基于駕駛體驗的AR眼鏡視覺設計的思考

鄭俊暉，時瑞浩

【摘? 要】 為提高汽車駕駛安全，引入汽車智能化和網聯化，推動車載信息娛樂系統往更人性化和易用的方向發展，要針對其在實際應用中信息管理復雜性及其對駕駛員駕駛安全的影響，加強對AR技術的應用，構建一種新型的信息交互方式，使其與真實的駕駛場景疊加，為駕駛員帶來良好駕駛體驗的同時，輔助駕駛行為。文章結合車載信息系統和基于眼部追蹤的增強現實技術，圍繞改善和增強駕駛體驗對其視覺設計展開分析，以供參考。

【關鍵詞】 駕駛體驗；車載AR；車載VR；視覺設計；智能網聯零部件

隨著汽車產業的現代化發展，車載信息娛樂系統已經成為車輛的標準化配置的重要內容之一，雖然可以使駕駛員獲得更豐富的駕駛體驗，但同時還會在駕駛過程中導致其有限的認知資源被占用，影響駕駛體驗與駕駛安全性。對此，在AR眼鏡的基礎上，可展現其視覺追蹤技術的優勢，調整視覺設計，增強駕駛體驗。

一、車載信息系統和增強現實技術

車載信息娛樂系統以汽車駕駛系統為基礎，融合以通信技術和互聯網為代表的信息技術，推動汽車行業數字化、信息化發展。隨著車載信息系統的不斷發展，使其逐步實現汽車內部、車輛之間、汽車與其他信息載體的多維信息交互模式。這種具備多元化功能的車載信息系統使得駕駛員在完成主駕駛任務的同時，還會出現與駕駛無直接關聯或不相關的駕駛任務，導致駕駛員的認知資源被占用，增加車載信息系統復雜性的同時，還會使其駕駛風險大幅提升。

基于駕駛任務的復雜性，為改善駕駛員的駕駛體驗，在視覺輔助安全駕駛技術中可結合駕駛員在獲取車輛與交通道路信息期間對其視覺資源、動作資源、認知資源的占用，以虛擬現實為基礎，加強對增強現實技術的應用，在真實的駕駛場景中疊加地圖、路況、行人等非幾何信息，在不切斷真實駕駛場景的情況下實現各種信息的實時交互，對汽車輔助駕駛與優化駕駛體驗產生積極影響。眼球追蹤技術作為AR眼鏡中的一項關鍵性技術，一般普遍采用全局渲染，但這種方式與人類焦點視線的觀看方式不符，因此，AR眼鏡中應用眼球追蹤技術實現注視點渲染，通過布局渲染的方式實施注視點渲染，通過對人員視覺焦點的捕捉，創造更加自然的景深環境，減少應用VR眼鏡過程中產生的眩暈感，使人們獲得與真實人眼相同的體驗。基于VR眼鏡中眼球追蹤技術對視覺焦點的捕捉，在視覺設計中優先計算并渲染人員注視的部分，降低硬件計算負擔，同時利用適應人眼完成遠近場景切換，使其駕駛體驗得到改善與增強。

二、AR眼鏡在駕駛體驗下的視覺設計

（一）交互界面顯示

為輔助駕駛員完成主駕駛任務，同時改善駕駛體驗，在AR眼鏡的視覺設計中要結合汽車信息顯示的需求，加強人機交互界面視覺顯示的數字顯示，以平視顯示為基礎，加強對增強顯示技術的應用達到良好的用戶體驗。針對現階段車載信息系統復雜性過高對駕駛體驗產生的不利影響，在交互界面顯示的設計過程中，要深入分析視覺設計的信息組織，結合各種危險駕駛情境下對汽車人機交互界面的信息需求，確保其視覺現實設計既不會對正常駕駛造成干擾，還要保證信息提供的完整性。

在通常情況下，可將汽車人機交互界面顯示的信息組織分為情境與狀態兩種類型。在情境信息組織中，利用增強現實技術與平視顯示技術將駕駛操作的各類信息與當前駕駛情境的相關信息呈現出來，為駕駛員提供信息提醒和駕駛輔助，避免其在瀏覽各類信息時出現視野偏離的問題。例如，在交互界面顯示的情境信息組織中同步顯示駕駛過程中的道路導航、安全警示等重要信息以及音量調節等其他各類情境信息。在狀態信息組織中，往往要結合車輛在行駛過程中各種行車數據、車外信息和其他駕駛娛樂信息等各種狀態信息，在某一固定區域將這些復雜信息呈現出來，防止干擾駕駛視野，產生不良駕駛體驗。在人機交互界面顯示中可在主區域設置車速等各種直接影響駕駛狀態的信息，并使用戶結合自身實際需求對其他各類信息的顯示進行自定義。

