CN110531855B - 一种基于vr技术的驾驶人有效视野检测方法 - Google Patents

一种基于vr技术的驾驶人有效视野检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于VR技术的驾驶人有效视野检测方法，本发明在VR眼镜的视场上构建测试有效视野虚拟场景，本发明采用的VR场景更具有沉浸感，能够排除外界环境的干扰，提高测试的稳定性和可靠性；通过采集驾驶人能够观测到的测试点呈现位置、测试点呈现时长和驾驶人反应时间的数据采集，确定测试点呈现位置的权重系数和驾驶人反应时间的权重系数，建立有效视野检测评分模型，得到驾驶人的有效视野；本发明能够真实采集驾驶人的反应时间，并根据测试点呈现的位置确定驾驶人的有效视野，本发明相较于传统的驾驶人视野检测设备，具有成本低、检测效率高的优点。

Description

一种基于VR技术的驾驶人有效视野检测方法
技术领域
本发明属于驾驶人驾驶能力检测领域，具体涉及一种基于VR技术的驾驶人有效视野检测方法。
背景技术
我国每年发生的交通事故数量居高不下，造成了大量的人员伤亡和财产损失。究其原因，驾驶人是导致事故发生的主要因素之一。交通运输行业准入门槛低，驾驶人素质参差不齐，有的驾驶人不适合从事驾驶工作。驾驶人的信息感知—决策—操作过程中，最重要的是视觉感知过程。而信息感知的主要通道是视觉。如果驾驶人有效视野范围过小，则在驾驶过程中不能及时发现潜在的危险目标，错过采取避让操作的最佳时机，从而导致交通事故的发生，造成不必要的人身伤亡和财产损失。我国交通行业标准JT/T442-2014《道路运输驾驶员适宜性检测评价方法》中规定了对职业驾驶人适宜性检测方法，但缺少对驾驶人有效视野的研究。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于VR技术的驾驶人有效视野检测方法，相较于传统的二维平面场景能够更真实、准确地展现出测试场景，完成驾驶人有效视野的检测。
为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：
步骤一，在VR眼镜的视景范围内构建测试有效视野虚拟场景；
步骤二，在虚拟场景内构建若干直径不同的测试点，根据测试点直径的大小呈现不同的时长；
步骤三，驾驶人观测到测试点后，做出操作反应，系统自动采集确认信号；
步骤四，重复步骤二和步骤三若干次，采集驾驶人能够观测到的测试点呈现位置、测试点呈现时长和驾驶人反应时间的数据采集；
步骤五，根据步骤四采集的数据，采用主成分分析法确定测试点呈现位置的权重系数和驾驶人反应时间的权重系数，建立有效视野检测评分模型，得到驾驶人的有效视野。
步骤一中，测试有效视野虚拟场景的水平视角α范围为[-80°，80°]，垂直视角β范围为[-60°，50°]。
步骤二中，测试点为直径d分别为40mm和80mm的黑色圆点，测试点呈现时间为70ms。
进一步地，定义参数P表示驾驶人在预定时长(3秒)内是否发现测试点，并通过按下按键做出反应，t为驾驶人反应时间，则P的确定方法为：
若0<t≤设定时长，则视为驾驶人发现测试点并做出反应，P＝1；
若t>设定时长，则视为驾驶人未发现测试点或未正确做出反应，P＝0。
进一步地，测试点呈现位置的权重系数W1和测试点大小的权重系数W2的确定方法为：
W1＝f(α，β)＝k1cos(α)+k2cos(β)
Figure BDA0002183044450000021
其中，α为测试点的水平角度，β为测试点的垂直角度，k1为水平角度余弦函数的比例系数，k2为垂直角度余弦函数的比例系数，r1为测试点直径d为40mm时的权重系数，r2为测试点直径d为80mm时的权重系数，t为测试点呈现时间。
进一步地，有效视野检测评分模型为：
Figure BDA0002183044450000022
其中，W1为测试点呈现位置的权重系数，W2为驾驶人反应时间的权重系数，Pi为驾驶人是否发现测试点，ti为驾驶人发现测试点的反应时间。
与现有技术相比，本发明在VR眼镜的视场上构建测试有效视野虚拟场景，本发明采用的VR场景更具有沉浸感，能够排除外界环境的干扰，具有很高的稳定性和可靠性；通过采集驾驶人能够观测到的测试点呈现位置、测试点呈现时长和驾驶人反应时间的数据采集，确定测试点呈现位置的权重系数和驾驶人反应时间的权重系数，建立有效视野检测评分模型，得到驾驶人的有效视野；本发明能够真实采集驾驶人的反应时间，并根据测试点呈现的位置确定驾驶人的有效视野能力，本发明相较于传统的驾驶人视野检测设备，具有成本低、检测效率高的优点。
