基于模拟飞行任务下的眼动指标分析

分析眼动指标在定量测量飞机驾驶员的注意力分配规律和工作负荷变化中的作用。让4个被试者在飞行模拟器上完成了3个不同阶段的模拟飞行任务,同时用眼动仪器记录了注视、扫视、瞳孔尺寸方面的眼动指标,划分为座舱外景和内部仪表两个兴趣区域对数据进行了对比和认知分析。被试者在外景有更多的注视点、更多和更长的注视时间,在仪表上的平均瞳孔尺寸比外部视景要大,平均扫视幅度随任务难度增大而减小。眼动指标可以客观地反映驾驶员的注意力分配规律和工作负荷变化;视觉飞行规则下,飞行员主要从外景获取视觉信息,他的大部分注意力都集中在外景。     

脑力疲劳与非疲劳状态眼动指标的判别

为研究利用眼动指标(注视点个数FC、平均注视时间AFD、平均眼跳幅度ASA、最大瞳孔面积Pupil Max及反应时RD)对脑力疲劳状态进行判定,通过眼动追踪技术,测试了不同脑力疲劳程度的眼动指标值并进行分析。结果表明:1)通过FC、AFD、ASA和Pupil Max四个眼动指标可以判定被试者所处的疲劳状态; 2)当测试者注视点个数FC处于(11,13)区间,平均注视时间AFD处于(328,409)区间,平均眼跳幅度ASA处于(5,7)区间,最大瞳孔面积Pupil Max处于(992,1 124)区间时为非疲劳状态;当FC处于(7,10)区间,AFD处于(263,319)区间,ASA处于(2,4)区间,最大瞳孔面积Pupil Max处于(584,935)时可以认定被试者为疲劳状态。     

深井受限空间内作业人员的眼动特征研究

为探索能反映深井受限空间对作业者影响程度的眼动指标,为井下行为安全管理提供依据,将20名眼动指标相近的成员随机分为A,B两组,分别在普通环境中和高温深井环境中开展实验,以文献摘要为刺激材料,运用Tobii X2-30眼动仪进行眼动测量,运用单因素多元方差分析及多重比较法分析眼动数据。发现注视点总数、总注视时间、眼跳次数和总眼跳时间指标的差异有显著性,B组值大于A组;注视点平均注视时间、平均眨眼时间、平均瞳孔直径和总眼跳时间占比等指标无显著差异;两组被试的注视轨迹变化显著,因此 对井下人员的生理信息采集应当注重5个关键的眼动指标。     

煤矿照度对人反应时间和可靠度的影响研究

煤矿综采工作面狭窄,工作环境昏暗,照明环境普遍不好,是近年来井下事故多发的重要因素之一。针对目前煤矿综采工作面存在的照度问题,通过控制光照时间和操作难度,利用舒尔特表测算反应时间和操作可靠度,使用SPSS20. 0和Excel进行数据处理,设计试验组和对照组来进行对比试验。结果表明,1)从反应时间来看,0～25 min,试验组平均反应时间的变化趋势与对照组相反,被试者的注意力先下降后上升; 25～55 min,被试者逐渐适应低照度环境,反应时间也在逐渐缩短;被试者在低照度条件下操作55 min后,反应时间随光照时间增加而大幅度增加,超过劳动时间临界值后,视觉疲劳度迅速增加,反应急速减慢,从而可能导致安全事故的发生,影响生产效率,此时应合理安排工人休息。2)从操作难度来看,在简单及正常操作难度时,试验组和对照组操作可靠度变化比较接近,表明低照度条件对一般操作的可靠度影响不明显;在极难操作难度时,低照度条件对可靠度影响明显,在井下生产过程中,低照度环境下应尽量避免安排复杂的机械化操作。3)反应时间与光照时间呈二次函数关系,通过建立回归方程量化了两者的关系,为以后合理安排煤矿工人劳动休息时间提供了理论依据。     

