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事故分析与预防
运用视觉注意力理论对交通安全进行研究和设计：对可选择的汽车尾灯进行系统的评估。
斯科特·e·麦金太尔，利奥古格体
克莱姆森大学,418·布兰克特大厅,克莱姆森,SC 29634,美国
文章信息
文章历史:收到2013年2月18日 ；修订后的形式收到2014年1月28日；接受2014年2月12日；网上2014年2月20日
关键词:视觉搜索 注意 汽车照明 显眼的制动灯
摘要
在汽车后方照明显眼的主题上，这一领域的实验应用视觉搜索的方法和理论采用新颖的方法。传统的后方照明的研究已经不适合实验设计的视觉搜索范式。我们声称, 当司机搜索当前设计视野时，独特的视觉搜索设计揭示了视觉注意力过程的操作是无法捕捉的。这个实验是一个验证和扩展先前的模拟器研究的相同话题且说明检测的红色汽车刹车灯将会提高，如果尾灯是另一种颜色(在该测试中,琥珀)而不是当前规定的红色时。结果表明,当司机刹车灯出现在低环境光时,当尾巴灯不红而当前后照明要求红尾巴灯的情况下，与多个领导车辆相比，RT和错误减少探测存在以及没有红色刹车灯。这归因于性能改善高效的视觉处理,它自动将尾灯(琥珀)和制动灯(红色)的颜色干扰进行分别。
1.介绍
刹车信号在汽车交通中被看为一个基本的安全信号。几十年刹车信号的研究对减少车辆事故的作用已经有了显著的提高。在美国，在美国运输部(USDOT)机构下负责改善汽车的是国家公路交通运输信号和安全管理局(NHTSA)。当前汽车后方的照明目的USDOT规定在世界的很多地方，而且联合国欧洲经济委员会(联合国)总结了由联邦机动车安全标准(FMVSS)108它增强了汽车在公共道路安全的显著性,这样他们的存在是感知和理解他们的信号在日光下和在黑暗中或能见度不同的条件下。
因为刹车灯和尾灯必须是相同的颜色，大部分研究的重点旨在使制动灯更引人注且，目的是消除歧义的制动信号 ，它通过在尾灯添加附加特征刹车灯使其有更大的亮度而且在大多数汽车异常的中心位置高置刹车灯 (CHMSL)。一些研究者采取了不同的方法,使制动灯更引人注目和调查更加有效，改变尾灯的颜色和兰普森显眼的刹车灯。采用这种方法，颜色红色只留给制动信号。数据提供了一些迹象表明尾灯的颜色变化和现行体制相比，没有改变刹车灯区分制动和尾灯其减少反应时间(RT)和错误检测刹车灯的情况。然而,由国家公路交通安全管理局检查研究后发现检查照明实验并没有改变尾灯颜色至少有两个原因，首先,联邦代表要求尾灯和制动灯色彩相同的色调和推翻该法律正当且不能轻易做出决定。然而,这个需求的起源并不是基于科学研究，但在一系列历史事件，尾灯在使用和需要制动灯的发明之前应呈红色。第二,颜色编码的信号来显著增加制动灯的是一个有效的假设,因为之前的研究像Mortimer (1968, 1969)和Cameron(1995) 缺乏关键的统计分析和没有大尺度效应。
本文旨在描述的现场试验表明,颜色编码假设可能是过早地丢弃。实验提出了证明，颜色编码后照明信号(通过改变尾灯琥珀的颜色而刹车灯红色)进行更有效的注意识别过程，存在和缺乏红色刹车灯比分离亮度的灯。采用假设、方法和操作，从基本的视觉搜索理论是这种方法的关键。视觉搜索任务通常在离散测量参与者RT试验，检测存在和缺乏目标在不同数量的干扰项刺激并显示在电脑屏幕上。视觉搜索的数据表明,定义有效的关键(并行)和低效(串行)搜索目标是操纵的错误(设置大小)。从这个研究我们还发现只有少数刺激特征(如颜色差异)一直能够保持高效的搜索，设置大小、增加和测量RT目标缺失是一个重要的目标/干扰项辨别力措施。
