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路燈配光對(duì)汽車駕駛員視覺的影響

2020-05-13 23:17:41·  來(lái)源：IFAL  
　
編譯：井碩 張小月指導(dǎo)：林燕丹01、序言隨著LED技術(shù)的快速發(fā)展，LED路燈的應(yīng)用日益廣泛。在之前的研究中，很少將駕駛員的視覺舒適度和路燈的配光進(jìn)行關(guān)聯(lián)，但是
編譯：井碩 張小月
指導(dǎo)：林燕丹
 
01、序言
隨著LED技術(shù)的快速發(fā)展，LED路燈的應(yīng)用日益廣泛。在之前的研究中，很少將駕駛員的視覺舒適度和路燈的配光進(jìn)行關(guān)聯(lián)，但是它確實(shí)是影響駕駛員視覺舒適度的不利因素之一，尤其是在夜間駕駛過程中。因此，我們選擇了一條LED光源照明的道路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果可以作為提高道路照明質(zhì)量的參考，從而改善汽車駕駛員的駕駛安全性。
 
02、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
 
本實(shí)驗(yàn)以視覺舒適度和視覺干擾的角度，對(duì)LED路燈光強(qiáng)分布對(duì)汽車駕駛員主觀視覺感知的影響進(jìn)行研究。
 
自變量為自定義參數(shù)，即垂直眼位照度波動(dòng)動(dòng)態(tài)范圍（DR），其定義為：駕駛員眼位垂直照度（Ev）最大值與最小值的比值。DR設(shè)置了4個(gè)等級(jí)，分別為14.8（A）、100（B）、239（C）和447（D），在實(shí)驗(yàn)過程中，可以通過帶有波形發(fā)生器的可調(diào)光LED光源實(shí)現(xiàn)。
因變量為被試的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果。在不同DR等級(jí)的照明光環(huán)境中，被試需要回答兩個(gè)問題，問題的內(nèi)容如下：
  • 請(qǐng)?jiān)u價(jià)您在該照明場(chǎng)景中的視覺舒適度（1：非常不舒服；4：中立；7：非常舒服）
  • 請(qǐng)?jiān)u價(jià)您在該照明場(chǎng)景中視覺干擾感知的程度（1：非常嚴(yán)重；4：中立；7：完全沒有）
實(shí)驗(yàn)被試為32人，其中15名男性，17名女性，平均年齡為30.8，標(biāo)準(zhǔn)差為11.8。被試的顏色識(shí)別能力與視力均正常。
實(shí)驗(yàn)在暗室中進(jìn)行，天花板和墻壁均涂成黑色，用以模擬夜晚的場(chǎng)景。實(shí)驗(yàn)設(shè)置主要包括兩個(gè)設(shè)備，分別為：投影屏幕和可調(diào)光LED光源。通過虛擬現(xiàn)實(shí)軟件可以在投影屏幕上播放光型可變的道路照明視頻，可以使被試感受到沉浸式的夜晚駕駛感受?？烧{(diào)光LED光源受波形發(fā)生器和電源的控制，用以模擬波動(dòng)光，該波動(dòng)光會(huì)引起被試眼位垂直照度的波動(dòng)。可調(diào)光LED光源安裝于被試頭頂上方視線之外的區(qū)域，出光面正對(duì)被試，避免在被試眼位形成不舒適眩光。實(shí)驗(yàn)設(shè)置示意圖如圖1所示，真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景如圖2所示。
圖1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置示意圖圖2 真實(shí)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景圖
 
 
實(shí)驗(yàn)中32名被試被分為4組，每組被試眼位垂直照度變化順序均不同，場(chǎng)景設(shè)置按照拉丁方排列方式設(shè)計(jì)。
每次實(shí)驗(yàn)邀請(qǐng)一名被試參加。首先，請(qǐng)被試在實(shí)驗(yàn)同意書上簽字，并進(jìn)行10分鐘暗適應(yīng)，在暗適應(yīng)的過程中主試向被試介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮囼?yàn)過程；然后，進(jìn)行練習(xí)，使被試熟悉實(shí)驗(yàn)過程，做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備；最后，正式開始實(shí)驗(yàn)。被試需要在不同場(chǎng)景中對(duì)視覺舒適度和受干擾程度進(jìn)行評(píng)分。對(duì)語(yǔ)義表達(dá)表中被試的評(píng)分進(jìn)行記錄和分析。
 
03、結(jié)果與討論
本實(shí)驗(yàn)使用專業(yè)統(tǒng)計(jì)軟件“IBM SPSS Statistics 20”進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，通過以下段落對(duì)視覺舒適度和受干擾程度進(jìn)行了分析。
32名被試的評(píng)分結(jié)果匯總情況如下圖3所示。
 
圖3 實(shí)驗(yàn)評(píng)分結(jié)果圖
A.視覺舒適度
4個(gè)DR水平下被試的評(píng)分結(jié)果如下圖4所示，分析結(jié)果如下表Ⅰ和表Ⅱ所示。
數(shù)據(jù)分析采用方差分析法。被試評(píng)分作為因變量，性別和DR值作為固定值。結(jié)果顯示：不同性別的被試之間沒有顯著差異（F=0.000，Sig.=0.990）；當(dāng)DR值變化時(shí)存在顯著差異（F=14.426，Sig.=0.000<0.05）。
得到的一般結(jié)論如下：
  • 由于視覺刺激的波動(dòng)，DR值的差異確實(shí)會(huì)對(duì)被試視覺產(chǎn)生影響。就被試主觀評(píng)價(jià)的平均值而言，按升序排列依次為D、C、B、A，這就意味著光束A具有最高的視覺舒適度，光束D具有最差的視覺舒適度。同時(shí)，根據(jù)SPSS分析結(jié)果表明，光束A和光束B，光束C和光束D之間無(wú)顯著差異。而AB組和CD組之間卻存在顯著差異。
  • 男性與女性之間無(wú)顯著差異。
 
圖4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
表Ⅰ 多因素對(duì)比分析
 
表Ⅱ 不同光源評(píng)價(jià)結(jié)果分析
 
B.受干擾程度
受干擾程度采用了相同的分析方法，4個(gè)動(dòng)態(tài)范圍的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果如圖5所示。SPSS分析結(jié)果如下表Ⅲ和表Ⅳ所示。
在數(shù)據(jù)分析過程中，我們將被試的主觀評(píng)價(jià)結(jié)果作為因變量，將性別和動(dòng)態(tài)范圍作為自變量。結(jié)果表明，不同性別之間仍然沒有顯著差異（F=0.175，Sig.=0.676），而當(dāng)DR值變化時(shí)，發(fā)現(xiàn)存在顯著差異（F=14.426，Sig.=0.000<0.05）?？梢缘贸鲆韵乱话憬Y(jié)論：
•動(dòng)態(tài)范圍的差異確實(shí)會(huì)影響對(duì)干擾程度的感知，結(jié)果與A相似。既（D
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