基于驾驶员视知觉的车速控制和车道保持机理研究.pdf

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1、武汉理工大学硕士学位论文基于驾驶员视知觉的车速控制和车道保持机理研究姓名：刘兵申请学位级别：硕士专业：交通运输规划与管理指导教师：朱顺应20081201 本论文以国家自然科学基金项目——基于视觉光流率和边缘率的车速控制理论与方法研究�钅勘嗪牛�����为依托。人的因素是引起交通事故的主因。根据只本有关资料，将近�％事故是由机动车驾驶人和行人造成。在驾驶员获取信息中�％以上是视觉信息，驾驶员主要通过周边视觉信息来感知车速及车辆位置，然后进行判断、决策、行动。可见，如何从事故主因⋯驾驶员出发，改善其视知觉

2、信息，提前控制车速、保持车道，实时地采取与道路线形相适应的速度、轨迹运行，对提高道路交通安全水平具有重要的现实意义。论文首先分析了驾驶员视觉特性，包括：驾驶员视野、注视点以及影响视觉注意的因素。然后分析了影响速度感知的视觉因素，包括：边缘率、光流率、对比度，并从时问频率、空问频率、角速度、生理心理等角度解析了各因素的影响机理。在此基础上论文根据边缘率概念和物体运动方程推导了驾驶员在舒 武汉理’【：人学硕十学位论文�����������瓵��������—���．���������—����������

3、�����������������������Ⅱ ���������：����猭��� 独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。日关于论文使用授权的说明 ��目的与意义�车速控制的研究意义时，车速每增加��／��鹿事试嘉T

4、�吹�倍，事故严重程度呈指数形式增 ��年全国共发生道路交通事故���起，造成���怂劳觥��� ���·的�琁】条纵向直线为��兄毕撸�趘型交叉线条�胧�咝苯�的影响下，图��铺设路面标线压缩车道宽度 ①视觉光流率、边缘率的概念究发现，等问距和间距逐渐减小的横向标线和边缘线都能够起到降低车速的作 行了实验，通过实地观测数据评价发现平均速度下降��痟，�％位车速下降��痟。��年，美国在公路与铁路平面交叉的公路引道中心线安装了�����变化提示引导飞行员高度重置和高度变化率控制，减轻飞行员在飞行高度变

5、化时光流率�泳踅撬俣�与飞机速度成比例的误解，维持光流率密度为常数来改善在高度变化期间高度的判断水平。佴晓东【�】���研究了枕木对列车驾驶员所产生的速度感进行�砟疽�鸬乃俣雀惺抵噬系韧�诒咴德剩�昵胝咦�，指出人对物体运动而产生的速度感实际上是一种与角度变化有关的角速度，司 提出基于视觉边缘率的改善措施； � 驾驶员车道保持的影嚼稠巨域�嘛�錾警鸳驶贯祝知觉信息 石对各视觉冈子的影响机理进行解析�建立恒定边缘率控制车速的模型，进行模拟实验，确定边缘率密度的合理值�图�章节安排 武汉理�大学硕七

6、学位论文图�� 表��车速�，���表��车速与最大观测距离的关系车速���动和静止状态下，驾驶员的视觉心理有很大差异。根据驾驶员的动视力、动视野与行驶速度的关系，分析了驾驶过程中驾驶员的动视觉特点。文中说明了注视距离、视野与车速的关系见表��，随着车速的增加，驾驶员的视野也缩小。���，视野范围就只有�。了。彭 �驾驶员注视点�驾驶员近视点驾驶员的可见近视点是指驾驶员所能看到的最近的点，可见近视点受到车头长度与车头高度的影响，如图��。鱼：�，厶：旦车前有知觉意义的近视点受车辆尺寸和车速的共同影响，

7、驾驶过程中，驾驶员的空间分辨能力降低。随着车速的增加，驾驶员的视力呈下降趋势，其视认距离会缩短；车速增加，景物距车就越近，景物的角速度愈大，景物在视野内的作用时间也会变短。根据动视觉原理，人的视觉反应时间一般为�．���．��，而人眼能分析画面，并得出一个有意义知觉的时间一般为间，其他字符含义同式�．�。 通过以下措施可以吸引人们的注意力。� 虹灯之所以引人注目，就在于它的闪烁。� �定义边缘率是单位时问内穿过观察者视野边缘或间断的数目，如果纹理元素问距已知，边缘率就能告诉观察者速度。在许多现实世界中

8、，整体光流率与边缘率足相关的，当边缘率�评肀湎�增大，观察者就会知觉到速度更高�，其定义为：巧——纹理元素的间距 图像序列的时间频率是指每秒钟图像明暗变化的次数，�"舾鲋芷诘墓鄄焓奔洌�谖"舾鲋芷诘墓鄄旖牵琕的单位为度／秒或弧度／���。�∞��，�图��不同物理速度下时空频率与感知速度的关系 武汉理�喝搜��学位论文路面标记的降速进行了实验和评价，发现其对小汽车和货车速度减少有很大影响，而小汽车和货车速度超过标志建议速度比例也显著减少。从以上研究中可以