附图说明
图1为本发明有效视野测试流程图；
图2为本发明有效视野测试的虚拟场景示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明是通过VR眼镜展示有效视野测试场景，测试点的大小、位置及呈现时间随机出现，当驾驶人看到测试点后，立即按下手柄按键，记录驾驶人对不同位置的测试点的检测率及反应时间，综合评价驾驶人的有效视野。
参见图1和图2，本发明包括以下步骤：
步骤一，在VR眼镜的视场上构建测试有效视野虚拟场景，测试有效视野虚拟场景的水平视角α范围为[-80°，80°]，垂直视角β范围为[-60°，50°]；
步骤二，在虚拟场景内构建若干直径不同的测试点，根据测试点直径的大小呈现不同的时长，测试点为直径为40mm和80mm的黑点，测试点的呈现时间为70ms；
步骤三，驾驶人检测到测试点后，做出操作反应，系统自动采集确认信号。若在设定时间内驾驶人未做出反应，则认为驾驶人未检测到该测试点；
步骤四，重复步骤二和步骤三若干次，采集驾驶人能够观测到的测试点呈现位置、测试点呈现时长和驾驶人反应时间的数据采集；
步骤五，根据步骤四采集的数据，采用主成分分析法确定测试点呈现位置的权重系数和驾驶人反应时间的权重系数，建立有效视野检测评分模型，得到驾驶人的有效视野检测结果。
当驾驶人做出反应后，系统自动记录从测试点出现至驾驶人做出反应的时间间隔，视为驾驶人的反应时间。反应时间的长短直接反应驾驶人是否检测到测试点，以及做出反应的快慢。
步骤一中，测试有效视野虚拟场景的水平视角α范围为[-80°，80°]，垂直视角β范围为[-60°，50°]。
步骤二中，测试点为直径d分别为40mm和80mm的黑色圆点，测试点呈现时间为70ms。
进一步地，定义参数P表示驾驶人在预定时长内是否发现测试点，并通过按下按键做出反应，t为驾驶人反应时间，则P的确定方法为：
若0<t≤3，则视为驾驶人发现测试点并做出反应，P＝1；
若t>3，则视为驾驶人未发现测试点或未正确做出反应，P＝0。
进一步地，测试点呈现位置的权重系数W1和测试点大小的权重系数W2的确定方法为：
W1＝f(α，β)＝k1cos(α)+k2cos(β)
Figure BDA0002183044450000041
其中，α为测试点的水平角度，β为测试点的垂直角度，k1为水平角度余弦函数的比例系数，k2为垂直角度余弦函数的比例系数，r1为测试点直径d为40mm时的权重系数，r2为测试点直径d为80mm时的权重系数。
进一步地，有效视野检测评分模型为：
Figure BDA0002183044450000042
其中，W1为测试点呈现位置的权重系数，W2为驾驶人反应时间的权重系数，Pi为驾驶人是否发现测试点，ti为驾驶人发现测试点的反应时间。
实施例：
驾驶人佩戴VR眼镜后，通过手柄选择开始有效视野检测，中央处理单元接收到手柄发出的指令信息，图像生成模块开始构建检测有效视野所需的虚拟场景，然后VR眼镜显示驾驶人有效视野测试场景。有效视野测试场景中的测试点出现的位置及呈现的时长均由测试系统随机生成。在检测过程中，驾驶人发现测试点时，按下手柄的按键，信息采集模块记录下驾驶人是否检测到测试点以及检测到测试点的反应时间。然后信息处理模块接收到信息采集模块传递过来的信息进行分析，并得出有效视野检测结果。
本发明的检测流程包括：练习流程和测试流程。
为了让驾驶人熟悉设备的操作方法，最大限度地降低反应时间误差，驾驶人应先选择练习流程，主要目的是熟悉设备的操作方法，最大限度地降低反应时间误差。练习阶段测试流程与正式测试阶段相同。
练习流程开始后，测试点会随机出现在显示屏幕的任何位置，当驾驶人检测到测试点时，按下手柄按键，练习模式后台不用记录数据。
练习流程结束以后，通过选择测试流程，有效视野测试场景中的测试点有可能出现在视野范围的任何位置，呈现时长也有差异，由系统时间确认。当驾驶人检测到测试点时，做出操作反应，即按下手柄按键，操作数据实时传输到所述信号采集模块；信息采集模块自动记录从测试点出现至驾驶人做出反应的时间间隔，视为驾驶人的反应时间。反应时间的长短直接反应驾驶人是否检测到测试点，发现测试点的时长，以及做出反应快慢。
测试结束后，将驾驶人的测试数据(即驾驶人对测试点的反应时间)导入到信息处理模块中，利用有效视野检测评分模型：
Figure BDA0002183044450000051
得出驾驶人有效视野的检测结果。