在基于駕駛體驗的AR眼鏡視覺設計中，要保證以主駕駛任務為核心，在不對其產生任何干擾的前提下嚴格把控視覺顯示信息內容與數量，通過文字向圖形的轉化呈現直觀的信息。與此同時，為獲得更加舒適自然的人機交互體驗，在眼球追蹤技術的基礎上，還要使其具備手勢跟蹤、語音控制、觸覺反饋等多種交互形式，用眼動代替點擊，通過轉動眼球就能實現對顯示內容的調整與控制，利用識別性、理解性的視覺顯示信息，為駕駛員帶來良好的駕駛體驗。

（二）挖掘用戶需求

由于汽車駕駛過程中可能面臨各種各樣的駕駛情境，且在各種因素的影響下駕駛情境還會發生不斷變化，為確保AR眼鏡視覺設計可以滿足駕駛情境下的不同需求，還要結合不同場景下對應的人機交互方式，以駕駛情境作為優化駕駛操作與改善駕駛體驗的關鍵性要素。結合汽車駕駛過程中可能面臨的各種危險情境在人機交互界面設計中篩選其中與當下駕駛行為相關的關鍵性情境，保證視覺設計的科學性。為提高用戶需求挖掘效率，在分析駕駛情境期間還要篩選具有代表性的用戶，掌握不同群體的駕駛信息，確保用戶駕駛情景分析與用戶需求挖掘的有效性。

根據駕駛人員的經驗將其分為1年以下新手用戶、1～10年中間用戶和10年以上專家用戶三種類型作為分析目標，特別是中間用戶基本覆蓋了日常生活中大多數的駕駛群體，因此可以結合這三種典型用戶的基礎情況展開深入分析。從駕駛情境的角度出發，三種群體面臨的問題與需求存在一定差異。對新手用戶而言，主要包含雨雪天氣視野差、交通信號燈變色車距感知不足、交叉路口路況復雜和車輛檔位調整不熟練等危險情境。針對這些情況對人機交互界面的視覺設計也提出相應需求，希望視覺界面可以在視野不佳的情境下提前預警車輛、人員等危險信息；在前方車輛減速或停止時提示與前車的安全車距、在路況復雜的交叉路口等場景下警示周圍危險障礙物與運動軌跡、在車輛檔位調整中自動反饋檔位信息。對中間用戶而言主要包含高速公路中視覺疲勞、行車接聽電話中注意力分散、導航信息與實際道路出現偏差、超車過程中突然出現行人等危險情境。對此，對基于駕駛體驗的AR眼鏡視覺設計也提出相關需求，希望系統可以在高速公路駕駛情境下設置防疲勞提醒功能；在駕駛員注意力不集中的情境下警示車道偏離信息；在導航信息有誤的情境下直接與真實駕駛道路匹配重新規劃行車道路；在超車或相關情境下自動警示前方被遮擋的非機動車輛、行人等各類危險障礙物。對專家用戶而言主要涉及雨雪天氣、夜間等視野受限的情境下出現的交通混亂、視覺錯覺、強光刺激等問題情境，需要系統可以增強對各類危險信息的預警和對前方車輛與行人軌跡和狀態的提示。

結合三類用戶在駕駛過程中涉及的危險情境，為使其獲得更好的駕駛體驗，在AR眼鏡的視覺設計中還充分挖掘用戶需求，綜合考慮不同環境與任務下的駕駛情境，結合大霧、雨雪等惡劣天氣與夜間對駕駛員視線的影響、各種復雜道路環境下對駕駛員身心狀態與駕駛操作的影響、駕駛過程中導航、音樂、電話等各類操作任務對其注意力的影響，將人機交互界面的信息顯示分為行車信息、安全警示、導航信息、娛樂信息四個模塊，完善各模塊提示、探測、警示、接聽電話、音樂播放等功能，幫助駕駛員快速掌握潛在危險信息，有更充足的時間作出反應，避免因導航、音樂、電話等操作導致其駕駛分析，影響其駕駛視野與駕駛安全，為其帶來更優質的駕駛體驗。

（三）科學色彩設計

考慮到用戶的駕駛體驗，在視覺設計中還要注重系統界面各類信息顯示的視覺傳達效果，結合視覺組織與感受，以用戶最佳體驗為導向，采用更高的視覺設計形式將各類信息內容呈現出來。由于該AR眼鏡視覺輔助系統的信息顯示與用戶駕駛行為和駕駛情境等存在密切聯系，因此，除了眼球追蹤技術外，還要結合各類駕駛情境考慮背景、光照等因素的影響，對信息顯示界面視覺元素的顯示方式與色彩進行科學設計。一方面，以眼球追蹤技術為基礎，精確追蹤用戶眼動注視方向，通過眨眼、凝視等方式完成界面控制操作，結合人員追蹤數據的實時計算，對視覺界面的整體畫面進行調整，保證其駕駛體驗的舒適性。另一方面，針對各類危險情境與系統警示功能，為確保駕駛員對相關信息獲取的清晰性，還要注重對其各類警示信息顯示色彩的調整，選用可視性高的色彩結合普通信息指示與危險信息提醒，選用藍底白圖作為交通知識信息的主要色彩搭配，應用紅黃兩色作為警示信息的主要色彩，便于用戶區分信息類型，快速掌握相應的駕駛信息并作出反應，降低其駕駛過程中獲取各類信息的難度。

