基于嗅覺(jué)刺激的駕駛員負(fù)向情緒正向調(diào)控方法研究

唐幫備， 朱明鑫， 鄧凌云， 胡志安， 陳柄言

（1.陸軍軍醫(yī)大學(xué) 生理教研室，重慶 400038；2.重慶文理學(xué)院 智能制造工程學(xué)院，重慶 402160；3.工業(yè)機(jī)器人運(yùn)維重慶市高校工程中心，重慶 402160；4.重慶交互科技有限公司 智能座艙人機(jī)交互測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，重慶 401331；5.四川輕化工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，四川，宜賓 643002；6.河南工業(yè)大學(xué) 設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，鄭州 450001）

在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，越來(lái)越多的人選擇汽車作為代步工具，道路上發(fā)生的交通事故也越來(lái)越多。研究發(fā)現(xiàn)，在所有交通事故中，駕駛員的情緒，尤其是異常情緒是引發(fā)事故的重要因素。在駕駛過(guò)程中，當(dāng)外界環(huán)境對(duì)駕駛員產(chǎn)生負(fù)面影響或者其自身壓力增大時(shí)，駕駛員的情緒容易變得消極，從而影響正常的駕駛操作，如果不加以調(diào)節(jié)，則可能會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)駕駛行為，嚴(yán)重危害自身和他人的生命安全［1］。

各領(lǐng)域不斷推進(jìn)智能座艙的發(fā)展，如何避免駕駛員因異常情緒而導(dǎo)致危險(xiǎn)駕駛行為也越來(lái)越得到關(guān)注。國(guó)內(nèi)外研究人員逐步展開對(duì)情緒調(diào)控的研究，具體的調(diào)控途徑主要是利用視覺(jué)、聽覺(jué)、嗅覺(jué)等作為刺激源來(lái)調(diào)控異常情緒。在視覺(jué)調(diào)節(jié)情緒的方式上，CODISPOTI 等［2］使用圖片作為刺激源，通過(guò)改變圖片的尺寸大小可能在調(diào)節(jié)情緒中起作用；張兵兵［3］提出一種使用不同視覺(jué)元素對(duì)駕駛員憤怒情緒進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法，結(jié)果顯示正向激勵(lì)、冷色調(diào)和扁平設(shè)計(jì)元素對(duì)駕駛員憤怒情緒的調(diào)節(jié)效果最好。在聽覺(jué)調(diào)節(jié)情緒的方式上，BRAUN 等［4］研究處于憤怒或悲傷情緒狀態(tài)下的駕駛員，結(jié)果表明，在汽車中的智能語(yǔ)音助手是作為刺激源來(lái)調(diào)控情緒的可行方式。在嗅覺(jué)調(diào)節(jié)情緒的方式上，ADOLPH 等［5］通過(guò)氣味和圖片分別作為刺激源進(jìn)行情緒控制，試驗(yàn)結(jié)果表明，氣味和圖片對(duì)負(fù)面情緒的調(diào)節(jié)作用相似。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)駕駛員異常情緒的研究大多偏向于由異常情緒引發(fā)的后續(xù)駕駛安全問(wèn)題，而對(duì)如何調(diào)整異常情緒來(lái)保證駕駛安全的研究偏少。嗅覺(jué)作為人類五大感官之一，人體能對(duì)氣體刺激做出快速反應(yīng)，以嗅覺(jué)感官作為調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)，本文針對(duì)如何有效調(diào)節(jié)駕駛員異常情緒展開試驗(yàn)研究，希望能提供可靠的理論依據(jù)，以提高駕駛安全性。

1 嗅覺(jué)刺激調(diào)節(jié)異常情緒駕駛的理論基礎(chǔ)