最近模拟器的研究利用的视觉搜索原则和提供一些证据表明,颜色编码的尾灯和刹车灯明显提高了速度和检测刹车灯的准确性。2012年的研究，曾司机跟随两个或八个车辆在温和的忠诚的驾驶模拟器15分钟夜间的高速公路开车，表明铅检测了汽车制动灯激活的活动。还有支持眼球的运动在这些搜索行为是不同的，它显著减少了跳阅和更长的注视和颜色编码。这个雕像与视觉搜索数据证明了在利用有效关注的过程中，自动捕获或注意颜色编码,可以有效减少需要集中转移的注意力。同样的机制操作，它提出了司机寻找红色刹车灯目标时错误选择尾灯的颜色不是红色。
虽然术语借用视觉搜索都会使用纸, 这是承认在这个领域实验中使用的方法只表现为类似的、而不是相同的视觉搜索实验是有几个原因，但使用共同的方言来保持连接的理论研究. 这一领域的研究和之前的麦金太尔(2008、2009)和麦金太尔(2012)是为了显示行业研究人员从视觉搜索使用原则的优点. 这些最近研究的不同方法是前后方照明的重要方式,因为最近进行了的系统使用方法借用了视觉搜索范式. 大多数以前的研究已经不习惯设置大小的操作,也不只使用一辆车作为目标和错误选择的位置,这不足的原因似乎有两个. 一,它不代表司机开车时经常面临交通问题的困难,即在多个车辆的情况下不得不寻找制动信号和其他潜在的危险, 第二,在视觉搜索范式中设置大小操作(在本例中使用多个领导车辆)被视为区分高效和低效搜索的主要方式。此外,大多数以前的研究通常只获得目标显示数据(有时是次要的任务数据). 视觉搜索范式一样强调所需的认知资源来检测目标的缺失以及他们的存在. 引入这两种方法操作(即大小和目标没有试验)不仅增加了数据集可分析的信息，通过增加四倍,还提供了被认为基本操作(设置大小)的是能够评估视觉搜索过程的关注。
实验扩展并验证模拟器的研究表明，变化的颜色尾灯允许更快和更准确的检测的存在，它和没有红色的刹车灯相比亮度有差异。这个研究在麦金太尔的模拟器之前是解决环境和汽车灯进行亮度约束的研究。司机在检测性能的存在和刹车灯比较时有三个条件:当前的照明和两种系统之间采用颜色分化的制动以及尾灯。
1.红色——当前系统制动和红色的尾灯。
2.琥珀色点——刹车灯仍然是红色和山脚下的镜头尾灯被替换为一个琥珀色的镜片。
3琥珀色的匹配——和琥珀色点一样，除了灯的亮度是减少当前红色尾灯的匹配。
前两个条件一个是测试的尾灯颜色变化可能发生在实际实现的想法,第三是控制亮度和亮度混淆,因为单一的操纵不仅改变镜头的颜色，尾灯琥珀也增加亮度和灯看起来更明亮等。
我们假设有一个车,RT错误为琥珀色和红色尾灯并无多大差别。RT错误设置大小的微不足道的增加将改变琥珀红色尾灯(由于低效的串行处理),导致一个交互集大小和尾灯的颜色。RT错误设置大小的增加将会使红色尾灯比现在刹车的信号更加不明显,因为更多的目标必须连续加工时制动信号是缺席的。
与单个车辆相比,RT错误在制动在场与缺席不应该有所不同,因为只有一个汽车需要搜索条件。当搜索多个车辆的尾灯是琥珀时,刹车没有反应或者可能比现在反应慢是因为琥珀色的尾巴灯缺少相关安全信号，使其可能稍微慢并行搜索(春和沃尔夫,1996)。