驾驶员注意力分配定量方法研究

驾驶员在不同的路况环境下存在不同的注意力分配模式,为弄清其分配模式特点,利用露天体育场内作为模拟驾驶环境,并利用眼动设备,记录被试者在直道驾驶任务、弯道驾驶任务、复杂路况驾驶任务等3种路况下的眼动数据,采用划分兴趣区域的方式,把视觉信息源划分为原车道兴趣区域FL(Former Lane)和其他兴趣区域OA(Other Areas)两个兴趣区域,对平均百米注视次数、平均百米注视时间、不同兴趣区域注视次数百分比3个眼动指标在两个兴趣区域内的分布情况进行分析和对比,得出不同路况环境下不同的注意力分配模式来揭示驾驶员驾驶过程中的注意力分配特点。研究结果对于驾驶员驾驶培训侧重点的改进、对于预防交通事故都具有重要意义。     

驾驶员接管自动驾驶车辆的眼动特性和行为分析

为探究接管自动驾驶车辆期间驾驶员的视觉特性,分析眼动与接管反应操控行为的关系,开展驾驶模拟试验收集驾驶行为及眼动数据。运用统计学方法,分析驾驶员感知不同接管场景的视觉特性,探究接管请求(TOR)前后眼动指标的变化规律;并基于视觉分配和瞳孔变化特性分析驾驶行为,揭示眼动特性与接管反应及驾驶操纵策略的内在联系。结果表明:TOR前,相较于静态场景,驾驶员感知动态场景诱发元素扫视更频繁且平均注视时间更短;此时驾驶员的视觉分配特性与其接管反应行为存在显著相关性。TOR后,驾驶员的注视时间增加,眨眼频率降低,瞳孔直径扩张,眼跳幅度增大;不同场景下驾驶员的瞳孔差异表明其应对动态场景时具备更好的警戒水平和更平稳的操纵策略。     

短期噪声暴露对作业人员心率的影响

综采工作面噪声污染严重,为了减少噪声污染对作业人员的身心健康和作业安全的不利影响,运用人因工程学、生理学、实验心理学和行为学的相关知识,利用24 h动态心电图仪器进行试验研究,定量分析不同噪声水平和噪声暴露时间对作业人员心率的影响。结果表明:①噪声刺激会造成人心率升高;②噪声刺激水平和暴露时间大小都对被试者的心率产生了显著性影响;作业人员心率与噪声刺激的水平和暴露时间大小都有相关关系;③由于人耳对噪声的适应性,在同一噪声水平刺激下,随着暴露时间的延长,心率会有短暂恢复;④在噪声水平95 dB的噪声刺激下,随着暴露时间的增加,人对噪声的适应性比较明显,此时的噪声暴露时间是影响人心率的主导因素,且在噪声暴露40～50 min时,由于人耳对噪声的适应性会出现短暂的心率恢复的现象,人体出现疲劳;⑤在噪声水平95 dB的噪声刺激下,随着暴露时间的增加,人对噪声无明显适应性,心率随着噪声分贝的增大在缓慢上升,此时的噪声水平是影响人的心率变化的主导因素。     

煤矿噪声对人的注意力影响实验研究

为了研究煤矿噪声对作业人员注意力的影响,采用舒尔特方格法对20名被试者进行5 d的测试,以反应时间和错误次数为评价标准,测试了5种不同分贝煤矿噪声下的注意力水平。运用SPSS,Excel等软件对实验所得的反应时间、出错次数和超时次数进行分析。结果表明:不同噪声等级刺激对矿工的注意力水平存在差异。噪声等级在35~85 db时,注意力水平变化不显著,当噪声等级超过85 db后,对注意力水平的影响趋于显著。煤矿安全规程规定井下作业场所的噪声不应超过85 db,如果超过此临界值,噪声会对矿工的注意力产生较大的负面影响,导致不安全行为的发生;不同噪声等级分别与矿工出错次数、超时次数成正相关关系。当噪声等级在35~85 db时,随噪声刺激的增大,矿工出错次数的增长率先增大后减小,而超时次数的增长率刚好相反。噪声等级超过85 db后,矿工出错次数、超时次数的增长率一致。     