嗅覺(jué)和情緒在大腦中的工作結(jié)構(gòu)，有互相交叉重疊的部分［6］，如海馬和眶額皮層還有杏仁核以及腦島這些部分［7］。圣彼得堡州立大學(xué)和其他一些知名學(xué)校的研究人員發(fā)現(xiàn)，大腦中的微量胺是一種類似血清素和多巴胺的物質(zhì)，它跟人體的嗅覺(jué)工作有關(guān)，而微量胺的受體在人類神經(jīng)系統(tǒng)中，總共有6種，其中有兩種與大腦中的情緒工作有關(guān)，分別是TAAR1 受體和TAAR5 受體。研究人員還做了小鼠的基因試驗(yàn)，進(jìn)一步證實(shí)了該受體既存在于嗅覺(jué)初級(jí)神經(jīng)系統(tǒng)的嗅球中，還存在于人類大腦的情感相關(guān)區(qū)域，就是前面提到的丘腦和海馬還有杏仁核以及其他腦結(jié)構(gòu)，而TAAR5 受體的缺少，會(huì)引起大腦中的血清素減少，這正是影響人類情緒變化的主要因素。

上海交通大學(xué)的潘曉嵐［8］選擇包含藥用植物和香料植物的芳香植物類群，來(lái)對(duì)焦慮情緒進(jìn)行芳香嗅聞治療，選擇依據(jù)是芳香療法沒(méi)有什么副作用，天然無(wú)公害，操作又很簡(jiǎn)單，沒(méi)有復(fù)雜操作所以普及性好，并且有明顯效果。通過(guò)試驗(yàn)得知，市面上流行的薰衣草精油和紫蘇精油，在香氣嗅聞的方案中對(duì)焦慮情緒的改善效果明顯，后續(xù)試驗(yàn)可作參考。

浙江農(nóng)林大學(xué)的翟秀麗［9］也做了芳香療法的試驗(yàn)，通過(guò)嗅聞植物精油，起到對(duì)抑郁情緒的緩解作用。植物精油的選取，大多來(lái)自花果類植物，柑橘、薰衣草、木質(zhì)調(diào)精油效果較好。在干預(yù)和緩解大學(xué)生抑郁情緒的試驗(yàn)中，選擇芳香植物精油，使用香薰燈讓被試者進(jìn)行嗅聞，結(jié)合被試者的生理和心理數(shù)據(jù)，證明了芳香植物精油對(duì)異常情緒的良好調(diào)節(jié)作用。

2 基于嗅覺(jué)刺激的駕駛員異常情緒調(diào)節(jié)方法

以嗅覺(jué)感官為基礎(chǔ)，開展調(diào)節(jié)駕駛員異常情緒的的研究，利用3 種精油氣體作為刺激源進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)步驟如下。

1）設(shè)置3個(gè)試驗(yàn)組，每組被試者10人，將第1組人員設(shè)為XA，第2 組人員設(shè)為XB，第3 組人員設(shè)為XC。

2）3 組人員分別測(cè)試薰衣草氣味、甜橙氣味、沉香木氣味，利用氣味發(fā)生器對(duì)帶有異常情緒的被試人員進(jìn)行氣味刺激，從而引起情緒的變化。

3）通過(guò)比對(duì)被試者受到嗅覺(jué)刺激前后的脈搏波形、心電ECG 信號(hào)、呼吸RESP-1 等生理數(shù)據(jù)，和面部表情軟件分析得到的情緒量化數(shù)據(jù)，以及試驗(yàn)后被試者對(duì)情緒調(diào)節(jié)的問(wèn)卷打分等主觀數(shù)據(jù)，分析得出對(duì)異常情緒調(diào)節(jié)效果最佳的方案。

3 嗅覺(jué)刺激的駕駛員異常情緒調(diào)節(jié)測(cè)試模型

3.1 基于駕駛員心理數(shù)據(jù)處理的數(shù)學(xué)模型

設(shè)調(diào)節(jié)方案集合為C= ｛c1，c2，c3，...，cm｝，被試群集合設(shè)為集合為B=｛b1，b2，b3，...，bn｝。其中：m為調(diào)節(jié)方案數(shù)；n為被試者群體集合。設(shè)被試者n′對(duì)方案m′的效果評(píng)價(jià)為Pn，m，對(duì)效果評(píng)價(jià)的采集，選擇讓被試者在試驗(yàn)結(jié)束后填寫相關(guān)問(wèn)卷調(diào)查表，見表1。