本研究的主要假设应该与退休人员串行和并行的视觉搜索类似。因为目前干扰(尾部灯)和目标(刹车灯)规定照明共享相同的颜色,只是通过亮度衰减的各种因素进行区分,当前的假设照明(红色尾灯与红色刹车灯)是一个串行搜索。如果改变尾灯颜色选择设置的错误和明确区别于目标制动灯,两个替代后的照明系统(两种琥珀尾巴灯红色刹车灯)可分为有效(并行)搜索。如果这些假设是准确的,大小操纵将微分影响性能之间和内部条件和下面的假设(图1)，说明基于搜索模型由春和沃尔夫(1996)所持有。这些预测由环境照明的关键假设是与司机分心,错过了刹车灯开始的。
图1所示假设的结果(基于模型在春和沃尔夫,1996)。
2.方法
2.1.参与者
48个英语克莱姆森且被许可的司机大学本科生(18个男性,平均年龄= 20;SD = 2.3)是从心理学参与者中招募的。石原的受试者筛选使用一个版本测试色盲，如果他们超过两个板块的面孔将会被排除研究。所有参与者满足石原测试的标准。一位与会者从红条件(见很低)作为被超过3标准化的残余偏差低于均值的离群值,通过47个参与者的数据分析。
2.2.设计
它的任务是显示键盘响应刹车灯是否存在或没有在两车道的交通模拟。车辆组的参与者被随机分配到三个尾灯中的一个条件:
1. 红色(n = 16,6男,平均年龄= 19)——目前照明唯一的区别是所有车辆红色尾灯和红色刹车灯有一个标准的亮度差。
2. 琥珀色点(n = 15,6男性,平均年龄= 21)-所有车辆都有 SAE琥珀色镜片的红色尾灯透镜和保留的红色刹车灯。在这个条件下，这个新镜头产生制动之间的色差和尾灯，还增加了尾灯的亮度 (相对于红色尾巴灯),从而减少刹车和尾灯之间的亮度差异。
3. 琥珀色匹配(n = 16,6男,平均年龄= 21)——条件同琥珀色点一样除了亮度降低了中性密度滤光片匹配的当前的尾灯。这种情况的唯一区别是红色尾灯条件是尾灯的颜色，红色的刹车灯作为与其他条件。
简要说明需要使用两个琥珀尾灯的条件。第一个琥珀尾灯条件包括外部原因，除了检查有效性的影响简单地用一个点代替红色尾灯透镜批准的琥珀镜头，没有任何其他变化。然而,这种单一的机械变化不仅改变光的颜色,也会增加它的亮度相对于红色的尾灯来说。这意味着错误选择设置在这种情况下相对于红尾巴不仅是一种不同的颜色还是亮灯的状态。 所以,第二个琥珀条件包括内部效度来控制这个颜色和亮度变化的混淆。在这种情况下中性密度滤光片放在琥珀镜片和调整的方法被用来感知与红色尾灯在亮度相匹配是无结果的。从当前照明错误选择的结果是一个尾灯条件设置成唯一不同的颜色。尽管在两个琥珀尾灯亮度差条件下, 如果颜色变化是驾驶行为而不是性能差异, 它是预测他们之间就不会有显著的亮度的依据,以下假设条件适用于这两个操作。
图2所示8车辆显示在琥珀色点与制动灯激活条件左车道第三行。
所有三个条件只保留红色刹车灯和尾灯颜色或亮度是被操纵的。所有参与者在每一个单一车辆和八辆两个设置大小条件进行刹车识别任务。有任务考验的20个随机试验的单车辆在八块汽车平衡块和在每10个试验中40个制动在场与不在场考验。灯激活并不是由计算机控制，所以在电脑随机化下每个考验之间几乎无法进行。因此,随机块有两个预定的命令序列,都是参与者之间的平衡。块的顺序,即单身或八车辆任务作为第一块,在参与者之间被抵消。
2.3材料和任务
