后车的眩光对驾驶模拟器中的目标检测的短期和长期影响外文翻译资料

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后车的眩光对驾驶模拟器中的目标检测的短期和长期影响

THOMA A.RANNEY,ANTHONY J.MASALONIS,AND LUCINDA A.SIMMONS

关于眩光的短期和长期影响的九个假说通过固定的卡车模拟器进行了测试。八个假设通过两个4小时的测试完成。一个测试中，后车的汽车前灯间歇眩光用安装在驾驶室旁的镜子模拟。指定目标包括在镜子中的行人和车辆，在实验开始、中间、最后或者眩光发生5秒后呈现。记录被试者察觉目标的响应时间和准度。有眩光时驾驶员察觉目标比没有眩光时慢。行人出现在眩光中期比出现在眩光开始时被驾驶员发现得快，表明了眩光适应性。驾驶员在5秒的恢复时间后发现目标比眩光发生的即刻快。较长的恢复时间并没有提供一个额外的好处。眩光发生持续时间并不影响眩光后发现目标的速度。眩光没有恶化性能，说明眩光对驾驶员目标的察觉没有积累性。总体而言，与眩光关联的损害效果较之前的实验室研究没有那样强大和一致。实验室研究与驾驶中的注意力需求差异被用来解释这些不同点。

大量的重型卡车业务涉及不规则转变，往往需要卡车司机在夜间驾驶。驾驶员可能更喜欢夜间驾驶因为夜间缺乏其他的交通（1）。然而，因为可见性限制夜间开车比白天开车一般需要更加集中。缺少车外活动也可能增加驾驶员的困倦或疲劳（1）。

眩光对视力的损害是夜间驾驶的一个公认的问题。在实验室环境中，通过眩光对视觉性能的衰减或者暴露在眩光中后视觉性能恢复预定等级所需要的时间，测量了眩光的影响。Sturgis和Osgood(2)观察到静视力和阈值对比度存在关于背景亮度和眩光的函数递减。Finlay和Wilkinson(3)观察到在一定宽度范围的对比度内一致的眩光递减。

Kinney和Connors(4)研究了眩光后的暗适应时间为1.5~45秒。他们测量了被试者可以区分灯光和黑暗区域的最低亮度。恢复时间随着眩光持续时间增加，同时随着眩光持续时间增长而趋于平稳。

Johansson和Ottander(5)发现类似的眩光对恢复时间的影响。他们检测到所需时间随着眩光持续时间为1.5s，10s或30s，沿着一个圆形的路径朝一个小目标移动。为了模拟迎面而来的汽车头灯，眩光随着时间的推移逐渐增加。接收到的照度值接近真正的车灯。恢复时间用有眩光刺激时得反应时间减去无眩光刺激时的反应时间来计算。平均恢复时间随着眩光持续时间稳步增长。30s的眩光持续时间需要的恢复时间是1.5s眩光持续时间的2倍多，是10s眩光持续时间的1.5倍左右。

在强光照射下，光适应的过程也可以改变个体的对比敏感度。一个物体在强光照射下不被发现而当观察者的眼睛适应强光时就可能被发现。Olson和Sivak(6) 主动调节没有强光照射下目标的亮度,直到它黑色的背景下难以被察觉。随着持续时间的增加，目标亮度下降，表明对比敏感度逐步增加。根据受试者的年龄，适应时间(恢复到一个稳定水平所需的时间)由一分钟到更长时间内不等。然而，一旦适应稳定，受试者的对比敏感度仍明显受损。

几项研究测试了眩光对道路设施的影响。Sivak和Olson(7)调查了交通标志的夜间易读性，通过测量受试者在驶近的车辆中可以确定目标字母 (E) 标志的方向的最大距离。通过把可见目标与眩光源分开2度，他们发现在强光照射下有更长的可见距离。在随后的实验中，他们分离各不相同的角度，发现可见短距离 （受损表现） 在 0.2 度，但0.6 度和1.5 度没有差异。他们得出的结论，当眩光源位于视网膜的中央凹之外时可能会提高可见性。

Attwood(8)检查在低照度条件下车大灯的强光对驶近的车辆的可见性的影响。被使者要求去发现位于两个迎面而来的车队之间的目标车辆。他们的视野是被阻断的这样他们能间断的看到车队。迎面而来的车辆的大灯多样的开/关状态提供了一系列遮蔽亮度。实验运行在一天的不同时刻来改变环境照明。记录被试者无法辨认目标车时的环境照度。当车队的车头和车尾的车辆前照大灯都关闭时，被试者可以在低照度环境下辨认出目标车；当车队的车头的车辆前照大灯开启时，被试者需要更大的环境照度；当车队所有车辆前照大灯开启时，被试者需要更加大的环境照度。得到结论，周围的车辆发出的强光会影响被试者对目标车辆的视认性(8)。

