CN103680246B - 基于视觉注意分配的驾驶安全性考核测评系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于视觉注意分配的驾驶安全性考核测评系统，在测试场实地测试驾驶员视觉注意分配安全性。本发明可在测试场检测进行不同驾驶作业时驾驶员眼球转动的角度、在某一视觉区域注视点的位置、注视点持续时间、集中程度、注视频率、进行某一项驾驶作业时或者变换驾驶作业时视线在不同注视区域的转移轨迹，并与由驾校教练的标准动作建立的标准眼动数据进行实时建立测评，实地测试驾驶员视觉注意力分配安全性。

Description

基于视觉注意分配的驾驶安全性考核测评系统

技术领域

本发明属于汽车驾驶员驾驶状态考核测评领域，可用于驾驶员甄选考试中对其技能安全性的检测，用来保证新驾驶员技能的可靠性以及道路交通的安全。

背景技术

人的因素是构成道路交通系统诸多因素中最不稳定的因素之一，也是造成道路交通事故的主要原因。驾驶员在驾驶过程中90%的外部信息是通过视觉通道传递给大脑的，因此驾驶员在不同道路与驾驶情况下的视觉分配特征对于行车安全是至关重要的。

中国专利申请CN201210235666.6公开了一种道路驾驶技能考试过程驾驶人视线识别仪及实现方法，但该申请没有考虑通过采集与计算驾驶员不同道路和驾驶情况下视觉注意分配数据，不能建立起一套相对较为完整的驾驶安全性考核测评系统。

发明内容

鉴于现有技术的以上不足，本发明的目的是，针对我国驾驶员在视觉注意安全性考核方面的不足或缺陷，建立一种基于视觉注意分配的驾驶安全性考核测评系统，使之作为机动车测试场内对驾驶学员进行视觉注意力分配考察和训练的工具。

本发明的目的是通过如下的手段实现的：

一种基于视觉注意分配的驾驶安全性考核测评系统，在测试场实地测试驾驶员视觉注意分配安全性，具有如下的实施硬件条件：驾驶舱设置有对驾驶员眼球聚焦点进行跟踪随测的眼动仪；将眼动仪测试数据发送的发送器；存储有本测试场的不同路段的标准眼动数据的存储单元和接收眼动仪数据并将其与存储单元中的标准眼动数据进行比较的MCU微处理器；具有指示被测机动车实时位置信号的机动车位置实时监测装置；包含如下主要技术手段：

MCU微处理器外设端口接收被测机动车辆实时位置信号，开启眼动仪。所述眼动仪的测试数据以驾驶员眼球聚焦点的坐标点进行分类，以驾驶员眼球聚焦点在正前方无穷远点为坐标原点，分别将驾驶员眼球聚焦点在直角坐标系中不同位置的实时坐标通过发送器发送至MCU微处理器的外设端口，由MCU微处理器将机动车实时位置信号与存储单元中该路段的标准眼动数据比较，并将比较结果输送至数据输出装置；

所述存储单元至少存储有在该测试场如下路段的标准眼动数据:直行检测路段、刹车检测路段、变道检测路段、超车检测路段、交叉路口检测路段、倒车监测路段；

所述眼球聚焦点在直角坐标系中不同位置是指普通机动车辆的七个视觉区域：正前方、左车窗、右车窗、左倒车镜、右倒车镜、后视镜及仪表盘。

所述指示被测机动车实时位置信号的机动车位置实时监测装置可为记载GPS定位系统或设置在测试场内的对被测机动车位置发出位置信号的监测装置。

采用本发明系统，通过使用眼动仪，精确的采集到驾驶员的眼动数据，通过计算和分析，得出其视觉注意分配绩效，量化新驾驶员视觉注意分配的可靠性。将该绩效作为驾驶员甄选考试中新驾驶员可靠程度的指标之一，为测评其综合技能的安全性提供依据。可在测试场进行不同驾驶作业时眼球转动的角度、在某一视觉区域注视点的位置、注视点持续时间、集中程度、注视频率、进行某一项驾驶作业时或者变换驾驶作业时视线在不同注视区域的转移轨迹，并与由驾校教练的标准动作建立的标准眼动数据进行实时建立测评，实地测试驾驶员视觉注意力分配安全性。

附图说明：

图1为本发明考核测评系统的流程图。

图2为本发明实施例的驾驶员考核场及红外监测系统示意图。

图3为本发明实施例的车载模块示意图。

图4为本发明实施例的地面考评中心系统示意图。

图5为本发明实施例的MCU微处理器对各个路段进行数据处理的流程图。

图6为本发明实施例的地面考评中心系统微机对各个路段视觉注意分配数字信号的数据处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做较为详细的描述。

在测试驾驶员视觉注意分配的安全性时，要求驾驶员进行不同种类的驾驶作业。对于机动车位置的实时检测采用红外监测装置系统。驾驶员开车驶进安装有对应编号红外检测装置的测试场地，在不同的路段分别完成指定的驾驶作业。在驾驶过程中，监测车辆进入测试场的特定路段的位置信息，通过使用眼动仪对驾驶员眼动数据进行采集并进行计算，与MCU微处理器标准眼动数据库中数据对比并进行综合评定，最终得出测评结果。其实现步骤包括如图1：

