高速公路廣告牌背景色彩對駕駛員注視特性的影響分析

羅青山

(招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司， 重慶 400067)

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高速公路廣告牌背景色彩對駕駛員注視特性的影響分析

羅青山

(招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司， 重慶 400067)

從駕駛員動態(tài)視覺角度出發(fā)，利用眼動儀設(shè)備對6名駕駛員進(jìn)行眼動試驗，基于試驗數(shù)據(jù)分析高速公路廣告牌背景色彩對駕駛員平均注視次數(shù)及平均注視時間的影響情況，并利用回歸函數(shù)對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。研究結(jié)果表明：高速公路廣告牌背景色彩越鮮艷，與周圍環(huán)境對比性越強(qiáng)，其越能引起駕駛員的關(guān)注，駕駛員辨識它所需的時間也就越短，反之則越長；高速公路廣告牌背景色彩與駕駛員平均注視次數(shù)及平均注視時間之間存在一定的定量變化關(guān)系。

高速公路；廣告牌背景色彩；平均注視次數(shù)；平均注視時間

近年來，我國高速公路建設(shè)快速發(fā)展，其沿線景觀及附屬設(shè)施也得到越來越多的關(guān)注。廣告牌作為改善高速公路單調(diào)景觀環(huán)境及宣傳企業(yè)、品牌形象的有效手段也得到廣泛推廣。目前，廣告牌已成為高速公路上不可或缺的一部分，對駕駛員的注視特性及行車安全有較大影響。

早在20世紀(jì)末，戶外廣告牌就在歐美等發(fā)達(dá)國家得到重視并廣泛推廣，但學(xué)者們對高速公路廣告牌的研究相對較少。在國內(nèi)，杜姍姍、王紅等人[1-2]利用眼動儀設(shè)備研究了高速公路廣告牌文字、圖形、色彩、面積及設(shè)置位置對駕駛員視覺的影響。徐洪亮、張?zhí)鄣热薣3]研究了色彩對人所產(chǎn)生的生理、心理效應(yīng)與不同天氣環(huán)境下的色彩視認(rèn)性，并對道路交通中的色彩體系框架進(jìn)行了設(shè)計。李永芳等人[4]以廣告牌面積、高度等為研究對象，分析了高速公路廣告牌設(shè)置參數(shù)對安全駕駛的影響。劉燕等人[5]通過模擬試驗和分析，對高速公路廣告中的色彩、圖案及文字提出了相應(yīng)的選擇方法和建議。

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀表明，目前關(guān)于高速公路廣告牌對駕駛員視覺影響的研究已有很多，也取得了不少研究成果，但很多研究還不夠深入，且還沒有建立起高速公路廣告牌各設(shè)置參數(shù)與駕駛員視覺指標(biāo)之間的定量變化關(guān)系。鑒于色彩是駕駛員行車過程中最易感知的視覺信息，故本文主要研究高速公路廣告牌背景色彩對駕駛員注視特性的影響變化關(guān)系，為高速公路廣告牌背景色彩的選擇提供借鑒。

1 駕駛員注視特性分析

注視是人將眼睛對準(zhǔn)某一觀察對象的一種眼動行為[6]，是反映駕駛員視覺感知的一項重要參數(shù)。駕駛員的注視特性主要包括平均注視次數(shù)和平均注視時間。

1.1 駕駛員平均注視次數(shù)

平均注視次數(shù)是指單位時間內(nèi)的注視次數(shù)，一般用駕駛員的注視總次數(shù)與注視時間的比值來表示。駕駛員的平均注視次數(shù)表達(dá)了其對外界環(huán)境的感興趣程度。通常，駕駛員對其感興趣的區(qū)域或信息會進(jìn)行2次關(guān)注。

1.2 駕駛員平均注視時間

平均注視時間是指駕駛員對觀察對象每進(jìn)行1次注視行為所需要的時間，一般用駕駛員注視的總時間與注視次數(shù)的比值表示。駕駛員的平均注視時間反映了外界環(huán)境信息的復(fù)雜程度或其對外界環(huán)境的感興趣程度。通常，外界環(huán)境越復(fù)雜，駕駛員就需要花費(fèi)越長的時間來理解。此外，駕駛員也會在其感興趣的區(qū)域或信息上花費(fèi)較長的時間。