Claims (7)

1.一种基于VR技术的驾驶人有效视野检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在VR眼镜的视景范围内构建测试有效视野虚拟场景；
步骤二，在虚拟场景内构建若干直径不同的测试点，根据测试点直径的大小呈现不同的时长；
步骤三，驾驶人观测到测试点后，反馈确认信号；
步骤四，重复步骤二和步骤三若干次，采集驾驶人能够观测到的测试点呈现位置、测试点呈现时长和驾驶人反应时间的数据采集；
步骤五，根据步骤四采集的数据，采用主成分分析法确定测试点呈现位置的权重系数和驾驶人反应时间的权重系数，建立有效视野检测评分模型，得到驾驶人的有效视野。
2.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的驾驶人有效视野检测方法，其特征在于，步骤一中，测试有效视野虚拟场景的水平视角α范围为[-80°，80°]，垂直视角β范围为[-60°，50°]。
3.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的驾驶人有效视野检测方法，其特征在于，步骤二中，测试点的直径为40mm和80mm。
4.根据权利要求3所述的一种基于VR技术的驾驶人有效视野检测方法，其特征在于，测试点的呈现时间为70ms。
5.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的驾驶人有效视野检测方法，其特征在于，若在测试点设定时长内驾驶人未做出反应，则认为驾驶人未检测到该测试点，P的确定方法为：
若0＜t≤设定时长，则视为驾驶人发现测试点并做出反应，P＝1；
若t＞设定时长，则视为驾驶人未发现测试点或未正确做出反应，P＝0。
6.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的驾驶人有效视野检测方法，其特征在于，测试点呈现位置的权重系数W1和测试点大小的权重系数W2的确定方法为：
W1＝f(α，β)＝k1cos(α)+k2cos(β)
Figure FDA0002183044440000021
其中，α为测试点的水平角度，β为测试点的垂直角度，k1为水平角度余弦函数的比例系数，k2为垂直角度余弦函数的比例系数，r1为测试点直径d为40mm时的权重系数，r2为测试点直径d为80mm时的权重系数。
7.根据权利要求1所述的一种基于VR技术的驾驶人有效视野检测方法，其特征在于，有效视野检测评分模型为：
Figure FDA0002183044440000022
其中，W1为测试点呈现位置的权重系数，W2为驾驶人反应时间的权重系数，Pi为驾驶人是否发现测试点，ti为驾驶人检测到测试点的反应时间。
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