鄭俊暉，時瑞浩

【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，要針對其在實際應(yīng)用中信息管理復雜性及其對駕駛員駕駛安全的影響，加強對AR技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建一種新型的信息交互方式，使其與真實的駕駛場景疊加，為駕駛員帶來良好駕駛體驗的同時，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現(xiàn)實技術(shù)，圍繞改善和增強駕駛體驗對其視覺設(shè)計展開分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】 駕駛體驗；車載AR；車載VR；視覺設(shè)計；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)成為車輛的標準化配置的重要內(nèi)容之一，雖然可以使駕駛員獲得更豐富的駕駛體驗，但同時還會在駕駛過程中導致其有限的認知資源被占用，影響駕駛體驗與駕駛安全性。對此，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，調(diào)整視覺設(shè)計，增強駕駛體驗。

一、車載信息系統(tǒng)和增強現(xiàn)實技術(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，還會出現(xiàn)與駕駛無直接關(guān)聯(lián)或不相關(guān)的駕駛?cè)蝿?wù)，導致駕駛員的認知資源被占用，增加車載信息系統(tǒng)復雜性的同時，還會使其駕駛風險大幅提升。

基于駕駛?cè)蝿?wù)的復雜性，為改善駕駛員的駕駛體驗，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其視覺資源、動作資源、認知資源的占用，以虛擬現(xiàn)實為基礎(chǔ)，加強對增強現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，在真實的駕駛場景中疊加地圖、路況、行人等非幾何信息，在不切斷真實駕駛場景的情況下實現(xiàn)各種信息的實時交互，對汽車輔助駕駛與優(yōu)化駕駛體驗產(chǎn)生積極影響。眼球追蹤技術(shù)作為AR眼鏡中的一項關(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)實現(xiàn)注視點渲染，通過布局渲染的方式實施注視點渲染，通過對人員視覺焦點的捕捉，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，使人們獲得與真實人眼相同的體驗?；赩R眼鏡中眼球追蹤技術(shù)對視覺焦點的捕捉，在視覺設(shè)計中優(yōu)先計算并渲染人員注視的部分，降低硬件計算負擔，同時利用適應(yīng)人眼完成遠近場景切換，使其駕駛體驗得到改善與增強。

二、AR眼鏡在駕駛體驗下的視覺設(shè)計

（一）交互界面顯示

為輔助駕駛員完成主駕駛?cè)蝿?wù)，同時改善駕駛體驗，在AR眼鏡的視覺設(shè)計中要結(jié)合汽車信息顯示的需求，加強人機交互界面視覺顯示的數(shù)字顯示，以平視顯示為基礎(chǔ)，加強對增強顯示技術(shù)的應(yīng)用達到良好的用戶體驗。針對現(xiàn)階段車載信息系統(tǒng)復雜性過高對駕駛體驗產(chǎn)生的不利影響，在交互界面顯示的設(shè)計過程中，要深入分析視覺設(shè)計的信息組織，結(jié)合各種危險駕駛情境下對汽車人機交互界面的信息需求，確保其視覺現(xiàn)實設(shè)計既不會對正常駕駛造成干擾，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，利用增強現(xiàn)實技術(shù)與平視顯示技術(shù)將駕駛操作的各類信息與當前駕駛情境的相關(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。在人機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)合自身實際需求對其他各類信息的顯示進行自定義。

在基于駕駛體驗的AR眼鏡視覺設(shè)計中，要保證以主駕駛?cè)蝿?wù)為核心，在不對其產(chǎn)生任何干擾的前提下嚴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，為獲得更加舒適自然的人機交互體驗，在眼球追蹤技術(shù)的基礎(chǔ)上，還要使其具備手勢跟蹤、語音控制、觸覺反饋等多種交互形式，用眼動代替點擊，通過轉(zhuǎn)動眼球就能實現(xiàn)對顯示內(nèi)容的調(diào)整與控制，利用識別性、理解性的視覺顯示信息，為駕駛員帶來良好的駕駛體驗。