2 試驗設(shè)計

2.1 試驗路段

為能較好地觀測高速公路廣告牌背景色彩對駕駛員注視特性的影響情況，本文選取試驗路段時，盡量使選擇的路段包含多種顏色背景的廣告牌，且每一個廣告牌的背景色盡量為單一色。試驗路段廣告牌設(shè)置如圖1所示。

圖1 試驗路段廣告牌

2.2 試驗設(shè)備

試驗過程中，主要采用瑞典的Smart Eye Pro5.7眼動儀進(jìn)行測試。該眼動儀與頭盔式眼動儀的區(qū)別在于，其在整個試驗過程中與駕駛員都無直接接觸，可避免由于試驗設(shè)備而干擾駕駛員的正常注視行為。

2.3 試驗人員

考慮到駕駛員自身注視特性的差異，選擇了6名技術(shù)熟練的駕駛員來分別進(jìn)行該眼動儀試驗，最后取6位駕駛員注視指標(biāo)的平均值作為數(shù)據(jù)分析對象。

3 數(shù)據(jù)分析與建模

3.1 數(shù)據(jù)分析

通過讓多名駕駛員參與眼動儀試驗來獲取試驗過程中駕駛員的注視指標(biāo)數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)來分析高速公路廣告牌背景色彩對駕駛員平均注視次數(shù)及平均注視時間的影響情況。駕駛員對不同背景顏色廣告牌的平均注視次數(shù)如圖2所示。

圖2 駕駛員對不同背景色廣告牌的平均注視次數(shù)

由圖2可以看出，駕駛員對不同背景顏色廣告牌的平均注視次數(shù)多少的順序為紅、黃、橙、藍(lán)、綠，且駕駛員對背景色為紅、黃、橙色的廣告牌的平均注視次數(shù)比平均注視次數(shù)最低的綠色分別高出了65.58%、49.35%、30.52%，但其對背景色為藍(lán)色和綠色廣告牌的平均注視次數(shù)相差不大。分析其原因，可能是藍(lán)色與天空顏色相近，綠色與周圍植物色彩相近，所以以這2種顏色為背景色的廣告牌不易引起駕駛員的關(guān)注，而紅、黃、橙等顏色與周圍環(huán)境色彩對比較明顯，且能給駕駛員較大的刺激，易引起駕駛員的2次關(guān)注。

駕駛員對不同背景顏色廣告牌的平均注視時間如圖3所示。

由圖3可以看出，駕駛員對不同背景色廣告牌平均注視時間的大小順序正好與其對應(yīng)的平均注視次數(shù)相反。分析其原因，可能是藍(lán)色和綠色與周圍環(huán)境顏色很接近，駕駛員若要辨識其上面的內(nèi)容就需要花費(fèi)較長的時間，而紅、黃、橙等色彩與周圍環(huán)境對比差異較大，所以以這3種顏色為背景色的廣告牌更易被駕駛員辨識。

圖3 駕駛員對不同背景色廣告牌的平均注視時間

3.2 數(shù)據(jù)建模

為定量分析廣告牌不同背景色對駕駛員平均注視次數(shù)及平均注視時間的影響，還需對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析。為將廣告牌背景色量化，現(xiàn)用下式求取在廣告牌上提取色彩的色彩平均值[7]。

(1)

式中：C為色彩平均值；R、G、B分別為紅、綠、藍(lán)3個通道的色彩值。

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)得到駕駛員在不同背景色廣告牌下的平均注視次數(shù)及平均注視時間，如表1所示。

表1 駕駛員在廣告牌不同背景色下的平均注視次數(shù)及平均注視時間

由表1可知，色彩均值、駕駛員平均注視次數(shù)及駕駛員平均注視時間之間數(shù)量級差距較大，故為避免擬合過程中出現(xiàn)較大誤差，在對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合前還需對上述試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，其計算公式如下[8]：

(2)

利用matlab對表1中色彩均值與駕駛員平均注視次數(shù)歸一化值進(jìn)行擬合，得到如下擬合公式：

y=6 005x8-18 640x7+21 460x6-10 950x5+2 162x4-43.2x3+21.54x2-13.79x+0.996 9

(3)