U型转向时驾驶人注视特性研究

为探究己知环境特征与驾驶行为之间的对应规律,利用Dikablis头戴式眼动仪在U型道路环境中进行实车试验。监控并记录9名驾驶人的眼动行为数据,分别从注视区域(AOI)的平均注视时间、AOI注视比例、视觉扫描的复杂性等3方面分析驾驶人视觉特性。结果显示,U型转向(U-Turn)过程中接近阶段各AOI平均注视时间为0.2~0.7 s,驾驶人注视点落在远处区域的比例明显高于其他区域,而转向阶段各AOI平均注视时间为0.2~1.4 s,驾驶人注视点落在近处区域的比例明显高于其他区域。注视熵率值反映了视觉扫描的复杂程度,出口点AOI分布集中,注视熵率值为0.5~4.0,视觉扫描的复杂性低,入口点AOI分布分散,注视熵率值为1.8~4.5,视觉扫描的复杂性高;因此,U-Turn出口点和入口点环境差异对驾驶人注意力分配策略影响显著。     

受限空间屏幕作业视觉疲劳研究

为了探究有限空间内光照对屏幕作业视觉疲劳影响，选取实验人员在受限空间平台内进行模拟屏幕作业。实验结果表明:在有限空间内作业，300 lx为理想的照明条件，并且在较昏暗（0~100 lx）的情况下，视觉能力下降的最快;光照强度的强弱对疲劳有明显的影响，在光线较暗的环境中闭眼时长明显高于正常光线（300 lx）时和较亮（750 lx）环境的闭眼时长，在作业30~60 min时，男女表现差异明显;黑暗环境更能造成作业人员疲劳，男性在黑暗环境中的视觉适应能力优于女性。同时做出推断，闭眼波动性增大的时间点推测为疲劳关键点，应该对该时刻工作的人员提醒或提前进行休息，避免该时刻出现。研究结论可为关于视觉疲劳眼动设备的开发提供理论支撑。     

道路常亮型LED补光灯对驾驶人员的视觉影响

为研究道路常亮型LED补光灯对安全驾驶的影响,通过实测道路现场光照数据构建室内眼动实验,分析不同照度下被试者瞳孔大小的变化和视觉感受变化特征,为道路常亮型LED补光灯的照度设置提供依据。结果表明:道路常亮型LED补光灯光照强度变化对驾驶人员视觉有影响,光照强度从100×10-1 lx变化到700×10-1 lx时,被试者瞳孔逐渐缩小,但能看得清目标;光照强度从700×10-1 lx变化到1 700×10-1 lx时,被试者瞳孔进一步缩小,瞳孔缩小至约3.5 mm时开始看不清楚目标。为减小道路常亮型LED补光灯对驾驶人员的视觉影响,道路常亮型LED补光灯的照度应该设置在700×10-1 lx以下。     

Influence of light zones on drivers' visual fixation characteristics and traffic safety in extra-long tunnels

Objective: Special light zone is a new illumination technique that promises to improve the visual environment and improve traffic safety in extra-long tunnels. The purpose of this study is to identify how light zones affect the dynamic visual characteristics and information perception of drivers as they pass through extra-long tunnels on highways.

Methods: Thirty-two subjects were recruited for this study, and fixation data were recorded using eye movement tracking devices. A back-propagation artificial neural network was employed to predict and analyze the influence of special light zones on the variations in the fixation duration and pupil area of drivers. The analytic coordinates of focus points at different light zones were clustered to obtain different visual fixation regions using dynamic cluster theory.

Results: The findings of this study indicated that the special light zones had different influences on fixation duration and pupil area compared to other sections. Drivers gradually changed their fixation points from a scattered pattern to a narrow and zonal distribution that mainly focused on the main visual area at the center, the road just ahead, and the right side of the main visual area while approaching the special light zones. The results also showed that the variation in illumination and landscape in light zones was more important than driving experience to yield changes in visual cognition and driving behavior.

Conclusions: It can be concluded that the special light zones can help relieve drivers' vision fatigue to some extent and further develop certain visual stimulus that can enhance drivers' attention. The study would provide a scientific basis for safety measurement implementation in extra-long tunnels.     