（四）構建信息模塊

信息模塊作為視覺輔助駕駛系統的核心，也是視覺設計中的重點內容，在該模塊的構建過程中，設計人員要在界面中合理布局同類信息，保證同一界面下信息分布的關聯性與設置位置的合理性。在該系統的視覺設計中主要涉及情境信息與狀態信息兩類顯示信息類型，其中前者會隨著駕駛情境和駕駛過程的變化對其信息顯示內容作出適當調整，而后者通常并不會發生相應改變，在界面整體中相對固定的區域內顯示車輛行駛過程中需要的基本信息與警示信息，通常此類狀態信息在整個信息模塊顯示界面的左下側相對固定的區域，避免干擾駕駛員的視野通暢。

結合人眼視區在靜止、直視狀態下的大小以及隨著車輛行駛速度的提升其雙眼視區大小的變化，應用AR眼鏡視覺設計的信息模塊，結合行車實時情境的變化，確保該模塊下彎道警示、前車警示、行人警示等各類信息顯示的完整性、全面性，結合駕駛過程中實際的道路狀況、駕駛環境等，應用增強現實技術使該系統信息模塊的顯示內容實現自動調整與更新，在特定的情境下顯示相應的信息內容，全面感知行車過程中的各類信息，在不影響駕駛員正常駕駛的基礎上，為其提供信息警示與駕駛輔助功能，達到改善駕駛體驗的目的。

（五）界面視覺顯示

基于虛擬現實技術的增強現實技術具有顯著的人機交互優勢，在AR眼鏡視覺設計中以改善人員行車駕駛體驗為核心，根據實際情境利用計算機生成虛擬對象，構建虛擬結構的增強現實場景，通過界面視覺顯示幫助駕駛員全面掌握相關信息，滿足其駕駛過程中認識負荷與駕駛分心的現實要求。在界面視覺顯示的設計中要遵循優先級原則，對同一時間各類信息顯示的先后順序、圖標大小、色彩明度進行合理控制，以簡單明了的界面視覺設計保證駕駛員視覺獲取信息的高效性。另外，在界面視覺設計中還要從用戶駕駛體驗的實際情況出發，綜合考慮視野條件、天氣環境等相關因素，采用易于理解的圖形與文字和適宜的大小比例，減輕駕駛員的認知負荷，并通過對界面各類視覺符合亮度與色彩的區分保證其警示效果。在狀態信息界面的視覺設計中，可將其劃分為基本行車信息、警示信息、導航與娛樂信息三個板塊，結合駕駛員的實際需求對其后兩者是否出現及其顯示的符號內容進行自動調整。在情境狀態界面的視覺設計中，可將其劃分為行人防碰撞警示、前車防碰撞警示、十字路口防側撞警示和導航指示四個板塊，針對不同的駕駛情境，自動檢測行駛車輛與其他車輛、行人、道路等危險情境，為駕駛員作出反應提供更多時間，保障其駕駛安全。

三、方案應用效果評估

結合當前駕駛員在傳統駕駛模式下的駕駛現狀，可以發現其很難通過視覺快速獲取各類信息，并且對危險感知能力相對較差。在基于駕駛體驗的AR眼鏡視覺設計中可從駕駛者在該系統應用過程中的眼動數據與危險反應時間的數據信息發揮其獨特優勢。在視覺特征眼動數據分析中利用該視覺輔助駕駛系統可以使其在視覺受限的危險情境下快速發現危險問題、有效處理危險信息，將其感知危險情境的認知負荷。在危險反應能力分析中從其感知時間與決策時間中可以看出，利用該系統可以幫助駕駛者縮短感知時間，對危險情境快速作出反應，特別是在各類危險情境下可以顯著增強人員的駕駛體驗。

四、結語

綜上所述，結合當前人員在汽車駕駛體驗中視覺疲勞、視覺錯誤、駕駛分心、危險情境應對困難等問題，利用增強現實技術完成基于駕駛體驗的視覺設計，將其融入現有車載信息系統中，通過界面設計與功能模塊構建使其滿足駕駛用戶對不同駕駛情景提出的多樣化需求，充分發揮其對安全駕駛的輔助作用，改善其駕駛體驗。

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