式中：x為廣告牌背景色彩均值；y為駕駛員平均注視次數(shù)，由于式中x、y為歸一化后的值，故二者均為無量綱變量。

經(jīng)計算，得到上述擬合公式的擬合系數(shù)R2為0.747 1，相關(guān)系數(shù)R達(dá)到0.8以上，說明上式擬合效果較好。廣告牌背景色與駕駛員平均注視次數(shù)的擬合曲線如圖4所示。

圖4 廣告牌背景色與駕駛員平均注視次數(shù)擬合曲線

利用同樣的方法，在matlab中可得到廣告牌背景色彩均值與駕駛員平均注視時間之間的擬合公式為：

y=-4 149x7+13 550x6-16 960x5+10 110x4-2 884x3+293.6x2+3.764x+0.010 41

(4)

式中：y為駕駛員平均注視時間，由于式中x、y為歸一化后的值，故二者均為無量綱變量。

經(jīng)計算得到，上述擬合公式的擬合系數(shù)R2為0.710 1，雖然擬合效果沒有公式(3)的擬合效果好，但仍滿足要求。廣告牌背景色與駕駛員平均注視時間的擬合曲線如圖5所示。

圖5 廣告牌背景色與駕駛員平均注視時間擬合曲線

4 結(jié)束語

本文基于眼動儀試驗對高速公路廣告牌背景色彩對駕駛員注視特性的影響進(jìn)行了分析，并得到以下結(jié)論：

1) 駕駛員對不同背景顏色廣告牌的平均注視次數(shù)多少的順序為紅、黃、橙、藍(lán)、綠，且駕駛員對于背景色為紅、黃、橙廣告牌的平均注視次數(shù)明顯高于廣告牌背景色為藍(lán)色和綠色的，表明高速公路廣告牌背景色彩越鮮艷，其與周圍環(huán)境顏色對比性就越強(qiáng)，其也就越能引起駕駛員的關(guān)注。

2) 駕駛員對不同背景色廣告牌平均注視時間的大小順序正好與其對應(yīng)的平均注視次數(shù)相反，表明高速公路廣告牌背景色彩越鮮艷，與周圍環(huán)境顏色對比性就越強(qiáng)，駕駛員辨識它所需時間就越短，反之則越長。

3) 高速公路廣告牌背景色彩與駕駛員平均注視次數(shù)及平均注視時間之間存在一定的定量變化關(guān)系。

[1] 杜姍姍.高速公路廣告牌對駕駛員視覺影響的研究[D].西安：長安大學(xué)，2007.

[2] 王 紅.基于眼動儀的高速公路廣告牌對安全駕駛影響的研究[D].西安：長安大學(xué)，2007.

[3] 徐洪亮，張?zhí)?，唐伯明，? 基于顏色視覺的道路交通安全色彩體系設(shè)計[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2009(1)：45-51.

[4] 李永芳，王 紅，錢宇彬. 高速公路廣告牌設(shè)置參數(shù)對安全駕駛的影響[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2011，37(12)：24-25.

[5] 劉 燕，胡永舉，施卓效，等. 動態(tài)視覺下高速公路廣告牌設(shè)計研究[J]. 經(jīng)濟(jì)研究導(dǎo)刊，2013(29)：113-115.

[6] 冀秉魁.基于駕駛員視覺特性的駕駛行為預(yù)測方法研究[D].長春：吉林大學(xué)，2014.

[7] 何韻旺.色彩基礎(chǔ)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2009.

[8] 于英川.現(xiàn)代決策理論與實(shí)踐[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

Analysis to Influence by Background Color of Ads Plates on Highway to Fixation Characteristics of Drivers

LUO Qingshan

From the dynamic visual angle of drivers, this paper introduces using eye tracker device to give eye tracking experiments to 6 drivers, with the test results, the test data is used to analyze the influence by background color of ads plates on highway to average fixation times and average fixation time of drivers, and use regression function to fit the test data. Results show that the brighter background color of Ads plates is on highways, the greater contrast is with ambient environment, which can better draw attention of drivers, who need less time to identify it. The background color of Ads plates on highway has certain quantitative relationship with average fixation times and average fixation time of drivers.

highway; background color of Ads plates; average fixation times; average fixation time

10.13607/j.cnki.gljt.2016.05.028

2016-03-31

羅青山(1986-)，男，重慶市人，本科，工程師。

1009-6477(2016)05-0124-04

U412.36+6

A