一种利用眼动信息预测自动驾驶接管时间的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用眼动信息预测自动驾驶接管时间的方法，包括如下步骤：步骤一、在行驶过程中采集驾驶员眼动行为数据，同步测量驾驶员在进行转向和制动操作时的反应时间；步骤二、将驾驶员眼动数据按扫视角度分类；步骤三、构建眼动行为数据与驾驶操作的映射关系模型，利用该模型可以得到自动驾驶接管过程的驾驶员操纵反应预测时间；本发明专利技术通过行车过程对驾驶员眼动行为数据进行采集，获取驾驶员视角图像坐标系下的行车眼动数据，并经过代入回归方程，得到预测自动驾驶接管时间；本发明专利技术有助于实现车辆和驾驶员之间平稳安全的控制过渡，克服了现有技术中从理论推导进行的求解，缺乏实车测试的数据支撑的缺陷。实车测试的数据支撑的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种利用眼动信息预测自动驾驶接管时间的方法


[0001]本专利技术属于自动驾驶领域，特别涉及一种利用眼动信息预测自动驾驶接管时间的方法。

技术介绍

[0002]在自动驾驶过程中，驾驶员可以将一部分驾驶任务交给车辆，自己从事非驾驶任务，如聊天、阅读、打电话等，从而达到休闲的目的。然而，受技术水平限制，目前自动驾驶系统无法在所有情况下完全执行驾驶任务，仍需要驾驶员的接管。驾驶员的接管时间长短受非驾驶任务影响，是评价自动驾驶安全性的重要指标。
[0003]驾驶车辆是一项动态控制任务，在此过程中，驾驶员需要实时获取道路信息以保证驾驶安全。眼睛是其获取相关信息，从而做出决策并执行相对应的控制响应的主要来源。通过测量驾驶员的眼动情况，可以预测其接管自动驾驶的能力。
[0004]眼球运动包括两种主要类型的事件，注视和扫视。注视是指视线集中于一点超过一定时间(一般100ms)的行为。诸如道路上或镜子上注视时间的持续时间和百分比的测量值被用于估计驾驶员注意力状态。扫视是两次注视行为之间视线快速移动的行为。扫视次数已被用于测量驾驶员在自然手动驾驶过程中视觉扫描场景以获取驾驶相关信息的频率，并反映驾驶员的视觉感知。此外，扫视的时间长短可以指示不同的感知活动，长的扫视主要反映对周边信息的获取，短的扫视反映对中心物体信息的获取。眼动仪用于记录人在处理视觉信息时的眼动轨迹特征，通过眼动仪对驾驶员眼动轨迹的记录和分析，可以清晰地反映出扫视大小、速度和注视区域等眼动特征。
[0005]目前驾驶员视觉特性的很多研究都是基于驾驶模拟器，因此对于眼动测量作为真实车辆环境中自动驾驶接管时间预测指标的有效性并没有定论。

