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路灯配光对汽车驾驶员视觉的影响

2020-05-13 23:17:41·  来源：IFAL  
　
编译：井硕 张小月指导：林燕丹01、序言随着LED技术的快速发展，LED路灯的应用日益广泛。在之前的研究中，很少将驾驶员的视觉舒适度和路灯的配光进行关联，但是
编译：井硕 张小月
指导：林燕丹
 
01、序言
随着LED技术的快速发展，LED路灯的应用日益广泛。在之前的研究中，很少将驾驶员的视觉舒适度和路灯的配光进行关联，但是它确实是影响驾驶员视觉舒适度的不利因素之一，尤其是在夜间驾驶过程中。因此，我们选择了一条LED光源照明的道路进行实验，这项实验的研究结果可以作为提高道路照明质量的参考，从而改善汽车驾驶员的驾驶安全性。
 
02、实验设计
 
本实验以视觉舒适度和视觉干扰的角度，对LED路灯光强分布对汽车驾驶员主观视觉感知的影响进行研究。
 
自变量为自定义参数，即垂直眼位照度波动动态范围（DR），其定义为：驾驶员眼位垂直照度（Ev）最大值与最小值的比值。DR设置了4个等级，分别为14.8（A）、100（B）、239（C）和447（D），在实验过程中，可以通过带有波形发生器的可调光LED光源实现。
因变量为被试的主观评价结果。在不同DR等级的照明光环境中，被试需要回答两个问题，问题的内容如下：
  • 请评价您在该照明场景中的视觉舒适度（1：非常不舒服；4：中立；7：非常舒服）
  • 请评价您在该照明场景中视觉干扰感知的程度（1：非常严重；4：中立；7：完全没有）
实验被试为32人，其中15名男性，17名女性，平均年龄为30.8，标准差为11.8。被试的颜色识别能力与视力均正常。
实验在暗室中进行，天花板和墙壁均涂成黑色，用以模拟夜晚的场景。实验设置主要包括两个设备，分别为：投影屏幕和可调光LED光源。通过虚拟现实软件可以在投影屏幕上播放光型可变的道路照明视频，可以使被试感受到沉浸式的夜晚驾驶感受。可调光LED光源受波形发生器和电源的控制，用以模拟波动光，该波动光会引起被试眼位垂直照度的波动。可调光LED光源安装于被试头顶上方视线之外的区域，出光面正对被试，避免在被试眼位形成不舒适眩光。实验设置示意图如图1所示，真实的实验场景如图2所示。
图1 实验设置示意图图2 真实实验场景图
 
 
实验中32名被试被分为4组，每组被试眼位垂直照度变化顺序均不同，场景设置按照拉丁方排列方式设计。
每次实验邀请一名被试参加。首先，请被试在实验同意书上签字，并进行10分钟暗适应，在暗适应的过程中主试向被试介绍实验目的和试验过程；然后，进行练习，使被试熟悉实验过程，做好实验准备；最后，正式开始实验。被试需要在不同场景中对视觉舒适度和受干扰程度进行评分。对语义表达表中被试的评分进行记录和分析。
 
03、结果与讨论
本实验使用专业统计软件“IBM SPSS Statistics 20”进行数据分析，通过以下段落对视觉舒适度和受干扰程度进行了分析。
32名被试的评分结果汇总情况如下图3所示。
 
图3 实验评分结果图
A.视觉舒适度
4个DR水平下被试的评分结果如下图4所示，分析结果如下表Ⅰ和表Ⅱ所示。
数据分析采用方差分析法。被试评分作为因变量，性别和DR值作为固定值。结果显示：不同性别的被试之间没有显著差异（F=0.000，Sig.=0.990）；当DR值变化时存在显著差异（F=14.426，Sig.=0.000<0.05）。
得到的一般结论如下：
  • 由于视觉刺激的波动，DR值的差异确实会对被试视觉产生影响。就被试主观评价的平均值而言，按升序排列依次为D、C、B、A，这就意味着光束A具有最高的视觉舒适度，光束D具有最差的视觉舒适度。同时，根据SPSS分析结果表明，光束A和光束B，光束C和光束D之间无显著差异。而AB组和CD组之间却存在显着差异。
  • 男性与女性之间无显著差异。
 
图4 实验结果
表Ⅰ 多因素对比分析
 
表Ⅱ 不同光源评价结果分析
 
B.受干扰程度
受干扰程度采用了相同的分析方法，4个动态范围的主观评价结果如图5所示。SPSS分析结果如下表Ⅲ和表Ⅳ所示。
在数据分析过程中，我们将被试的主观评价结果作为因变量，将性别和动态范围作为自变量。结果表明，不同性别之间仍然没有显著差异（F=0.175，Sig.=0.676），而当DR值变化时，发现存在显著差异（F=14.426，Sig.=0.000<0.05）。可以得出以下一般结论：
•动态范围的差异确实会影响对干扰程度的感知，结果与A相似。既（D
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