【技術前沿】道路投影對交通參與者潛在分心影響的研究

簡介：對于行駛的車輛而言，道路投影不僅可以用于與駕駛員的交互，還可以用于與其他道路使用者的交互。Glück等人研究了當道路上的投影用于與投射車輛的駕駛員溝通時，該投影對其他交通參與者所產生分心的影響。通過分析可以推斷，對于所研究的場景具有選定圖案形狀和亮度的道路投影不會導致嚴重的分心。

考慮到可能影響交通參與者分心的因素，文章開發了一個合適的測試場景來評估分散注意力的可能性，并回答了研究的重要問題：

(1)在了解研究目的之前(第一部分)：

a.受試者看投影的時間有多長?

b.靜態投射和動態投射之間的凝視行為有區別嗎?

c.受試者是否有意識地看投影?

(2)被告知研究目的后(第二部分):

a.受試者對投射圖案的感知程度如何?

為了在動態交通中實現投影的持續可見性，文章規定投影車輛和目標車輛都朝同一方向行駛，制造了一種可能導致長時間分心的情況。測試規定受試者駕駛的車輛被投影車輛超車(見圖1)，由于可持續注視時間取決于速度差，測試車輛以100km/h(±5km/h)的恒定速度行駛，投影車輛在相鄰車道上以115km/h(±5km/h)的恒定速度超過目標車輛，平均速度差約為15km/h。

圖1測試場景及超車車輛的投影圖案

通過靜態模擬超車場景(見圖2)，當兩輛車都開啟近光燈時，從測試車輛的角度來看，最大亮度為3.1cd/m^2。最小亮度為2.0cd/m^2，亮度對比度為1.55:1。

圖2靜態模擬超車場景

這項研究在傍晚的德國高速公路上進行(見圖3)，該高速公路段限速為120km/h，最大環境照度約為0.3lx，以確保可以清楚地看到投影。圖3中點①、③、④、⑥為服務區。點②和⑤是高速公路出口。測試時投影車輛可以通過這六個位置進入測試道路完成超車動作后離開，以便在不被受試者發現的情況下駛入測試車輛的后方。對于每個第一部分的道路測試，圖案投影狀態隨機生成(“關閉”、“靜態”、“動態”，動態投影頻率1Hz，暗光時間為0.5s)。針對第一部分的測試在點⑥處結束。

圖3測試的駕駛路線

接下來是第二部分測試，在該部分中，受試者被告知研究目的并了解投影車輛。之后測試車輛繼續經歷了四次被超車的情況(如圖3中的橙色點⑦-⑩)，在這四次超車中，受試者被靜態和動態投射交替超車，以相互比較這兩種投射類型。為了確保投影圖案能被看到，每次的超車受試者會被提前告知。

共有39名受試者參與了這項研究，其中15名為女性，24名為男性,平均年齡為30.2歲。受試者每年的平均駕駛里程為10218公里。

在這項研究中，受試者的眼睛注視行為是測試反應的關鍵，文章中采用眼動儀對眼睛注視區域進行跟蹤測量。在超車過程中，當受試者有從他們自己的車道向外看的動作時就被評估為潛在的分心和注意力的分散(見圖4)。超車過程定義為當測試車輛被投影車輛超車時，后視鏡中(圖4中的藍色框)的投影車輛前照燈消失的時刻作為評估期的起點，當投影車輛的后部通過測試車輛的左側A柱，即被視為完成超車動作。通常，當保持15km/h的速度差時，超車過程需要6s。

圖4注視區域劃分

在每個部分的測試結束后，受試者會被進行問卷調查(見圖5)，以評估對車輛道路投影的注意力分散情況。

圖5調查問卷(左圖：第一部分測試問卷;右圖：第二部分測試問卷)

1.第一部分測試結果

在第一部分中，受試者沒有被告知研究目的。圖6顯示了各個注視區域的相對瀏覽次數。

圖6超車過程中相對掃視次數

從圖中可以看出，受試者在超車過程中最高比例的目光顯然是在自己的車道上，對路面上投影的注視占1.33%。車輛動態投影時，受試者注視投影車輛前方可能看到投影的平均注視時間為323ms(見圖7)，除最長的注視時間外，持續注視時間均在125ms到340ms之間。車輛靜態投影時，受試者注視投影的平均注視時間為492ms(見圖7)。

圖7視線在投影圖案上的時間

此外，在第一部分的問卷調查中，只有一名受試者表示，他注意到了兩次靜態投射的超車動作。在經歷過靜態投射的第一次超車動作后，該受試者在第二次超車動作中觀察了886ms。

通過對第一部分的結果分析，一方面，注視時間明顯短于引起分心的掃視時間1.6s[3]。另一方面，試驗人員的駕駛行為中沒有明顯特征(例如轉向、加速和離開車道等行為)。因此，在受試者不了解研究目的的情況下，無論是動態投影還是靜態投影對于受試者注意力上的影響是很微弱的并不能引起駕駛員分心。

2.第二部分測試結果

在第二部分測試前，受試者被提前告知研究目的以及每一個超車動作。與第一部分相比，當出現超車動作時，凝視行為就會發生顯著變化，對投影的掃視次數與對自己主車道的掃視次數相當，如圖8所示。

圖8超車過程中相對掃視次數

受試者在投射圖案上的平均注視時間為1083ms，最長時間為6.85s，特別是在長時間注視期間一些受試者甚至會降低車輛行駛速度。每次測試后，受試者都會再次被詢問關于投影顯著性問卷的問題。受試者認為動態投射比靜態投射更明顯(見圖9左圖，其中7代表高顯著性)，但多數受試者無法準確識別投影內容(見圖9右圖)。

圖9(左)評估投射圖案的顯著性(右)受試者對投影內容的辨識

Glück等人研究了當道路上的投影用于與投射車輛的駕駛員溝通時，該投影對其他交通參與者所產生分心的影響。文章通過對測試和問卷的結果分析，得出對于所研究的場景具有選定圖案形狀和亮度的道路投影，視覺吸引力較低，并且當直接觀察投影時，幾乎沒有發生信息通過投影傳遞給其他交通參與者，所以不會導致嚴重的分心。

文獻來源：

[1]Glück T, Biermann T, Wolf A, et al. Distraction Potential ofVehicle-Based On-Road Projection[J]. Applied Sciences, 2021, 11(24):12030.

[2]Huestegge L, B?cklerA. Out of the corner of the driver's eye: Peripheral processing ofhazards in static traffic scenes[J]. Journal of vision, 2016, 16(2):11-11.

[3]Horrey W J, Wickens C D. In-vehicle glance duration: distributions,tails, and model of crash risk[J]. Transportation research record,2007, 2018(1): 22-28.