CN107653789B - 一种基于人因可靠性的隧道口交通标志设置方法 - Google Patents

一种基于人因可靠性的隧道口交通标志设置方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于道路交通安全技术领域，公开一种基于人因可靠性的隧道口交通标志设置方法，包括：以驾驶员视中心为基准，将驾驶员在隧道入口处的视觉搜索范围划分为N个子区域；确定驾驶员对每个子区域进行扫描的概率；确定驾驶员在每个子区域的有效作业概率；从而得到驾驶员在每个子区域成功识别目标的概率；将驾驶员在N个子区域成功识别目标的概率按照大小排序；获取需要设置的隧道口交通标志，将重要级较高的隧道口交通标志设置在成功识别目标的概率较大的子区域；从驾驶员出发，充分考虑隧道口环境的实际情况与人的可靠性，能引导驾驶人按信息重要性有序地注意到交通标志，同时提高驾驶人认识交通标识标牌的准确性。

Description

一种基于人因可靠性的隧道口交通标志设置方法
技术领域
本发明属于道路交通安全技术领域，尤其涉及一种基于人因可靠性的隧道口交通标志设置方法。
背景技术
由于隧道是高速公路特殊构造物，隧道入口处一般设置警告标志、限速标志、限高限宽标志等。在隧道入口处，标志标牌密集，容易导致标志信息量传输过多，驾驶人来不及分辨信息的重要程度，容易漏看、误读重要交通标志信息，容易导致交通标志信息失效。
然而，许多隧道入口处的交通标志设置位置是根据相关规定来确定的，未能考虑道路路域景观实际情况，且未考虑驾驶员行为特性。
现有关隧道交通标志的研究侧重于交通标志的设计与视认性的关系，忽略了人因失效问题，鲜少考虑到隧道入口周围景观的实际情况对驾驶人主观认知的影响。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于人因可靠性的隧道口交通标志设置方法，从驾驶员出发，充分考虑隧道口环境的实际情况与人的可靠性，能引导驾驶人按信息重要性有序地注意到交通标志，同时提高驾驶人认识交通标识标牌的准确性。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
一种基于人因可靠性的隧道口交通标志设置方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1，以驾驶员视中心为基准，将驾驶员在隧道入口处的视觉搜索范围划分为N个子区域；
步骤2，确定驾驶员对N个子区域中每个子区域进行扫描的概率；
步骤3，确定驾驶员在N个子区域中每个子区域的有效作业概率；
步骤4，根据驾驶员对每个子区域进行扫描的概率以及有效作业概率，得到驾驶员在每个子区域成功识别目标的概率；
步骤5，将驾驶员在N个子区域成功识别目标的概率从大到小进行排序，对应得到排序后的N个子区域；
步骤6，获取需要设置的多个隧道口交通标志，将所述多个隧道口交通标志按照重要级从高到低的顺序依次设置在排序后的N个子区域中。
本发明技术方案的特点和进一步的改进为：
(1)步骤1具体为：
以驾驶员视中心为基准，将驾驶员在隧道入口处的视觉搜索范围划分为以下六个子区域：
驾驶员视中心左侧0°到15°的范围和驾驶员视中心右侧0°到15°的范围为第一个子区域；
驾驶员视中心左侧15°到30°的范围和驾驶员视中心右侧15°到30°的范围为第二个子区域；
驾驶员视中心左侧30°到45°的范围和驾驶员视中心右侧30°到45°的范围为第三个子区域；
驾驶员视中心左侧45°到60°的范围和驾驶员视中心右侧45°到60°的范围为第四个子区域；
驾驶员视中心左侧60°到75°的范围和驾驶员视中心右侧60°到75°的范围为第五个子区域；
驾驶员视中心左侧75°到90°的范围和驾驶员视中心右侧75°到90°的范围为第六个子区域。
(2)步骤2具体为：
驾驶员对N个子区域中第i个子区域进行扫描的概率PAOIi＝Si/Ei；
其中，i表示第i个子区域，且i＝1，2，...，N；