表1 調(diào)節(jié)效果問(wèn)卷調(diào)查表

表2 心理量值分析結(jié)果

則：

被試者（b1，b2，b3，...，bn）依次分別對(duì)方案（x1，x2，x3，...，xm）進(jìn)行評(píng)價(jià)的分值為：

則被試者參與方案xm的主觀心理數(shù)據(jù)的綜合得分為：

所有方案的主觀心理數(shù)據(jù)的綜合得分為：

3.2 基于駕駛員面部表情處理的數(shù)學(xué)模型

利用重慶交互科技有限公司開發(fā)的面部表情分析網(wǎng)站-用戶體驗(yàn)測(cè)評(píng)云服務(wù)平臺(tái)，通過(guò)分析被試者面部表情視頻，獲得被試者情緒量化表，表中包括4 項(xiàng)異常情緒指標(biāo)數(shù)據(jù)，能從中計(jì)算得出后續(xù)所需要的指標(biāo)數(shù)據(jù)Ei。

式中：Ei代表在情緒量化表中，所能提取的方案cm對(duì)被試者的調(diào)節(jié)效果分值；Zi代表情緒量化表中被試者對(duì)照組的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)；Qi代表情緒量化表中被試者在試驗(yàn)調(diào)節(jié)前的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)；Hi代表情緒量化表中被試者在試驗(yàn)調(diào)節(jié)后的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)。則方案xm對(duì)被試bn的異常情緒試驗(yàn)調(diào)節(jié)效果分值集合為：

則被試者參與方案xm的情緒量化表數(shù)據(jù)的綜合得分為：

所有方案的情緒量化表數(shù)據(jù)的得分為：

3.3 基于駕駛員生理數(shù)據(jù)處理的數(shù)學(xué)模型

為被試者戴上多種生理傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄其在試驗(yàn)中的各項(xiàng)生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，其中包括PPG、ECG、RESP 等指標(biāo)數(shù)據(jù)，并生成各自的量化表，從中計(jì)算出后續(xù)所需要的指標(biāo)數(shù)據(jù)Gi。

式中：Gi代表在生理數(shù)據(jù)表中，所能提取的方案xm對(duì)被試者的調(diào)節(jié)效果分值；Si代表生理數(shù)據(jù)表中被試者對(duì)照組的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)；Wi代表生理數(shù)據(jù)表中被試者在試驗(yàn)調(diào)節(jié)前的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)；Ui代表生理數(shù)據(jù)表中被試者在試驗(yàn)調(diào)節(jié)后的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)。

式中：S1W1U1代表在生理數(shù)據(jù)表中，脈搏PPG該項(xiàng)數(shù)據(jù)的處理，選用峰值作為參考指標(biāo)數(shù)據(jù)；S2W2U2代表在生理數(shù)據(jù)表中，心電ECG 該項(xiàng)數(shù)據(jù)的處理，選用R-R 間期心室搏動(dòng)頻率作為參考指標(biāo)數(shù)據(jù)；S3W3U3代表在生理數(shù)據(jù)表中，呼吸RESP 該項(xiàng)數(shù)據(jù)的處理，選用標(biāo)準(zhǔn)差作為參考指標(biāo)數(shù)據(jù)。則方案xm對(duì)被試者bn的異常情緒試驗(yàn)調(diào)節(jié)效果分值集合為：

則被試者參與方案xm的生理數(shù)據(jù)得分為：

所有方案的生理數(shù)據(jù)得分為：

3.4 心理和表情以及生理等數(shù)據(jù)處理的數(shù)學(xué)模型

綜合駕駛員的心理數(shù)據(jù)表、生理數(shù)據(jù)表［10］、面部表情情緒量化表［11］，可得：

由式（4）、式（8）和式（15），可得駕駛員異常情緒調(diào)節(jié)效果在各個(gè)維度指標(biāo)下的調(diào)節(jié)分值為：

4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)采集

4.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

4.1.1 試驗(yàn)對(duì)象

招募在校大學(xué)生30 名，年齡在19～25 歲之間，身體健康，無(wú)精神疾病或身體疾病，他們?cè)谌粘Ｉ钪腥菀桩a(chǎn)生異常情緒，都會(huì)操作Switch手柄玩賽車游戲，以便模擬駕駛員情景。