实验在日落之后当环境光水平低于100 lx时进行，从第三行显示的面向美能达t - 1照度计的捕捉光的方向的参与者。参与者车辆头灯并没有被激活。路灯位于参与者车辆背后的35米并保持照明测试区域常数。平均lx在第一、第三和第四行的分别是7.4,3.6和2.4。这些照明照度水平由汽车头灯在夜间和环境光民间水平的朦胧状态符合范围 (欧文斯et al .,1989)。
图3所示 8车辆显示红色的条件与制动灯激活在左车道第三行。
图4所示 示意图顶视图的模拟车辆显示显示位置的车辆在执行单个和多个车辆任务。
后方照明的八个固定模拟车辆安排代表方向相同的两车道交通，四辆汽车在每个车道可见参与者(参照图2和3)。图2和3在明亮环境光比测试条件下提供读者一个清晰的图像的显示。对于单一车辆任务,参与者车辆在 (平均距离8车辆显示) 左边车道的第一个车辆后面35米且是唯一车辆并作为目标位置的条件。对于八车任务,参与者是在右车道第一行车辆后面20米处。对于八车任务,后面的四个行灯分别是在参与者车20,30、40和50 m 处(见图4)。两者之间的横向距离在第一行灯的车辆外5米。整个显示ang;20◦的一个水平角度。模拟车辆覆盖在宽1.5米times;1.5米高帧FMVSS批准尾巴和刹车灯。第一行车辆两侧各有两个灯,而其余六个灯有一个唯一的一侧可见闭塞。因此,有两个刹车灯和两个尾灯(两边各一套)显示在第一行车辆和只有一个刹车灯和一个尾灯在每个剩余的六个车辆。灯是安装在水平或垂直相邻。没有安装中心高模拟车辆刹车灯(CHMSL)。这样做是为了避免与可见灯的第一行有一个可见的CHMSL(除了车辆不需要CHMSL或设备故障)相比而混淆,导致汽车的其他行CHMSL因为阻塞可能不可见。
虽然双灯丝灯泡允许单个灯激活，由于两个琥珀颜色差异的条件一个尾灯、刹车灯不能在相同的位置的显示尾灯。因此,为了使制动灯显示在每一个八辆的可能性,每辆车只能有一个尾灯和一个刹车灯。这个设计已经创建了一个情况下,任何一个灯被激活,将显示一个尾灯;如果两盏灯被激活其中一个必须刹车灯。因此,本设计将提供了一个额外的线索,制动灯(即被激活的两个灯)独立于亮度增加的线索。要注意重要的是,这个额外的空间线索在行车驾驶制动不存在,因为许多车辆没有单独的制动和尾灯。
为了避免这种空间混淆,只有一个车辆在每一行被允许展览刹车灯而其他四个车辆显示两个尾灯,而不是一个(见图4)。这意味着,当参与者看到两盏灯启动车辆,它可以是两个尾巴灯或者一个刹车,一个尾灯,哪个更类似于真实的行车条件。虽然在哪个位置制动的数量的减少可能会出现四个,参与者可能不容易注意到这些(除非他们记得制动灯的顺序位置),因此他们将仍然需要搜索所有车辆刹车灯。这很重要,因为大小是一个关键的操作设计。
灯底座安装的圆的,80 cm2,双面临(琥珀色镜片和红色的另一侧),在一个原始设备相当于1157双白炽灯泡灯丝,允许单个灯激活一个刹车灯和尾灯。每个灯的组装从地面到中线的距离是0.84米。所有灯都由一个完全充电12 V电池供电。系统上的最低安培数为8 A .最多12只有当所有8个模拟汽车尾灯和刹车灯在第一行车辆激活时发生。最长的会议为一个收费2 h的灯被激活的总时间的一半。从参与者的位置,个人认为灯在第一行对应的水平和垂直角度和在最后一行0.3◦和0.11◦角度上。在各种各样的环境照明条件下,红色的制动灯一直10times;
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