大多数对眩光影响的研究要求被试者把注意力集中于单一的位置以确保对眩光强度和产生的精确控制。然而，这项规定从根本上不同于驾驶，实际驾驶要求驾驶员不断的在控制车辆和观察周围环境间转移注意力。因此,本研究的一个目标是检测当被试者需要在不同的同时发生的任务间转移注意力时眩光对其产生的直接影响。

过去的研究也几乎没有考虑连续几个小时暴露在强光下对视觉性能的恶化，例如夜间在车辆拥挤的路上驾驶。Pulling (9)等人提出长期的暴露在强光可能会导致肌肉疲劳和感到紧张，降低驾驶技能。Helder(10)提出长期暴露在强光下会导致疲劳驾驶。Schiflett (11) 等人发现，在暴露强光下3小时后被试者的制动反应时间增加了；无眩光时，则性能没有变化。因此，本研究的第二个目标是检测长期的强光照射对驾驶员的影响。

一个固定的驾驶模拟器用于解决这两个目标。被试者分别在两个场景中驾驶4个小时，一个场景有眩光，一个场景无眩光。驾驶任务包括直线驾驶和观测目标，目标包括出现在后视镜中的路边行人和车辆。响应时间 (RTs) 和目标检测精度是主要性能的检测指标。强光照射时间、目标在强光照射时的出现时间和目标与光照的对比度是不尽相同的。

假设

提出了九个假设。

假设 1提出强光照射下视觉机能会立即恶化。该假设可以通过强光照射下被试者发现目标比无强光情况下慢来预测。

在Olson和Sivak发现被试者不可能完全适应眩光的基础上提出假设2，假设被试者在10s的强光照射后发现目标的能力比在10s的强光照射时更好。

假设3提出眩光的适应性。根据Olson和Sivak发现被试者发现目标的能力在眩光期间会逐渐提高，假设目标出现在10s的强光照射下会比突然的强光照射时更容易被发现。

假设4考虑强光照射的持续时间对视觉性能的影响。在之前研究（4、5）发现恢复时间随着强光照射时间增加的基础上，假设30s强光照射后被试者发现目标的响应时间会比10s强光照射后慢。

在Johansson和Ottander发现被试者在移除强光照射5秒后恢复发现低照度目标的能力的基础上，假设5提出被试者在移除强光照射5s后会比在移除强光照射的瞬间更快的发现目标物。

假设6是在发现视觉在强光照射几秒内开始恢复但是视觉完全恢复也许需要几分钟的基础上提出的。该假设提出，在没有强光照射的情况下响应时间会比停止强光照射5s后更快。

假设7来自于Finlay和Wilkinson的发现，他们提出对比敏感度在强光照射下持续下降，同时也来自于Johansson和Ottander的发现，他们提出发现低对比照度的目标会比高对比照度的目标需要更长时间。该假设提出，强光照射对视觉的损害在低对比照度目标物上比在高对比照度目标物上更明显。

为了检验视觉在强光照射的间歇不会完全恢复提出假设8，假设发现目标的反应时间在没有强光照射时会比在强光照射间歇期间短。

假设9是在Schiflett等研究的基础上提出的，他们发现反应时间在强光照射3小时后更长。由此，该假设提出反应时间在强光照射时段的后半部分会比前半部分长，进一步提出，有强光照射时的前后部分反应时间的差异会比无强光照射时更大。

方法

受试者

年龄从 38 至 62 岁的八名男性 (M=47.25， SD=8.97)参与这项研究。所有受试者至少有 10 年的驾驶经验和一些卡车驾驶经验。通过使用 Titmus 视觉检查仪，所有受试者要求视力比20/25更好。没有受试者服用了会影响他们的驾驶和反应能力的药物。支付每位受试者$6.00 每小时的基本工资和4.00 美元每小时的结束奖金。

装置

一个按重型卡车驾驶基本设计的固定的汽车模拟器。由一个平板、两个侧墙和一个仪表板组成的胶合板驾驶室来模拟一个中型常规卡车的驾驶室。它由一个标准的气囊卡车座椅，一个重型卡车方向盘，油门和刹车踏板组成来提供重型卡车的超控感觉。货车转向灯和喇叭按钮是为了目标探测任务来记录司机反应。West-Coast-style卡车镜子(405times;152毫米)安装在驾驶室的每一方。

为了模拟后车前灯,纽波特765灯被安装在司机后面两边,由此眩光可以定向到镜子。灯被罩住以使光线可以与镜子合适。百叶窗用来控制光照的强度。光线照度在1.7至3.1lux之间，位置根据座位位置和驾驶员视角控制在受试者注视点。这些值的确定范围与车前灯相关联。