4.1.2 試驗(yàn)儀器

氣體發(fā)生儀、4 種可佩戴的生理傳感器、ErgoLAB3.0 軟件、E-Prime3.0 軟件、面部情緒分析網(wǎng)站用戶體驗(yàn)測(cè)評(píng)云服務(wù)平臺(tái)（jhkjux.com）。

4.1.3 試驗(yàn)精油

精油氣體的具體選擇，參考了潘曉嵐［8］選擇薰衣草和香紫蘇來(lái)調(diào)節(jié)焦慮情緒的研究，以及翟秀麗［9］所做的用甜橙和薰衣草精油香氣來(lái)調(diào)節(jié)抑郁情緒的試驗(yàn)研究后，確定本試驗(yàn)選用薰衣草和甜橙以及沉木香3 種精油，用以產(chǎn)生調(diào)節(jié)試驗(yàn)所需的刺激氣體。

4.1.4 試驗(yàn)程序設(shè)計(jì)

采用E-prime3.0 試驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件對(duì)嗅覺(jué)試驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。E-Prime3.0 根據(jù)具體試驗(yàn)的流程要求，需要控制好刺激前、刺激呈現(xiàn)以及刺激結(jié)束后的采樣時(shí)長(zhǎng)，采樣時(shí)長(zhǎng)對(duì)應(yīng)到E-prime3.0 的音頻信號(hào)的播放時(shí)長(zhǎng)，音頻信號(hào)可以被E-prime3.0 直接調(diào)用，通過(guò)轉(zhuǎn)換模塊，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)嗅覺(jué)刺激的控制。

4.1.5 試驗(yàn)環(huán)境

首先，拍攝試驗(yàn)開始前的駕駛員平靜心態(tài)的表情視頻，以此作為情緒量化分析的對(duì)照組。其次，被試者情緒的準(zhǔn)備，讓被試者通過(guò)操作Switch手柄進(jìn)行賽車游戲來(lái)模擬駕駛員情景，主試在旁干預(yù)其手柄操作，或者播放負(fù)面情緒的短視頻來(lái)激發(fā)被試的異常情緒。然后，在試驗(yàn)開始前給被試者佩戴好多種生理傳感器。最后，將需要對(duì)異常情緒進(jìn)行刺激的精油源，放在對(duì)應(yīng)的氣味發(fā)生器裝置中，每個(gè)氣味裝置都會(huì)連接一個(gè)相應(yīng)的氣泵，每個(gè)氣泵都有一個(gè)對(duì)應(yīng)信號(hào)來(lái)控制，每一個(gè)控制信號(hào)，由設(shè)定的相應(yīng)音頻信號(hào)對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最后打開相應(yīng)的程序準(zhǔn)備進(jìn)行試驗(yàn)。

圖1 試驗(yàn)環(huán)境

4.2 試驗(yàn)流程

試驗(yàn)開始前，取得了合法科學(xué)研究倫理審批文件并告知被試者試驗(yàn)內(nèi)容以及在試驗(yàn)中將會(huì)面臨的試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)與不適，在得到被試者同意后簽署心理試驗(yàn)知情同意書。

試驗(yàn)開始時(shí)，由一名試驗(yàn)助手在被試者正面拍攝被試者情緒還未被調(diào)節(jié)前的表情視頻，同時(shí)主試在被試者旁邊操作電腦，運(yùn)行E-prime3.0 的對(duì)應(yīng)程序，并打開ErgoLAB3.0 軟件對(duì)被試者生理數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，被試者等待15 s 的氣體刺激前的生理數(shù)據(jù)收集期，接著是5 s 的精油氣體嗅聞刺激，最后再等待15 s 的氣體刺激后的生理數(shù)據(jù)收集期，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)試驗(yàn)助手錄制被試者嗅聞刺激后的表情視頻，并請(qǐng)被試者對(duì)此次異常情緒的調(diào)節(jié)效果進(jìn)行主觀打分。