工业噪声对脑认知影响的功率谱估计分析

为明确工业噪声对大脑认知的负面影响,采集火电厂球磨机的工业噪声,征集10名在校大学生在90 dB(A)的稳态工业噪声状态下及安静状态下的32导联脑电图(EEG)。采用傅里叶变换方法进行频域分析,提取δ频段、θ频段、α1频段、α2频段和β频段功率谱,并进行统计分析。结果表明:噪声环境与静音环境相比较,被试在δ频段、θ频段功率谱值明显增加,在α1频段内,噪声状态的功率谱值高于静音状态,在α2频段内正好相反。生产性噪声刺激可导致被试注意力分散,可通过各波段功率谱值或比率参数等评估噪声对认知的影响程度大小。     

Impact of rest-break interventions on the neck and shoulder posture of symptomatic VDU operators during prolonged computer work

There is limited research on the effects of different types of rest-break interventions for visual display unit (VDU) operators on neck and shoulder postures. This study examined the effect of rest-break interventions on the neck and shoulder postures of symptomatic VDU operators during prolonged computer work. Thirty subjects were randomly and equally assigned to breaks with stretching, breaks with dynamic movement and passive breaks. Subjects performed the typing task for 60 min and received 3-min breaks after 20 min of work. The craniovertebral and forward shoulder angles were obtained from a 3D motion analysis system. Results showed that there were no significant differences in the craniovertebral and forward shoulder angles among any types of rest breaks. It can be concluded that the three types of rest-break interventions had positive effects on neck and shoulder posture during prolonged computer terminal work.     

2类礼貌属性消防安全标语的眼动行为规律研究*

为研究不同礼貌属性消防安全标语的眼动行为规律,采用眼动技术对个体在阅读标语过程中的眼动行为进行记录,并对实验数据进行统计分析。研究结果表明:在注视次数和总注视时间上,不礼貌属性标语大于礼貌属性标语,在首次注视时间上2者未存在显著差异;在阅读路径上,不礼貌属性标语的路径更长且回视现象更多;在关键词方面,结果导向关键词的注视时间和次数大于行为指导类关键词,其中恶性结果导向关键词最大。     

Changes in driving performance after first and second eye cataract surgery: A driving simulator study

Introduction: This study investigated the separate impact of first eye and second eye cataract surgery on driving performance, as measured on a driving simulator. Method: Forty-four older drivers with bilateral cataract aged 55+ years, awaiting first eye cataract surgery participated in a prospective cohort study. They completed a questionnaire, visual tests and a driving simulator assessment at three time points: before first eye, after first eye, and after second eye cataract surgery. Generalized Estimating Equation Poisson or linear regression models were undertaken to examine the change in four driving outcomes of interest after adjusting for cataract surgery and other potential confounders. Results: The rate of crashes/near crashes decreased significantly by 36% (incidence rate ratio (IRR) 0.64, 95% CI 0.47–0.88, p = 0.01) after first eye surgery and 47% (IRR 0.53, 95% CI 0.35–0.78, p < 0.001) after second eye surgery, compared to before first eye cataract surgery, after accounting for confounders. The rate of crashes/near crashes also decreased with better contrast sensitivity (IRR 0.69, 95% CI 0.48–0.90, p = 0.041). A separate model found that time spent speeding 10 kilometers per hour or more over the limit after second eye surgery was significantly less (0.14 min, p = 0.002), compared to before first eye surgery, after accounting for confounders. As contrast sensitivity improved, the duration of speeding also decreased significantly by 0.46 min (p = 0.038). There were no statistically significant changes in lane excursions or speed variation. Practical applications: The findings highlight the importance of timely first and second eye cataract surgery to ensure driver safety, especially as older drivers wait for second eye cataract surgery. It also provides further evidence that contrast sensitivity is probably a better predictor of driving ability in older drivers with cataract than visual acuity, the measure on which driver licensing requirements are currently based, and should also be used when assessing fitness to drive.