[發明專利]基于虛擬現實的駕駛員注視物體識別系統

無效

• 申請號: 200810046826.6
• 申請日: 2008-01-29
• 公開（公告）號: CN101236702A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 吳超仲;嚴新平;馬明;張良力;高嵩
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G09B7/04
• 分類號: G09B7/04;G06G7/70;A61B5/18
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 鐘鋒

技術領域

本發明涉及道路交通運輸系統安全技術領域，具體涉及駕駛員的視覺搜索行為識別系統，特別是駕駛員注視物體識別系統。

背景技術

駕駛員、車輛、道路及交通環境構成了復雜的道路交通系統。在行車過程中，駕駛員通過感知來自道路、交通環境的交通信息，來完成對車輛的操作，其中，駕駛員有80％以上的交通信息是通過視覺獲得的。

道路設計者或交通管理部門通過路面標線、路旁標志標牌向駕駛員傳輸交通信息，但是由于其他因素(廣告牌、路旁景觀等)的干擾，駕駛員的注視點可能會被這些干擾物體吸引，而不會注意到應該注意的物體。這種信息傳輸過程的偏差給行車安全造成了極大的威脅。據統計，由于人為因素導致的交通事故占到總數的90％以上，其中又有絕大多數的交通事故是觀察失效引起的，因此，研究駕駛員在行車過程中的視覺觀察行為，對于分析道路交通事故的原因具有重大的現實意義。

長安大學學報(自然科學版)第27卷第3期2007年5月第80頁的文章“汽車駕駛人感知-決策-校正行為模式”，公開了一種研究駕駛員在行車過程中的視覺觀察行為的方法。該方法采用實車試驗，在路段上設置障礙物，駕駛人以正常的習慣和車速通過。試驗采用的儀器有眼動儀和光電五輪儀。眼動儀通過實時測量駕駛人眼球轉動的角度，記錄駕駛人注視點在垂直視平面上位置的變化、駐留時間、累計駐留時間和頻次等，并且采用錄像記錄駕駛人注視點在垂直視平面移動的軌跡。五輪儀用來測定并記錄車速的變化和行駛距離，以此判斷試驗車運行狀態的變化，進而分析駕駛人的操作行為。

上述方法的缺陷在于：1、試驗采用實車進行，效率低、成本高、準確度差；2、記錄采用人工和錄像記錄，試驗結果難以統計，不利于科學研究。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種基于虛擬現實的駕駛員注視點識別系統。該系統可以在虛擬現實的環境中，跟蹤駕駛員在駕駛過程中的注視點，并識別出注視物體的類型(車輛、標志、標牌、廣告牌等)。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：

基于虛擬現實的駕駛員注視物體識別系統，它包括：眼動儀、汽車駕駛模擬系統；

汽車駕駛模擬系統包括：汽車駕駛模擬器、顯示屏、模擬系統計算機；

眼動儀的輸出端與模擬系統計算機連接；

模擬系統計算機包括：模擬駕駛程序模塊、場景管理器、視景注視物體定位射線計算模塊、相交視景物體計算模塊、相交視景物體識別模塊、注視點屏幕坐標計算模塊；場景管理器包括場景中各物體的世界坐標及類別信息；

注視點屏幕坐標計算模塊為根據眼動儀輸出信號計算注視點屏幕坐標的模塊；

視景注視物體定位射線計算模塊為根據注視點屏幕坐標及從模擬駕駛程序模塊調用的虛擬車輛實時世界坐標計算視景注視物體定位射線的模塊；

相交視景物體計算模塊為根據視景注視物體定位射線與場景中各物體的世界坐標計算與定位射線相交的視景物體的模塊；

相交視景物體識別模塊為將與定位射線相交的視景物體類別輸出的模塊。

基于虛擬現實的駕駛員注視物體識別系統，它包括：眼動儀、汽車駕駛模擬系統、計算機；

汽車駕駛模擬系統包括：汽車駕駛模擬器、顯示屏、模擬系統計算機；

眼動儀的輸出端與計算機連接；計算機包括注視點屏幕坐標計算模塊；

模擬系統計算機包括：模擬駕駛程序模塊、場景管理器、視景注視物體定位射線計算模塊、相交視景物體計算模塊、相交視景物體識別模塊、與計算機的通訊模塊；場景管理器包括場景中各物體的世界坐標及類別信息；

注視點屏幕坐標計算模塊為根據眼動儀輸出信號計算注視點屏幕坐標的模塊；

視景注視物體定位射線計算模塊為根據注視點屏幕坐標及從模擬駕駛程序模塊調用的虛擬車輛實時世界坐標計算視景注視物體定位射線的模塊；

相交視景物體計算模塊為根據視景注視物體定位射線與場景中各物體的世界坐標計算與定位射線相交的視景物體的模塊；

相交視景物體識別模塊為將與定位射線相交的視景物體類別輸出的模塊。

上述方案中，相交視景物體識別模塊為：將與定位射線相交的視景物體結果集中與虛擬車輛最近相交的視景物體類別輸出的模塊。

本發明的基本原理是：當駕駛員在汽車駕駛模擬器上操作時，駕駛模擬器計算機或計算機利用眼動儀實時獲取駕駛員在視景顯示屏幕上的注視點坐標信息；駕駛模擬器計算機根據注視點屏幕坐標與虛擬車輛實時世界坐標信息計算視景注視物體定位射線，再根據定位射線與場景中各物體的世界坐標信息計算與定位射線相交的視景物體，再將與定位射線相交的視景物體類別輸出。