驾驶过程中凝视控制的眼动特征研究

汽车安全驾驶过程中驾驶员需要同时执行和完成多项认知任务，如视野信息的快速搜索、潜在危险的预测、驾驶操作的决策等。眼睛作为视觉系统的信号接受器，眼动模式与大脑认知活动相互作用：研究表明凝视控制不仅受视觉注意和工作记忆认知过程的调制，也受到个体内在精神状态的影响；反之，凝视控制能适应外部环境的变化，指引下一时刻空间注意和工作记忆的方向和内容、提高个体精神警觉度。因此凝视控制机制的探讨是研究驾驶过程中视点凝视与眼动的动态交互机理的重要基础。.本项目针对驾驶过程中凝视控制的机制问题，设计不同实验采集眼动数据，探讨以下问题：1）我国不同熟练度的驾驶员在各类路况下的静息态凝视特征的研究；2）视觉空间注意对凝视控制的影响；3）听觉工作记忆负荷对凝视控制的影响；4）内在精神状态对凝视控制的影响。基于提取的有效眼动参数，建立凝视控制受各项影响因素的数学模型，为预测下一时刻驾驶员拟采取的眼动行为提供科学依据。

汽车安全驾驶过程中驾驶员需要同时执行和完成多项认知任务，如视野信息的快速搜索、潜在危险的预测、驾驶操作的决策等。眼睛作为视觉系统的信号接受器，眼动模式与大脑认知活动相互作用：研究表明凝视控制不仅受视觉注意和工作记忆认知过程的调制，也受到个体内在精神状态的影响；反之，凝视控制能适应外部环境的变化，指引下一时刻空间注意和工作记忆的方向和内容、提高个体精神警觉度。因此凝视控制机制的探讨是研究驾驶过程中视点凝视与眼动的动态交互机理的重要基础。.因而本项目针对驾驶过程中凝视控制的机制问题，设计了十二个实验并采集数据，开展了以下四个因素的研究：1）外源性刺激因素，研究我国不同熟练度的驾驶员在国内各类路况下的静息态凝视特征；2）视觉空间注意因素，研究空间和时间注意对凝视控制的影响；3）工作记忆因素，研究记忆负荷对凝视控制的影响；4）内在状态因素，研究高速疲劳驾驶对凝视控制的影响。由于眼动数据反映的是行为，为了探讨其神经机制，我们抽象设计出与驾驶相关的实验，进行了脑电数据的采集和分析，探讨驾驶相关的认知神经机制。.综合上述实验研究结果，我们发现1）外源性刺激主要调节与注视相关的眼动参数；2）视觉注意因素主要调节与眼跳相关的眼动参数，同时发现乡村路况驾驶所需注意资源较少、检测红灯对驾驶员的负荷较小、驾驶员的准备时间会受到情绪的影响、视觉注意的捕获不仅受到外部物体的显著程度影响同样受到我们自身任务意识控制的影响；3）工作记忆因素主要调节与水平视野范围和速度相关的眼动参数，同时发现工作记忆与眼动共享注意资源，听觉工作记忆负荷越大准确率越低、反应时间越长、眼动水平标准差越小，说明负荷越大，行为表现越差，视野水平范围越小，将影响驾驶安全；4）内在状态因素主要调节眨眼和注视时间相关的眼动参数，在高速驾驶且无外界刺激影响下，驾驶员8分钟左右就进入疲劳状态，将影响驾驶安全。.本项目在眼动行为和相关的神经机制方面研究都取得了重要阶段性成果，立项后发表了SCI论文8篇（有标注），项目组成员另发表了2篇SCI论文。本人2013年7月担任亚太视觉国际会议分会主席，并做口头报告；受邀在2013年的视觉神经机制与图像处理国际研讨会中做特邀大会报告；2013年担任中国生物医学工程联合年会分会主席，并做口头报告。共进行了三次国际互访合作；申请了四项国家发明专利。