跟随车辆的模拟图像显示在21times;27.5厘米的显示器上，位置坐落在每个眩光源处。该图像由两个Amiga1200计算机创建。受试者眼睛到目标图像的叠加距离大约等于受试者眼睛与投影的道路图像（之后介绍）间的距离，并且允许被试者在两个图像间移动他们的注视点。

仿真软件（STISIM，v.7.03）由系统技术有限公司（STI）开发，由一个80486DX2计算机运行。一个专业音频频谱声卡来模拟引擎和喇叭的声音。一个光学编码器解释车辆控制的信号同时一个电脑板CIO-DIO24用来控制百叶窗和镜中展现的影像。

汽车控制参数和模拟场景，包括序列的离散事件（例如行人），使用STI的场景定义语言来创建。场景组件和实验室环境的亮度值根据两车道农村公路夜间的光照水平来确定。

道路场景用安装在天花板上NEC MultiSync 投影显示器，投影到一个安装在墙上的1.83times;2.43米的屏幕上。受试者的眼睛和投影屏幕之间的距离是 3.35 米，可以让受试者注视点在远处。场景随着受试者操纵车辆转向和踩踏板来动态改变。显示的场景为由黄色虚线分隔开的两车道公路。显示器的右下角有一种数字速度计，单位为英里每小时。

头部运动数据用一种鸟群位置技术和姿态测量系统来搜集。受试者戴上类似于棒球帽的帽子，上面配备有附有磁传感器的尼龙织带。 接收器安装在受试者后面（见图1和图2）。

图 1 驾驶模拟器实验室布局

图 2 角和线性尺寸

实验设计

每个受试者完成一个练习场景和两个驾驶模拟场景，每个组成4个43分钟运行。强光在一个驾驶模拟期间间歇性的出现。有强光照射和无强光照射的顺序在每个受试者之间是一样的。

驾驶任务包括两个目标检测任务和在没有信号灯、交叉路口和其他车辆的笔直道路上驾驶车辆。受试者要求保持大约55英里每小时的速度并保持在正确车道的中间行驶，同时受试者要尽可能快的根据镜中或路上出现的目标作出反应。 如果速度达到每小时65英里，计算机激活警车的警笛，并且记录超速的“罚单”。如果车辆完全驶离车道则造成撞车后果。

行人任务要求受试者发现路边静止的行人。灰色的图像表示行人首次出现，距离驾驶员700英尺，视角为水平0.3度和垂直0.5度。当汽车接近行人，显示图像增大。受试者通过按响喇叭和向右偏离行驶来做出反应。独立变量包括路边（左、右）、横向位置（近、远）、目标——背景对比度（两个层次）和强光照射条件（七个等级），总共有56种组合。

车辆镜像任务要求受试者识别在卡车后视镜中显示的目标车辆。目标车辆（11.5times;10.5厘米）上有X（1.8times;1.8厘米）的标记且没有干扰项。受试者通过激活有目标车辆出现的镜子一侧的方向信号来作出反应。镜像任务独立变量包括目标出现的镜子（左、右）、目标位置（两个）、目标——背景对比度（两个）和强光照射条件（七个等级），总共有56总组合。

每个场景期间设计会出现两次目标检测。这包括56种行人事件和84种镜子中目标车辆事件（56种目标加上28种干扰选项）。每次43分钟的行驶过程中（一半复制）包括70种（28种行人加上42种镜中车辆）事件。平均而言，目标检测事件每37秒发生一次。

每个会话期间两次复制整个目标检测的设计。这包括56行人事件和84车辆在镜子事件(56目标加28干扰项)。每次43分钟运行（一半复制）因而载70(28 加42镜子车辆行人)事件。平均而言，目标检测事件发生每37秒。

程序

在练习部分中，受试者们被告知实验的目的、协议和补偿。他们同意参加后，便在模拟器上进行两次实际操纵。在每次开车期间，受试者被给予在模拟器上5分钟的预热时间，随后开始4次驾驶，每次持续43分钟。前两次驾驶后给予15分钟的休息时间。受试者们被告知，他们的速度不会影响完成驾驶所需的时间。

性能衡量

受试者发现目标的响应时间是主要的性能衡量指标。其他记录的衡量数据不进行这项研究，包括完全驶离车道时显示的撞车和超速时的罚单、车辆操纵措施和受试者的头部运动数据。

结果

在16个驾驶期间（每个受试者两个）出现了1792辆目标车辆 （每个受试者 224辆）和896个干扰项（每个受试者112个）。总体而言，88辆（4.9%) 的目标车辆被错过了。单个受试者的错误率介于0.9%和9.4%。81辆（92%) 错过了的车辆出现在有强光照射的情况中，同时66辆（81%)错过了的车辆出现在强光照射期间。总

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