随着社会经济的发展，交通拥堵、交通事故、环境污染、能源短缺等交通相关问题己成为世界各国面临的共同挑战。无论发达国家还是发展中国家都受到交通安全问题的困扰。各国政府都在交通安全方面投入巨大人力和物力，旨在减少交通事故保证交通安全。其中，采用高科技手段的车辆主动安全方案受到广泛的关注与重视。研究和试验表明：驾驶行为是由驾驶人心理活动和生理状况所决定的。驾驶前对驾驶人的情绪、心理和生理状态进行评估，可以避免交通事故的发生；实时监测和智能评估驾驶人的驾驶行为和驾驶状态，有助于及早发现可能的操作失误，同时提醒驾驶人采取更为合理的驾驶方案；对大量的不同驾驶人的驾驶行为进行记录和统计分析，有助于制定更为合理的交通法律、法规和政策，为国家行政和司法部门事故评判提供依据。

驾驶人在驾驶过程中基本的眼动模式包括注视、眼跳、追随运动等。驾驶人在驾驶过程中为看清某一物体，将眼睛对准对象的活动称为注视。在长时间的注视中，微小的眼动会提高视觉能力。通过对驾驶人注视行为的研究，可以获得驾驶人视敏度下降的线索，提醒驾驶人在长期驾驶中的要进行短暂的休息，尤其对于长途运输驾驶员有重要的意义。

在驾驶过程中驾驶人要经常改变注视点，是靠眼跳动来实现的，使下一步要注视的内容落在视网膜最敏感的区域——中央窝附近，以便清楚地看到想要看到的内容。通常人们感觉不到眼睛的跳动，而是觉得在平滑地运动。眼睛的视线总是先在对象的一部分上停留一段时间，注视以后又跳到另一部分上，再对新的部分进行注视。随着驾驶速度的提高，注视点改变频繁，眼跳加快。

在驾驶过程中驾驶人注视一个物体时，如果头部不动，为了使眼睛总是注视在这个物体上，眼睛就要追随这个对象移动。在追随运动中，眼球运动速度和方向主要是与所注视的物体的速度和方向有关的。但是当注视对象走得过远时，眼球追随到一定程度，就跳动一次，把视线转回到起点，再注视新的对象并继续追随^[25]。

这一点在汽车超车过程中表现得最为明显。通过眼动仪记录的数据分析可知，后车的驾驶人在跟踪前车时，在很远处驾驶人就会注视前车，但视线很快会跳回来，然后又会注视前车，这样循环往复，直到超车成功。

眼睛既是人体获取视觉信息的通道，同时还能反应人的精神状态。疲劳是人体的一种自我调节和保护功能，它的产生与劳动强度、环境、健康程度、情绪和工作绩效有关。疲劳的评定方法主要有两种：第一种是通过眼睛的闭合时间占特定时间的比率（Percent-age of Eyelied Closure，PERCLOS）来确定；另一种是通过瞳孔直径的变化来衡量。目前，在国际上主要是通过第一种方法来衡量人的疲劳程度。PERCLOS也是目前公认的、最有效的精神生理疲劳程度的测量指标。PERCLOS方法有P70、P80和EM三种判定标准，分别表示瞳孔被眼睑纵向遮住70%的时间比率、遮住80%的时间比率及眼睑均方闭合率。研究表明P80与疲劳程度间具有最好的相关性^[26]，一般采用P80作为基于眼动的疲劳检测的判定标准。PERCLOS<0.075时，认为是出于清醒状态；0.075<PERCLOS<0.15时，认为是处于疲劳状态。PERCLOS>0.15时，认为是处于昏睡状态^[27]。在驾驶行为中，驾驶人的疲劳状况与此精神生理疲劳状况很相似。因此，用P80来评价驾驶人的疲劳程度。

但是通过对眼动仪瞳孔模块输出视频的图像处理，也可以有效地得到驾驶员的疲劳状态。当一个人在充分休息之后，其瞳孔直径最大；随着人疲劳的增加，瞳孔直径变小；当人处于昏睡状态时，瞳孔直径最小，如图9.10所示。根据瞳孔大小可判定驾驶人所处状态——驾驶人处于清醒状态、驾驶人已经处于疲劳状态、驾驶人处于昏睡状态。因此，可以从分析瞳孔直径的变化来研究驾驶人的疲劳程度。可以通过实时监控驾驶人的瞳孔变化，来提醒驾驶人是否已经疲劳，要提高行车安全^[28]。

图9.10 不同状态下的眼动形态

人的因素是交通系统各构成因素中最不稳定的因素之一，也是造成汽车交通事故的主要原因。有人认为，驾驶人必须对行车中的各种信息进行及时筛选，高速度地处理信息，选择重要的信息进行反应^[29，30]。不同年龄驾驶人存在程度不同的不良注视模式，而通过训练能够成功地改进驾驶人的视觉搜索模式。眼动分析法是对驾驶人视觉特征进行研究的重要方法，它通过分析驾驶人在驾驶过程中每一时刻的眼动数据来揭示人的心理活动。这种信息对于深入分析驾驶人的注视特点、改善其注视模式具有重要作用。国外早在20世纪60代已经开始通过眼动分析法对驾驶人进行研究，目前该领域已成为热点^[29]。

