駛者在該系統(tǒng)應(yīng)用過程中的眼動(dòng)數(shù)據(jù)與危險(xiǎn)反應(yīng)時(shí)間的數(shù)據(jù)信息發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在視覺特征眼動(dòng)數(shù)據(jù)分析中利用該視覺輔助駕駛系統(tǒng)可以使其在視覺受限的危險(xiǎn)情境下快速發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)問題、有效處理危險(xiǎn)信息，將其感知危險(xiǎn)情境的認(rèn)知負(fù)荷。在危險(xiǎn)反應(yīng)能力分析中從其感知時(shí)間與決策時(shí)間中可以看出，利用該系統(tǒng)可以幫助駕駛者縮短感知時(shí)間，對(duì)危險(xiǎn)情境快速作出反應(yīng)，特別是在各類危險(xiǎn)情境下可以顯著增強(qiáng)人員的駕駛體驗(yàn)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合當(dāng)前人員在汽車駕駛體驗(yàn)中視覺疲勞、視覺錯(cuò)誤、駕駛分心、危險(xiǎn)情境應(yīng)對(duì)困難等問題，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)完成基于駕駛體驗(yàn)的視覺設(shè)計(jì)，將其融入現(xiàn)有車載信息系統(tǒng)中，通過界面設(shè)計(jì)與功能模塊構(gòu)建使其滿足駕駛用戶對(duì)不同駕駛情景提出的多樣化需求，充分發(fā)揮其對(duì)安全駕駛的輔助作用，改善其駕駛體驗(yàn)。

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