其中，Si表示第i个子区域的凸显性，且
Figure BDA0001415890360000031
Hi表示第i个子区域的色彩的色调，Ci表示第i个子区域的色彩的饱和度；
其中，Ei表示驾驶员在第i个子区域获取信息需要付出的努力的指标，且
Figure BDA0001415890360000032
θimax表示第i个子区域的边界线与驾驶员视中心的最大夹角，θimin表示第i个子区域的边界线与驾驶员视中心的最小夹角。
(3)步骤3具体为：
确定驾驶员在N个子区域中第i个子区域的有效作业概率Ri＝1-Di；
其中，Di表示驾驶员对第i个子区域的误读概率。
(4)驾驶员对第一个子区域的误读概率D1的取值在0.0002至0.0004的范围内；
驾驶员对第二个子区域的误读概率D2的取值在0.0007至0.0014的范围内；
驾驶员对第三个子区域的误读概率D3的取值在0.0017至0.0019的范围内；
驾驶员对第四个子区域的误读概率D4的取值在0.0022至0.0024的范围内；
驾驶员对第五个子区域的误读概率D5的取值在0.0027至0.0028的范围内；
驾驶员对第六个子区域的误读概率D6的取值在0.0029至0.0031的范围内。
(5)根据驾驶员对第i个子区域进行扫描的概率PAOIi以及有效作业概率Ri，得到驾驶员在第i个子区域成功识别目标的概率
Figure BDA0001415890360000041
其中，Si表示第i个子区域信息的突显性，Ei表示驾驶员在第i个子区域获取信息需要付出的努力的指标，Hi表示第i个子区域的色彩的色调，Ci表示第i个子区域的色彩的饱和度，θimax表示第i个子区域的边界线与驾驶员视中心的最大夹角，θimin表示第i个子区域的边界线与驾驶员视中心的最小夹角，Di表示驾驶员对第i个子区域的误读概率。
本发明技术方案计算简单，依照该方法在隧道口设置标志标牌，能使驾驶员及时、准确、有次序的接收到标志传递的信息，帮助降低驾驶人漏看、误读重要交通标志标牌的概率，充分发挥隧道入口处交通标志对隧道交通安全的保障作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于人因可靠性的隧道口交通标志设置方法流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，为本发明的一种基于人因可靠性的隧道口交通标志设置方法的流程示意图，该方法包括以下步骤：
步骤1，以驾驶员视中心为基准，将驾驶员在隧道入口处的视觉搜索范围划分为N个子区域。
用摄像头拍摄驾驶员在隧道入口处的视觉搜索范围图像，并用图像处理器把视觉搜索范围以视中心线为基准向外左右每15°划分一个区域，总共分为6个区域。其中，在隧道入口处的视觉搜索范围是指当驾驶员行驶至距隧道口L(驾驶员对洞口目标的视认距离)处时，眼睛透过前风挡玻璃所能扫描到的范围。
具体的，以驾驶员视中心为基准，将驾驶员在隧道入口处的视觉搜索范围划分为以下六个子区域：
驾驶员视中心左侧0°到15°的范围和驾驶员视中心右侧0°到15°的范围为第一个子区域；驾驶员视中心左侧15°到30°的范围和驾驶员视中心右侧15°到30°的范围为第二个子区域；驾驶员视中心左侧30°到45°的范围和驾驶员视中心右侧30°到45°的范围为第三个子区域；驾驶员视中心左侧45°到60°的范围和驾驶员视中心右侧45°到60°的范围为第四个子区域；驾驶员视中心左侧60°到75°的范围和驾驶员视中心右侧60°到75°的范围为第五个子区域；驾驶员视中心左侧75°到90°的范围和驾驶员视中心右侧75°到90°的范围为第六个子区域。
步骤2，确定驾驶员对N个子区域中每个子区域进行扫描的概率。
计算驾驶员对每个区域进行扫描的概率，某区域被扫描的概率越大则表明驾驶员的注视点越容易落在该区域，则越容易发现该区域的目标物。具体计算步骤如下：
(1)PAOI＝S/E，PAOI为驾驶员对各特定区域的扫描的可能性；