（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發(fā)生不斷變化，為確保AR眼鏡視覺設(shè)計可以滿足駕駛情境下的不同需求，還要結(jié)合不同場景下對應(yīng)的人機交互方式，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情境在人機交互界面設(shè)計中篩選其中與當下駕駛行為相關(guān)的關(guān)鍵性情境，保證視覺設(shè)計的科學性。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，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。對新手用戶而言，主要包含雨雪天氣視野差、交通信號燈變色車距感知不足、交叉路口路況復雜和車輛檔位調(diào)整不熟練等危險情境。針對這些情況對人機交互界面的視覺設(shè)計也提出相應(yīng)需求，希望視覺界面可以在視野不佳的情境下提前預警車輛、人員等危險信息；在前方車輛減速或停止時提示與前車的安全車距、在路況復雜的交叉路口等場景下警示周圍危險障礙物與運動軌跡、在車輛檔位調(diào)整中自動反饋檔位信息。對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、導航信息與實際道路出現(xiàn)偏差、超車過程中突然出現(xiàn)行人等危險情境。對此，對基于駕駛體驗的AR眼鏡視覺設(shè)計也提出相關(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；在導航信息有誤的情境下直接與真實駕駛道路匹配重新規(guī)劃行車道路；在超車或相關(guān)情境下自動警示前方被遮擋的非機動車輛、行人等各類危險障礙物。對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、視覺錯覺、強光刺激等問題情境，需要系統(tǒng)可以增強對各類危險信息的預警和對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情境，為使其獲得更好的駕駛體驗，在AR眼鏡的視覺設(shè)計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駕駛員視線的影響、各種復雜道路環(huán)境下對駕駛員身心狀態(tài)與駕駛操作的影響、駕駛過程中導航、音樂、電話等各類操作任務(wù)對其注意力的影響，將人機交互界面的信息顯示分為行車信息、安全警示、導航信息、娛樂信息四個模塊，完善各模塊提示、探測、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信息，有更充足的時間作出反應(yīng)，避免因?qū)Ш?、音樂、電話等操作導致其駕駛分析，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。

（三）科學色彩設(shè)計

考慮到用戶的駕駛體驗，在視覺設(shè)計中還要注重系統(tǒng)界面各類信息顯示的視覺傳達效果，結(jié)合視覺組織與感受，以用戶最佳體驗為導向，采用更高的視覺設(shè)計形式將各類信息內(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，對信息顯示界面視覺元素的顯示方式與色彩進行科學設(shè)計。一方面，以眼球追蹤技術(shù)為基礎(chǔ)，精確追蹤用戶眼動注視方向，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)的實時計算，對視覺界面的整體畫面進行調(diào)整，保證其駕駛體驗的舒適性。另一方面，針對各類危險情境與系統(tǒng)警示功能，為確保駕駛員對相關(guān)信息獲取的清晰性，還要注重對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信息提醒，選用藍底白圖作為交通知識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)計中的重點內(nèi)容，在該模塊的構(gòu)建過程中，設(shè)計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，其中前者會隨著駕駛情境和駕駛過程的變化對其信息顯示內(nèi)容作出適當調(diào)整，而后者通常并不會發(fā)生相應(yīng)改變，在界面整體中相對固定的區(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)信息在整個信息模塊顯示界面的左下側(cè)相對固定的區(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)計的信息模塊，結(jié)合行車實時情境的變化，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)合駕駛過程中實際的道路狀況、駕駛環(huán)境等，應(yīng)用增強現(xiàn)實技術(shù)使該系統(tǒng)信息模塊的顯示內(nèi)容實現(xiàn)自動調(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，達到改善駕駛體驗的目的。

（五）界面視覺顯示

基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的增強現(xiàn)實技術(shù)具有顯著的人機交互優(yōu)勢，在AR眼鏡視覺設(shè)計中以改善人員行車駕駛體驗為核心，根據(jù)實際情境利用計算機生成虛擬對象，構(gòu)建虛擬結(jié)構(gòu)的增強現(xiàn)實場景，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識負荷與駕駛分心的現(xiàn)實要求。在界面視覺顯示的設(shè)計中要遵循優(yōu)先級原則，對同一時間各類信息顯示的先后順序、圖標大小、色彩明度進行合理控制，以簡單明了的界面視覺設(shè)計保證駕駛員視覺獲取信息的高效性。另外，在界面視覺設(shè)計中還要從用戶駕駛體驗的實際情況出發(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，減輕駕駛員的認知負荷，并通過對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)計中，可將其劃分為基本行車信息、警示信息、導航與娛樂信息三個板塊，結(jié)合駕駛員的實際需求對其后兩者是否出現(xiàn)及其顯示的符號內(nèi)容進行自動調(diào)整。在情境狀態(tài)界面的視覺設(shè)計中，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)撞警示和導航指示四個板塊，針對不同的駕駛情境，自動檢測行駛車輛與其他車輛、行人、道路等危險情境，為駕駛員作出反應(yīng)提供更多時間，保障其駕駛安全。

三、方案應(yīng)用效果評估

結(jié)合當前駕駛員在傳統(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，并且對危險感知能力相對較差。在基于駕駛體驗的AR眼鏡視覺設(shè)計中可從駕駛者在該系統(tǒng)應(yīng)用過程中的眼動數(shù)據(jù)與危險反應(yīng)時間的數(shù)據(jù)信息發(fā)揮其獨特優(yōu)勢。在視覺特征眼動數(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情境下快速發(fā)現(xiàn)危險問題、有效處理危險信息，將其感知危險情境的認知負荷。在危險反應(yīng)能力分析中從其感知時間與決策時間中可以看出，利用該系統(tǒng)可以幫助駕駛者縮短感知時間，對危險情境快速作出反應(yīng)，特別是在各類危險情境下可以顯著增強人員的駕駛體驗。

四、結(jié)語

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

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