圖2 試驗(yàn)流程

4.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

4.3.1 被試者主觀心理感受調(diào)查問(wèn)卷打分表

在試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)被試者進(jìn)行異常情緒調(diào)節(jié)的心理問(wèn)卷調(diào)查，請(qǐng)被試者按照自己的感受如實(shí)回答問(wèn)題。問(wèn)卷調(diào)查共有12 個(gè)與情緒相關(guān)的問(wèn)題，每個(gè)問(wèn)題有4 個(gè)選項(xiàng)，對(duì)應(yīng)不同分值，見表1，后期收集整理并按照上述數(shù)學(xué)模型處理相應(yīng)數(shù)據(jù)。

4.3.2 被試者面部情緒分析量化表

在情緒識(shí)別方面［13］，參考了一些資料［12］，最后選擇在試驗(yàn)開始前，被試者呈現(xiàn)正常情緒狀態(tài)時(shí)進(jìn)行面部表情視頻的拍攝，作為對(duì)照組錄入云網(wǎng)站平臺(tái)，如圖3 所示，該平臺(tái)將對(duì)面部表情的視頻進(jìn)行情緒量化分析處理，并得到被試者面部情緒分析量化表對(duì)照組；在試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，被試者通過(guò)環(huán)境模擬帶入異常情緒，對(duì)被試者進(jìn)行面部表情的視頻拍攝，作為刺激前的視頻數(shù)據(jù)錄入云網(wǎng)站平臺(tái)，該平臺(tái)將對(duì)面部表情的視頻進(jìn)行情緒量化分析處理，并得到被試者面部情緒刺激前數(shù)據(jù)組；在試驗(yàn)結(jié)束后，立即對(duì)被試者進(jìn)行面部表情的視頻拍攝，作為刺激后的視頻數(shù)據(jù)錄入云網(wǎng)站平臺(tái)，該平臺(tái)將對(duì)面部表情的視頻進(jìn)行情緒量化分析處理，并得到被試者面部情緒刺激后數(shù)據(jù)組。

圖3 面部表情分析網(wǎng)站

4.3.3 被試者多種生理信號(hào)數(shù)據(jù)表

在試驗(yàn)準(zhǔn)備開始前，給被試者戴上多種生理信號(hào)傳感器［14］，并連接電腦上的ErgoLAB3.0 軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被試者的脈搏PPG［16］、心電ECG 和呼吸RESP 等 多 項(xiàng) 生 理 信 號(hào)［15］指 標(biāo) 數(shù) 據(jù)， 并 在ErgoLAB3.0軟件中的數(shù)據(jù)分析模塊導(dǎo)出數(shù)據(jù)圖。

5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和結(jié)果分析

5.1 被試者對(duì)情緒調(diào)節(jié)效果的心理指標(biāo)處理

被試者在試驗(yàn)結(jié)束后填寫相關(guān)問(wèn)卷，打分表上限為20 分，總共12 個(gè)問(wèn)題，每個(gè)問(wèn)題4 個(gè)選項(xiàng)，5分，10分，15分，20分。12個(gè)問(wèn)題的得分求均值，該分值就是每名被試者的調(diào)節(jié)效果Pn，m，將試驗(yàn)結(jié)果代入式（1）～（4），可得所有方案的主觀心理數(shù)據(jù)綜合得分。