(2)E表示“努力”，指的是驾驶员在扫描目标物，加工处理视觉信息时需要依靠眼动来获取信息所需要付出的努力。该指标在一定程度上抑制了注意力资源的分配。
E表示“努力”，其属性通过视线偏离视中心线的角度来衡量，偏离视中心线角度越小，表明付出的努力越小，注视点越容易落在该点。以每个扇形区域的两条半径为边界，用图像处理器计算得出该区域偏离视中心线的最大最小角度θmax，θmin，则将驾驶员注视该区域所付出的“努力”表示为这二者的加权平均：
Figure BDA0001415890360000061
(3)S为该区域信息的突显性，突显性越强则越容易被驾驶员注意，目标被识别的可能性就越高。
在视觉信息的感知当中，色彩是量化的关键。突显性属性通过每个区域的色彩的色调(H)和饱和度(C)来衡量。人类对不同的颜色的探测能力有所不同，H表示颜色的种类，其取值范围为10～1，相应的颜色从黄、红、蓝、绿、紫到黑变化，数值越低越人眼越不容易探测；S表示颜色的饱和度，其取值范围为10～1，饱和度越高颜色越鲜亮取值越高。采用专家评分法对各区域色彩的色调和饱和度进行打分，将各区域突显性表示为这二者的加权平均：S值越高则突显性越高。
(4)计算得出
Figure BDA0001415890360000063
为驾驶员对每个区域扫描的可能性概率。
步骤3，确定驾驶员在N个子区域中每个子区域的有效作业概率。
计算驾驶员在各区域的有效作业概率R，即驾驶员在各区域成功识别目标的可能性：R＝1-Di，其中：
如将隧道口处的视觉搜索范围划分为6个扇形区域，不同的扇形区域有相应的误读概率Di(见表1)。
表1各区域内目标的误读概率Di
扇形区域 误读概率 扇形区域 误读概率
0°～15° 0.0002～0.0004 45°～60° 0.0022～0.0024
15°～30° 0.0007～0.0014 60°～75° 0.0027～0.0028
30°～45° 0.0017～0.0019 大于75° 0.0029～0.0031
表1所述各区域内目标的误读概率为通过实验获取到的仿真数据，示例性的，可取该区域误读概率的平均值作为该区域最终的误读概率。
步骤4，根据驾驶员对每个子区域进行扫描的概率以及有效作业概率，得到驾驶员在每个子区域成功识别目标的概率。
结合驾驶员对各区域进行扫描的可能性以及各区域的有效作业概率得出驾驶员在各区域能成功识别目标的概率：
根据此公式可以得出若在该区域设置交通标志标牌，驾驶员能发现它且成功识别它的可能性，依照可能性的高低，设置交通标志标牌，能有效减少驾驶员漏看、误读重要标志标牌信息的可能性。
步骤5，将驾驶员在N个子区域成功识别目标的概率从大到小进行排序，对应得到排序后的N个子区域；
步骤6，获取需要设置的多个隧道口交通标志，将所述多个隧道口交通标志按照重要级从高到低的顺序依次设置在排序后的N个子区域中。
需要补充的是，对于不同的路况，多个隧道口交通标志的重要级也是不同的。
示例性的，假如某一隧道口是单向两车道，其中一个车道为货车道，另一个车道为小轿车道，则对于货车道，隧道的限高标志比较重要，二对于小轿车道，隧道的限速标志比较重要。
又示例性的，假如某一隧道口是单向单车道，且该隧道为弯道隧道，则转弯标志比较重要。
本发明技术方案将驾驶员在隧道口处的视觉搜索范围划分为多个扇形区域；计算驾驶员对各个区域进行视觉扫描的可能性；基于人因可靠性理论，得出驾驶员在各区域的有效作业概率；结合驾驶员对各区域进行扫描的可能性以及各区域的有效作业概率得出驾驶员成功识别各区域目标的概率；最后，依据驾驶员成功识别各区域目标的概率大小来设置隧道入口处的交通标志标牌。该方法计算简单，依照该方法在隧道口设置标志标牌，能使驾驶员及时、准确、有次序的接收到标志传递的信息，帮助降低驾驶人漏看、误读重要交通标志标牌的概率，充分发挥隧道入口处交通标志对隧道交通安全的保障作用。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于人因可靠性的隧道口交通标志设置方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1，以驾驶员视中心为基准，将驾驶员在隧道入口处的视觉搜索范围划分为N个子区域；