（1）驾驶员驾驶被测机动车辆进入测试场。

（2）对驾驶在直行检测路段的眼动数据进行采集、处理和发送。

（2a）安装于场地路段两侧的红外检测装置系统检测到车辆进入直行检测路段，发送触发信号（包括被触发的标志信号和传感器编号）。

（2b）将信号远程发送到车载模块中的触发信号接收装置。

（2c）车载模块中触发信号接收装置接收信号，将信号进行处理并发送至MCU微处理器外设端口。

（2d）MCU微处理器将信号加工，并发送指令，开启数据采集单元，眼动仪采集驾驶员在直线路段的眼球聚焦点在直角坐标系中不同位置的实时坐标（即1号触发器起开启数据采集状态的作用）。

（2e）车辆完成直行检测路段作业后驶入下一路段。

（3）对驾驶在刹车检测路段的眼动数据进行采集、处理和发送。

（3a）安装于场地路段两侧的红外检测装置系统检测车辆进入刹车检测路段，发送触发信号。

（3b）将信号远程发送到车载模块中的触发信号接收装置。

（3c）车载模块中触发信号接收装置接收信号，将信号进行处理并传递给MCU微处理器外设端口。

（3d）MCU微处理器将信号加工，发送两个指令，来开启数据采集单元和数据处理单元，具体包括：1）结束眼动仪对直行检测路段数据的采集，将数据由数据发送器发送至MCU微处理器数据存储单元，并由MCU微处理器调用数据处理算法对直行检测路段数据进行处理后发送至地面考评中心系统数据接收装置；2）眼动仪开始采集刹车检测路段的驾驶员眼球聚焦点在直角坐标系中不同位置的实时坐标。

（3e）车辆完成刹车检测路段作业后驶入下一路段。

（4）对驾驶在变道、超车、交叉路口检测路段和倒车监测路段的驾驶员眼球聚焦点在直角坐标系中不同位置的实时坐标依次进行采集、处理和发送。

具体步骤参见（3a）（3b）（3c）（3d）（3e）。

（5）倒车作业结束，则考试终止。司机点击触压传感器，发送指令，存储、处理并发送倒库段的眼动数据。

（6）地面考试中心系统数据实时接收装置接收6个路段检测并处理的数据，将数据显示并整合，最终得到驾驶员测评结果，通过数据输出装置将结果公布。

图2为本发明实施例的驾驶员考核测试场及红外监测系统示意图。如图2所示，将整个考试路段分成6段，每一路段开始地段安装有对应编号的红外光感传感器，当车辆进入该路段时，会遮挡红外线接收端，接收端接受不到红外信号，从而产生该路段的触发信号。驾驶员驾驶考评车辆由场地左侧驶进场地，在左侧车道依次进行直行、刹车、变道作业，然后在右侧车道进行超车作业，在交叉口右转行驶一段距离后停车，最后进行倒车作业。

图3为本发明实施例的车载模块示意图。由接收天线、触压传感器、放大器、滤波器、A/D转换器、MCU微处理器（包括数据存储单元和数据处理单元）、眼动仪、数据发送器、D/A转换器、调制解调器和发送天线构成。

图4为本发明实施例的地面考评中心系统示意图。由接收天线、放大器、滤波器、A/D转换器、微机和打印机构成。

图5为本发明实施例的车载模块中对各个路段进行数据处理的流程图。其中特定路段标准眼动数据库中的指标是统计多名不同年龄段、性别、身体素质和性格特征的驾校教练在进行本实施例中测试场不同路段驾驶作业的标准动作的眼动数据。

图6为本发明实施例的地面考评中心系统微机对各个路段视觉注意分配数字信号的数据处理流程图。

实施例：

参照图1～6，本实施例中的基于视觉注意分配的驾驶安全性考核测评系统包括：驾驶员考核测试场及机动车位置实时监测装置101、车载模块102和地面考评中心系统103。

为了科学描述驾驶过程中视觉注意的分布区域，参考机动车辆驾驶规范，结合驾驶员考试的实际情况将普通机动车辆的视觉区域划分为如下7个部分：正前方、左车窗、右车窗、左倒车镜、右倒车镜、后视镜及仪表盘。

本实施例中采集新驾驶员和驾校教练眼动数据的仪器是Tobii眼动仪，因其具有良好的视线跟踪技术和视线控制技术。它提供的典型分析方案有:(1)热点图，形象地分析注视点的集中趋势、停留时间等；(2)视线扫描路径，呈现注视点的路径与直径变化，用于分析单个用户操作行为规律；(3)兴趣区域，分析平均注视时间、回溯性眼跳、区域间转移等指标，获得特定区域上的具体数据。

根据Tobii眼动仪的分析方案，主要采集的受试者（新驾驶员、驾校教练）的眼动数据包括：进行不同驾驶作业时眼球转动的角度、在某一视觉区域注视点的位置、注视点持续时间、集中程度、注视频率、进行某一项驾驶作业时或者变换驾驶作业时视线在不同注视区域的转移轨迹。由采集到的驾校教练的眼动数据建立测评指标。