5.2 被試者面部情緒分析量化指標(biāo)處理

駕駛員帶有異常情緒，在受到精油氣體刺激時(shí)，會(huì)直接導(dǎo)致面部表情發(fā)生變化，通過(guò)網(wǎng)站平臺(tái)進(jìn)行的情緒量化分析，能直接反映駕駛員的異常情緒分布，為興奮、恐懼、憤怒、沮喪4 項(xiàng)異常情緒。30名被試者在試驗(yàn)開始前，分別錄制他們情緒處于正常狀態(tài)下的表情視頻，并進(jìn)行情緒量化分析，作為對(duì)照組的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)Zi，有4 項(xiàng)異常情緒分布，所以（i為1～4的整數(shù)）；拍攝氣體刺激前正處于異常情緒狀態(tài)下的被試者群體的面部表情，并進(jìn)行情緒量化分析，作為試驗(yàn)調(diào)節(jié)前的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)Qi，有4 項(xiàng)異常情緒分布，所以（i為1～4 的整數(shù)）；拍攝氣體刺激后、試驗(yàn)結(jié)束時(shí)被試者群體的面部表情，并進(jìn)行情緒量化分析，作為試驗(yàn)調(diào)節(jié)前的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)Hi，有4 項(xiàng)異常情緒分布，所以（i為1～4 的整數(shù)）。以A 組精油為例，整理的數(shù)據(jù)見表3，將表3 中的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)代入式（5），得到在情緒量化表中計(jì)算到的每名被試者的調(diào)節(jié)分值Ei，見表3。將數(shù)據(jù)代入式（6）～（8），可得所有方案面部情緒量化數(shù)據(jù)的綜合得分，見表4。

水平裂縫，雙側(cè)向差異較小和無(wú)差異，對(duì)于45°裂縫，雙側(cè)向呈“負(fù)差異”，且差異幅度越大，裂縫越發(fā)育，即裂縫的張開度越大，裂縫密度、裂縫孔隙度、裂縫徑向延伸深度越大，雙側(cè)向測(cè)井電阻率比基質(zhì)巖石電阻率下降幅度也越大。

表3 A組情緒量化表

表4 A組情緒量化分析結(jié)果

表5 面部情緒量值分析結(jié)果

5.3 被試者多種生理信號(hào)數(shù)據(jù)指標(biāo)處理

被試者在試驗(yàn)中佩戴的光電容積脈搏傳感器和呼吸傳感器以及心電圖電極片等生理傳感器，將通過(guò)與ErgoLAB3.0 軟件的連接，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)被試者的各項(xiàng)生理指標(biāo)數(shù)據(jù)，并通過(guò)軟件自帶的數(shù)據(jù)圖像處理，生成數(shù)據(jù)圖。

5.4 駕駛員PPG-脈搏數(shù)據(jù)量化表

被試者A-1 的PPG-脈搏原始數(shù)據(jù)如圖4 所示，在軟件ErgoLAB3.0的數(shù)據(jù)分析板塊，按式（10）將數(shù)據(jù)圖換算出S1W1U1，再將該結(jié)果代入式（13）～（15）中，可得所有方案的駕駛員PPG-脈搏數(shù)據(jù)量化表的綜合得分，見表6。

圖4 A-1的PPG-脈搏數(shù)據(jù)

表6 PPG生理數(shù)值分析結(jié)果

5.5 駕駛員ECG-心電數(shù)據(jù)量化表

被試者A-1 的ECG-心電原始數(shù)據(jù)如圖5 所示，在軟件ErgoLAB3.0的數(shù)據(jù)分析板塊，按式（11）將數(shù)據(jù)圖換算出S2W2U2，再將該結(jié)果代入式（13）～（15），可得所有方案的駕駛員ECG-心電數(shù)據(jù)量化表的綜合得分，見表7。

圖5 A-1的ECG-心電數(shù)據(jù)

表7 ECG生理數(shù)值分析結(jié)果

5.6 駕駛員RESP-呼吸數(shù)據(jù)量化表

被試者A-1的RESP-呼吸原始數(shù)據(jù)如圖6所示，在軟件ErgoLAB3.0的數(shù)據(jù)分析板塊，按式（12）將數(shù)據(jù)圖換算出S3W3U3，再將該結(jié)果代入式（13）～（15），可得所有方案的駕駛員RESP-呼吸數(shù)據(jù)量化表的綜合得分，見表8。