技术实现思路

[0006]本专利技术设计开发了一种利用驾驶员眼动信息预测自动驾驶接管时间的方法，在行驶过程中同步采集驾驶员的眼动行为数据和进行转向和制动操作的反应时间，根据上述信息拟合获得眼动行为数据与驾驶操作的映射关系模型，进而将自动驾驶中驾驶员的眼动数据代入所得模型中，得到自动驾驶接管过程的驾驶员操纵反应预测时间。本专利技术的目的是通过测量驾驶员眼动数据得到自动驾驶预测接管时间。
[0007]本专利技术提供的技术方案为：
[0008]一种利用眼动信息预测自动驾驶接管时间的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0009]步骤一、在行驶过程中采集驾驶员眼动行为数据，同步测量驾驶员在进行转向和制动操作时的反应时间；
[0010]步骤二、将驾驶员眼动行为数据按扫视角度分类；
[0011]步骤三、构建眼动行为数据与驾驶操作的映射关系模型，利用该模型可以得到自动驾驶接管过程的驾驶员操纵反应预测时间。
[0012]优选的是，在所述步骤一中，对预期转向操作的反应时间被定义为在自动驾驶系统提示驾驶员接管控制权之后，经过至少5s的稳定时间后，车辆方向改变70
°
，但维持总持续时间小于10s的转向总时间。对预期制动的反应时间被定义为在自动驾驶系统提示驾驶员接管控制权之后，驾驶员通过制动大幅降低车速至车辆停止所消耗的时间。
[0013]优选的是，在所述步骤一中，通过DMS摄像机获取驾驶员视角坐标系下的眼动行为数据，并将驾驶员的注视行为根据区域分为两类：前挡风玻璃区域内的注视和前挡风玻璃区域外的注视。将驾驶员在前挡风玻璃区域内的注视占总注视行为的百分比定义为前注视百分比。
[0014]优选的是，在所述步骤二中，将驾驶员5
‑
12度的扫视定义为小扫视；将12
‑
19 度的扫视定义为中扫视；将19
‑
26度的扫视定义为大扫视。
[0015]优选的是，在所述步骤三中，得到回归方程包括如下步骤：
[0016]步骤1、选取p个输入变量；并且根据所述p个输入变量假设多元线性回归方程为：
[0017]Y＝β0+β1X1+β2X2+
…
+β
p
X
p
+ε
[0018]其中，模型的参数β0，β1，β2，...β
p
是未知的，需要通过样本数据进行估计；β0是回归常数，β1，β2，...β
p
是回归系数，X为经筛选后的变量，p为筛选后变量的数量， p≤m；Y为利用眼动信息预测出的自动驾驶接管时间，ε为误差项，假定其满足正态分布，即ε～N(0，σ2)；
[0019]步骤2、通过最小二乘法估计使所得样本因变量 y1，y2，...，y
m
的值与预测值的误差平方和
[0020][0021]达到最小。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术提供的利用眼动信息预测自动驾驶接管时间的方法，通过行车过程对驾驶员眼动行为数据进行采集，获取驾驶员视角图像坐标系下的行车眼动数据，并经过代入回归方程，得到预测自动驾驶接管时间；本专利技术有助于实现车辆和驾驶员之间平稳安全的控制过渡，克服了现有技术中从理论推导进行的求解，缺乏实车测试的数据支撑的缺陷。
具体实施方式
[0024]下面对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]本专利技术提供了一种利用驾驶员眼动信息预测自动驾驶接管时间的方法，具体实施过程主要包括：
[0026]步骤一、在行驶过程中采集驾驶员眼动行为数据，同步测量驾驶员在进行转向和制动操作时的反应时间。
[0027]试验设备包括：基于摄像头的DMS(驾驶员监控系统)，可以通过驾驶员面部图像处理，包括眼睑闭合、眨眼、凝视方向、打哈欠和头部运动等，来研究驾驶员的实时身心状况。利用DMS的原始算法可以从视频中提取驾驶员注视的焦点区域和驾驶员扫视的眼睛运动。在实验之前，参与者被要求调整驾驶员的座椅位置，然后执行校准程序来校准DMS摄像机。驾驶员在转向和制动时的预期反应时间测量由自动驾驶车辆的驾驶数据自动采样实现。在
所述步骤一中，对预期转向操作的反应时间被定义为在自动驾驶系统提示驾驶员接管控制权之后，经过至少5s的稳定时间后，车辆方向改变70
°
，但维持总持续时间小于 10s的转向总时间。对预期制动的反应时间被定义为在自动驾驶系统提示驾驶员接管控制权之后，驾驶员通过制动大幅降低车速至车辆停止所消耗的时间。这些阈值是基于自动驾驶车辆的驾驶数据采样的分辨率来选择的。
[0028]步骤二、将驾驶员眼动数据按扫视角度分类。
[0029]扫视角度是指视线在一次扫视过程内所覆盖的范围，即视线从上一个注视行为结束到下一个注视行为开始扫过的区域，一般用驾驶员视线转动的角度表示。
[0030]基于摄像机的驾驶员监控系统DMS能够检测瞳孔运动的开始和结束，从而检测扫视性眼球运动的大小和速度。由于采样率和分辨率有限，DMS无法准确检测小于5度的扫视。由于5
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26度范围内的扫视约占所有扫视的99％。因此，我们在分析中只包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用眼动信息预测自动驾驶接管时间的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在行驶过程中采集驾驶员眼动行为数据，同步测量驾驶员在进行转向和制动操作时的反应时间；步骤二、将驾驶员眼动行为数据按扫视角度分类；步骤三、构建眼动行为数据与驾驶操作的映射关系模型，利用该模型得到自动驾驶接管过程的驾驶员操纵反应预测时间。2.根据权利要求1所述的利用眼动信息预测自动驾驶接管时间的方法，其特征在于：在所述步骤一中，对预期转向操作的反应时间被定义为在自动驾驶系统提示驾驶员接管控制权之后，经过至少5s的稳定时间后，车辆方向改变70
°
，但维持总持续时间小于10s的转向总时间；对预期制动的反应时间被定义为在自动驾驶系统提示驾驶员接管控制权之后，驾驶员通过制动大幅降低车速至车辆停止所消耗的时间。3.根据权利要求1所述的利用眼动信息预测自动驾驶接管时间的方法，其特征在于：在所述步骤一中，通过DMS摄像机获取驾驶员视角坐标系下的眼动行为数据，并将驾驶员的注视行为根据区域分为两类：前挡风玻璃区域内的注视和前挡风玻璃区域外的注视；将驾驶员在前挡风玻璃区域内注视占总注视行为的百分比定义为前注视百分比。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宏宇，梁耘翰，张慧珺，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：