具体测评过程包括以下步骤：

（1）驾驶员驾驶被测机动车辆于场地左侧进入考评路段，考试开始。

（2）对驾驶在直行检测路段的眼动数据进行采集、处理和发送。

（2a）车辆进入直行检测路段，遮挡红外检测装置发射的红外线，接收端无法接收到红外信号，产生触发信号。触发信号包括两个信息：1）标志信号，标志传感器已被触发；2）传感器编号，即1号传感器被触发。

（2b）将信号由发送天线远程发送到车载设备接收天线。

（2c）车载设备接收天线接收到触发信号，将其由信号放大器进行放大，然后通过滤波器除去干扰，经过A/D转换，将离散的模拟信号转换为数字信号。将信号发送到MCU微处理器外设端口。

（2d）MCU微处理器将信号加工，产生开启指令，即开启眼动仪开始采集驾驶员在直线路段上的眼动数据。

（2e）车辆完成直行检测路段作业后驶入下一路段。

（3）对驾驶在刹车检测路段的眼动数据进行采集、处理和发送。

（3a）车辆进入刹车检测路段，遮挡红外检测装置发射的红外线，接收端无法接收到红外信号，产生触发信号。触发信号包括两个信息：1）标志信号，标志传感器已被触发；2）传感器编号，即2号传感器被触发。

（3b）将信号由发送天线远程发送到车载设备接收天线。

（3c）车载设备接收天线接收到触发信号，将其由信号放大器进行放大，然后通过滤波器除去干扰，经过A/D转换，将离散的模拟信号转换为数字信号。将信号发送到MCU微处理器外设端口。

（3d）MCU微处理器将信号加工，产生两道指令：1）结束直行检测路段数据的采集，将数据由数据发送器发送至MCU微处理器数据存储单元，并由MCU微处理器调用数据处理算法对直行检测路段数据进行处理。将已处理的结果输出，经过D/A转换器，将数字信号转换成直行检测路段视觉注意分配模拟信号，经过调制解调器处理后，发送至地面考评中心数据接收端；2）开启眼动仪开始采集刹车检测路段的眼动数据。

（3e）车辆完成刹车检测路段作业后驶入下一路段。

（4）对驾驶在变道、超车、交叉路口、检测路段和倒车监测路段的眼动数据依次进行采集、处理和发送。

具体步骤参见（3a）（3b）（3c）（3d）（3e）。

此时，考评中心数据接收端已经接收前5个路段的眼动数据。

（5）倒车作业结束，则考试终止。司机点击安装于方向盘上的触压传感器，发送指令，与其他路段采集到的信号处理过程相同，将倒车监测路段的眼动数据存储、处理并发送。

（6）考试中心将实时接收的驾驶员6个路段的眼动数据进行处理并显示结果。

（6a）将已接收的信号由信号放大器进行放大，然后通过滤波器除去干扰，经过A/D转换，将其转换为各个路段视觉注意分配数字信号并发送至考评中心微机。

（6b）考评中心微机收到6组数字信号后，调用数据显示与处理程序，将数据进行整合和综合评定计算，产生综合测评结果。通过显示终端（LED显示屏）与打印机输出考评结果，即该名新驾驶员的视觉注意分配的可靠性是否达标。

Claims (2)

1.一种基于视觉注意分配的驾驶安全性考核测评系统，在测试场实地测试驾驶员视觉注意分配安全性，具有如下的实施硬件条件：驾驶舱设置有对驾驶员眼球聚焦点进行跟踪随测的眼动仪；将眼动仪测试数据发送的发送器；存储有该测试场的不同路段的标准眼动数据的存储单元和接收眼动仪数据并将其与存储单元中的标准眼动数据进行比较的MCU微处理器；具有指示被测机动车实时位置信号的机动车位置实时监测装置；包含如下主要技术手段：

MCU微处理器外设端口接收被测机动车辆实时位置信号，开启眼动仪；所述眼动仪的测试数据以驾驶员眼球聚焦点的坐标点进行分类，以驾驶员眼球聚焦点在正前方无穷远点为坐标原点，分别将驾驶员眼球聚焦点在直角坐标系中不同位置的实时坐标通过发送器发送至MCU微处理器的外设端口，由MCU微处理器将机动车实时位置信号与存储单元中该路段的标准眼动数据比较，并将比较结果输送至数据输出装置；

所述存储单元至少存储有在该测试场如下路段的标准眼动数据:直行检测路段、刹车检测路段、变道检测路段、超车检测路段、交叉路口检测路段、倒车监测路段；

所述眼球聚焦点在直角坐标系中不同位置是指普通机动车辆的七个视觉区域：正前方、左车窗、右车窗、左倒车镜、右倒车镜、后视镜及仪表盘。

2.根据权利要求1所述之基于视觉注意分配的驾驶安全性考核测评系统，其特征在于，所述指示被测机动车实时位置信号的机动车位置实时监测装置可为记载GPS定位系统或设置在测试场内的对被测机动车位置发出位置信号的监测装置。