步骤2，确定驾驶员对N个子区域中每个子区域进行扫描的概率；具体地，驾驶员对N个子区域中第i个子区域进行扫描的概率PAOIi＝Si/Ei；
其中，i表示第i个子区域，且i＝1，2，...，N；
其中，Si表示第i个子区域信息的突显性，且
Figure FDA0002236144880000011
Hi表示第i个子区域的色彩的色调，Ci表示第i个子区域的色彩的饱和度；
其中，Ei表示驾驶员在第i个子区域获取信息需要付出的努力的指标，且
Figure FDA0002236144880000012
θimax表示第i个子区域的边界线与驾驶员视中心的最大夹角，θimin表示第i个子区域的边界线与驾驶员视中心的最小夹角；
步骤3，确定驾驶员在N个子区域中每个子区域的有效作业概率；
步骤4，根据驾驶员对每个子区域进行扫描的概率以及有效作业概率，得到驾驶员在每个子区域成功识别目标的概率；
步骤5，将驾驶员在N个子区域成功识别目标的概率从大到小进行排序，对应得到排序后的N个子区域；
步骤6，获取需要设置的多个隧道口交通标志，将所述多个隧道口交通标志按照重要级从高到低的顺序依次设置在排序后的N个子区域中。
2.根据权利要求1所述的一种基于人因可靠性的隧道口交通标志设置方法，其特征在于，步骤1具体为：
以驾驶员视中心为基准，将驾驶员在隧道入口处的视觉搜索范围划分为以下六个子区域：
驾驶员视中心左侧0°到15°的范围和驾驶员视中心右侧0°到15°的范围为第一个子区域；
驾驶员视中心左侧15°到30°的范围和驾驶员视中心右侧15°到30°的范围为第二个子区域；
驾驶员视中心左侧30°到45°的范围和驾驶员视中心右侧30°到45°的范围为第三个子区域；
驾驶员视中心左侧45°到60°的范围和驾驶员视中心右侧45°到60°的范围为第四个子区域；
驾驶员视中心左侧60°到75°的范围和驾驶员视中心右侧60°到75°的范围为第五个子区域；
驾驶员视中心左侧75°到90°的范围和驾驶员视中心右侧75°到90°的范围为第六个子区域。
3.根据权利要求1所述的一种基于人因可靠性的隧道口交通标志设置方法，其特征在于，步骤3具体为：
确定驾驶员在N个子区域中第i个子区域的有效作业概率Ri＝1-Di；
其中，Di表示驾驶员对第i个子区域的误读概率。
4.根据权利要求3所述的一种基于人因可靠性的隧道口交通标志设置方法，其特征在于，
驾驶员对第一个子区域的误读概率D1的取值在0.0002至0.0004的范围内；
驾驶员对第二个子区域的误读概率D2的取值在0.0007至0.0014的范围内；
驾驶员对第三个子区域的误读概率D3的取值在0.0017至0.0019的范围内；
驾驶员对第四个子区域的误读概率D4的取值在0.0022至0.0024的范围内；
驾驶员对第五个子区域的误读概率D5的取值在0.0027至0.0028的范围内；
驾驶员对第六个子区域的误读概率D6的取值在0.0029至0.0031的范围内。
5.根据权利要求1所述的一种基于人因可靠性的隧道口交通标志设置方法，其特征在于，步骤4具体为：
根据驾驶员对第i个子区域进行扫描的概率PAOIi以及有效作业概率Ri，得到驾驶员在第i个子区域成功识别目标的概率
Figure FDA0002236144880000031
其中，Si表示第i个子区域信息的突显性，Ei表示驾驶员在第i个子区域获取信息需要付出的努力的指标，Hi表示第i个子区域的色彩的色调，Ci表示第i个子区域的色彩的饱和度，θimax表示第i个子区域的边界线与驾驶员视中心的最大夹角，θimin表示第i个子区域的边界线与驾驶员视中心的最小夹角，Di表示驾驶员对第i个子区域的误读概率。
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