圖6 A-1的RESP-呼吸數(shù)據(jù)

表8 RESP生理數(shù)值分析結(jié)果

5.7 綜合數(shù)據(jù)處理的模型驗(yàn)算

將被試者的主觀心理數(shù)據(jù)分析結(jié)果和面部情緒分析數(shù)據(jù)結(jié)果以及各種生理數(shù)據(jù)分析結(jié)果代入式（16），可得所有方案的駕駛員綜合數(shù)據(jù)得分結(jié)果。

5.8 綜合數(shù)據(jù)指標(biāo)的相關(guān)性分析

對(duì)被試者的主觀心理量值Pi，面部情緒分析量值Y i，以及生理數(shù)據(jù)量值Di等8 個(gè)指標(biāo)，進(jìn)行兩兩之間的相對(duì)性分析，并列成相關(guān)性矩陣，見表9。兩組數(shù)據(jù)之間的相關(guān)系數(shù)取值范圍為+1～-1，數(shù)值越趨近于+1，則兩組數(shù)據(jù)越趨近于完全正相關(guān)，數(shù)值越趨近于-1，則兩組數(shù)據(jù)越趨近于完全負(fù)相關(guān)，數(shù)值等于0，則兩組數(shù)據(jù)不相關(guān)。

表9 數(shù)據(jù)間的相關(guān)結(jié)果

由表9 的相關(guān)性分析結(jié)果可知，表中有大量負(fù)數(shù)，且無(wú)規(guī)律，說(shuō)明試驗(yàn)方案不能得到一個(gè)統(tǒng)一的排序結(jié)果，不同的方案對(duì)不同的指標(biāo)所達(dá)成的最好效果是交叉存在的，所以試驗(yàn)結(jié)果不能直接判斷，還需要作后續(xù)相對(duì)貼近度的分析。

5.9 各方案調(diào)節(jié)值與最優(yōu)值的相對(duì)貼近度分析

為了能對(duì)試驗(yàn)所有調(diào)節(jié)方案進(jìn)行更加全面的評(píng)價(jià)選擇，在8 個(gè)不同的指標(biāo)數(shù)據(jù)下分析各個(gè)方案的優(yōu)劣，進(jìn)行相對(duì)貼近度［4］的計(jì)算和分析。

5.9.1 計(jì)算各方案研究指標(biāo)的最優(yōu)值和最劣值

在開展相對(duì)貼近度的計(jì)算之前，還需要先計(jì)算得到一些其他相關(guān)數(shù)據(jù)，首先是各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的最優(yōu)值F+ij和最劣值F-ij，其計(jì)算式分別為：

式中：fi為第i個(gè)研究指標(biāo)數(shù)據(jù)；Xj為第j個(gè)試驗(yàn)調(diào)節(jié)方案。將綜合評(píng)價(jià)結(jié)果數(shù)據(jù)代入式（18）和式（19），可得表10。

表10 數(shù)據(jù)間的相關(guān)結(jié)果

5.9.2 計(jì)算各方案研究指標(biāo)到最優(yōu)值與最劣值的距離

各方案研究指標(biāo)數(shù)據(jù)到最優(yōu)值與最劣值的距離計(jì)算式分別為：

式中：d+ij為第j個(gè)試驗(yàn)調(diào)節(jié)方案，在第i個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)下，與最優(yōu)值的相應(yīng)距離；d-ij為第j個(gè)試驗(yàn)調(diào)節(jié)方案，在第i個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)下，與最劣值的相應(yīng)距離，i＝1，2，…，8，j＝1，2，3。將數(shù)據(jù)表10代入式（20）和式（21），可得表11。

表11 各方案指標(biāo)數(shù)據(jù)到最優(yōu)值與最劣值的距離

5.9.3 計(jì)算研究指標(biāo)與最優(yōu)值的相對(duì)貼近度

求出各個(gè)調(diào)節(jié)試驗(yàn)方案研究指標(biāo)數(shù)據(jù)與最優(yōu)值的相對(duì)貼近度，并整理結(jié)果作為本研究結(jié)論的最終依據(jù)。各方案研究指標(biāo)與最優(yōu)值的相對(duì)貼近度的計(jì)算式為：