不同路况下驾驶行为的眼动研究

1.弯道行驶时的眼动研究

有研究人员考察了在弯道行驶中的眼动模式。结果发现在弯道行驶时，驾驶人可以从道路视像的两个部分获得视觉信息，以便在弯道内驾驶时保持正确的位置。第一部分在驾驶人前方0.75～1.00弧秒处，它被用于前瞻性机制，保证驾驶人看到路的转弯处。另一部分在驾驶人前方0.5弧秒（弧度单位）处，它被用于反馈机制，保证汽车行驶在路的中间，而不碰到边沿。不管是熟练的驾驶人还是不熟练的驾驶人，都表现出了反馈机制。而熟练的驾驶人更多地表现出前瞻性机制^[29，31]。

2.改换车道时的眼动研究(www.daowen.com)

有研究人员考察了驾驶人在高速公路上行驶时改换车道时的眼动模式，结果发现，一旦开始改道驾驶人就会将注视的焦点从原车道转移到目标车道上。但是从左向右改道和从右向左改道时的眼动模式还存在一些差异。在从右向左改道时，在改道前，驾驶人的注视点多停留在原车道上；准备改道时对原车道的注视时间减少，对目标车道和反光镜的注视时间增多。从左向右改道时，改道前驾驶员的注视点在原车道和目标车道上的停留时间基本相等；准备改道时，对原车道的注视时间减少，对目标道和反光镜的注视时间增多。一旦开始改道对反光镜的注视减少，对原车道和目标道的注视时间基本不变，对目标车道的注视时间较多^[29，32]。

3.复杂路况下驾驶时的眼动研究

大量研究表明：当路况变得复杂时，驾驶人的注视次数增多，注视时间增加。在Chap-man和Underwood的研究^[33]中，选取熟练和不熟练的驾驶人作为被测试者，通过视线追踪设备记录他们在看危险路况录像时的眼动。结果发现，不同类型场景中的眼动存在差异。在农村场景中，被测试者报告出的危险事件少，平均注视持续时间长。在城市的场景中，两组被测试者都报告了更多的危险事件，平均注视持续时间较短。Hella等的研究发现其他车辆的临近也会影响驾驶人的视觉搜索策略^[29，34]。

4.驾驶经验对驾驶人眼动特征的影响

驾驶经验对驾驶行为有重要的影响，在考察驾驶经验对眼动影响的这类实验研究中，使用最多的是“新手-专家范式”。这种范式就是要求新驾驶人和经验丰富的驾驶人完成同一项任务，然后考察和研究他们在完成这一任务时所表现出来的差异。

一项经典实验研究（Mrouant与Rockwell，1972年）中，比较新驾驶人和老驾驶人开车时的眼动模式^[35]。研究中，被测试者为6名新驾驶人和4名经验丰富的老驾驶人。实验时，要求他们在居民区附近的道路和一条高速公路上开车，同时记录眼动。结果表明，新驾驶人在驾驶时，注视范围比老驾驶人小；新驾驶人在驾驶汽车时，紧盯前方的车辆，并对车辆右侧注视较多；新驾驶人对后视镜注视较少，而老驾驶人则注视多；在高速公路行车时，新驾驶人常出现追随眼动，而老驾驶人只进行注视，无追随眼动发生。

Miltenburg等人的研究（1990年）是让驾驶人看6段交通场景的录像^[36]。结果表明，经验丰富组比一般经验组的注视持续时间短，一般经验组比新手组的注视持续时间短。The_- euses的研究（1996年）发现^[37]，有经验的驾驶人会把视线直接指向那些容易出现危险刺激的位置^[29]。

5.性格特征对驾驶人眼动的影响

性格是指人对现实的态度和行为方式中的比较稳定的具有核心意义的心理特征。有研究发现，性格特征对驾驶行为有一定的影响^[34]。Shinar等人研究了场依存型与驾驶员视觉搜索之间的关系^[35]。通过镶嵌图形测验筛选出场依存型的被测试者，要求他们在模拟条件下进行驾驶，记录其眼动情况。结果表明，场依存型被测试者的视觉搜索效率较低，他们将注视范围局限在较小的区域内；当视觉刺激变化时，场依存型被试需要更多的时间加工视觉信息。

6.年龄对驾驶人眼动的影响

Ho等人研究（2001年）了年龄因素在对道路上的交通标志物进行视觉搜索中的影响。在视觉搜索任务中，要求被测试者在一个场景中搜索该交通标志。结果表明，老年人与青年人相比，前者准确性较低、反应较慢、注视次数较多、注视时间较长；当场景中的干扰物增多或照明度降低时，年龄造成的差异更加明显。研究者建议在道路上应该考虑减少那些引人注目的标志物（如广告牌等）的数量，将那些对安全起重要作用的标志做得更醒目一些^[29，36]。

7.酒精和大麻对驾驶人眼动的影响

Lamors与Ramerkers的研究发现服用少量的大麻或酒精对驾驶水平较高的被测试者的视觉搜索行为和驾驶熟练性没有影响。但是如果两者共同服用时，即使少量，也会使被测试者在通过十字路口时对从旁边道路上驶来的汽车和行人的注意比平时减少3%。而且这种影响对女性被试来说尤为明显（搜索到的刺激减少了7%）^[37]。