式中：Zij∈[0，1]，i＝1，2，3，…，8，j＝1，2，3。將表11 的數(shù)據(jù)代入式（22），可得各方案研究指標(biāo)數(shù)據(jù)與最優(yōu)值的相對(duì)貼近度和排序表，見表12。

表12 指標(biāo)數(shù)據(jù)與最優(yōu)值的貼近度和排序

由表12 可知，試驗(yàn)中方案XA在研究指標(biāo)Y2和Y4上調(diào)節(jié)效果排第一，而在其他指標(biāo)項(xiàng)上成績(jī)幾近于無(wú)，因此，方案XA難以受到被試者群體的心理認(rèn)可，且結(jié)果表明其僅擅長(zhǎng)于調(diào)節(jié)駕駛員處于恐懼和沮喪等低迷的異常情緒。

方案XB在研究指標(biāo)P1和D2上調(diào)節(jié)效果排第1，且在研究指標(biāo)Y1上也取得了不低于0.8 的成績(jī)，因此，方案XB極易受到被試群體的心理認(rèn)可，比較擅長(zhǎng)于調(diào)節(jié)駕駛員處于心率加快、過(guò)于興奮激動(dòng)時(shí)的異常情緒。

方案XC在研究指標(biāo)Y1、Y3、D1和D3上的調(diào)節(jié)效果都排第1，且在研究指標(biāo)P1上也取得了接近0.9的佳績(jī)，因此，方案XC的總體試驗(yàn)效果最好，而且也得到了被試者群體的心理認(rèn)可，容易推廣。

為了更方便觀察和比較，建立雷達(dá)圖，可以直觀地看到不同試驗(yàn)調(diào)節(jié)方案在不同心理指標(biāo)、面部情緒分析指標(biāo)、生理指標(biāo)上的調(diào)節(jié)效果，如圖7所示。

圖7 三項(xiàng)試驗(yàn)方案在各個(gè)指標(biāo)下調(diào)節(jié)效果的雷達(dá)圖

6 結(jié)論

由圖8 可知，薰衣草精油氣體嗅聞方案不僅難以得到被試者群體的心理認(rèn)可，而且試驗(yàn)結(jié)果表明該方案僅擅長(zhǎng)于調(diào)節(jié)駕駛員處于恐懼和沮喪等低迷的異常情緒，此外，由于對(duì)其他指標(biāo)的調(diào)節(jié)效果甚微，尤其是生理指標(biāo)D1、D2、D3都排名最后，所以該方案不僅局限性大，而且可靠性也低。而甜橙精油氣體嗅聞方案最容易得到被試者群體的心理認(rèn)可，而且在面部情緒分析指標(biāo)和生理儀器檢測(cè)指標(biāo)方面也都有個(gè)別良好效果，試驗(yàn)結(jié)果表明，該方案比較擅長(zhǎng)于調(diào)節(jié)駕駛員處于心率加快、過(guò)于興奮激動(dòng)時(shí)的異常情緒。缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)效果單一，依舊有一定局限性，但總體上來(lái)說(shuō)優(yōu)于前方案。沉木香精油氣體嗅聞方案無(wú)論是在被試者群體接受度，還是面部情緒分析指標(biāo)，以及多種生理儀器檢測(cè)指標(biāo)上都具有很好的調(diào)節(jié)效果，排除試驗(yàn)中存在的其他誤差因素，所導(dǎo)致的Y4項(xiàng)指標(biāo)調(diào)節(jié)效果落后，該方案的總體試驗(yàn)效果最好，而且也得到被試群體的心理認(rèn)可，容易推廣。

綜上所述，考慮到試驗(yàn)方案的普及性、全面性和可靠性，經(jīng)過(guò)分析對(duì)比，最優(yōu)方案是沉木香精油氣體嗅聞對(duì)駕駛員異常情緒的調(diào)節(jié)方案。