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基于自然驾驶场景的驾驶员主观风险认知数据集

2025-05-10 12:56
2、RISEE数据集构建步骤

研究通过自然驾驶数据采集、自然驾驶场景重建以及驾驶员风险认知和眼动信息采集三个步骤,构建RISEE数据集。

2.1 基于无人机航拍的自然驾驶数据采集

为了覆盖尽可能多的高交互场景,选择高速公路的匝道汇入段作为采集自然驾驶数据的位置。该路段位于上海市G50沪渝高速公路嘉松中路的入口处,包括主路上的两条车道和匝道上的一条加速车道,如图3所示。

一架DJI Mavic 2 Pro无人机被部署在300米高空进行数据采集。采集完成后,首先使用ArcMap识别车道信息并将其转换为OpenDrive格式。然后,采用YOLOv5进行车辆检测,提取车辆轨迹信息(包括位置、方向、速度和加速度等),并以csv格式存储

重播 

图3 无人机航拍自然驾驶场景

2.2 基于SimOne的高交互自然驾驶场景重建

通过仿真软件SimOne重建自然驾驶场景,依据自车类型的不同,分别重建了轿车和卡车驾驶员视角的视频。所有视频中均包含驾驶员视角的前视图、左视图和右视图,各视图的相机广角均被设置为60°,能正确匹配驾驶员视野范围,如图4所示。

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图4 驾驶员第一视角视频(上图为卡车视角,下图为轿车视角)

在仿真软件重建场景的基础上,专门进行了额外的视觉优化。针对车辆外部环境,添加了丰富的交通基础设施作为背景,包括有护栏、广告牌、交通标志牌和监控摄像头等;针对车辆内部,着重渲染仪表盘和两侧后视镜,给被试者提供真实的乘车体验。考虑到真实交通场景中的环境声也会影响被试者风险认知,还基于SumoSound,根据车辆间的相对位置及速度关系生成立体环境声。

上述优化措施确保了生成的场景重建视频,能为被试者提供身临其境的乘车体验。

2.3 基于驾驶模拟器的风险认知及眼动信息采集

实验被试者覆盖了不同的年龄段,具有不同的驾驶经验、驾驶频率和驾驶能力。实验过程中被试者被要求坐在驾驶模拟器中,观看视频,对各场景的行驶风险进行评估打分,并通过佩戴头戴式眼动仪实时采集其眼动数据,如图5所示。

将179个场景分为10组,每组包含有17到18个场景。为避免因疲劳而造成评估失误,实验中每个被试者都只被分配观看两组场景。上述设置确保每个场景会被至少20名不同的被试者观看评估。每次观看完一个场景的视频后,被试者会立即在五点李克特量表上反馈其对该场景的主观风险评分。量表范围为从1到5的评分值,对应风险极低、较低、一般、较高和极高的5个等级。

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图5 风险认知及眼动信息采集方式

实验中部分被试者评估一致性差,为避免其影响到数据质量,剔除了相关的数据。方法是,在每组场景中,都会插入两个相同的场景且事先不告知被试者。若被试者对相同场景的主观风险评分不一致,且相差超过1,就判定被试者评估一致性较差,其在该场景组下的所有评估数据均被记为无效。另外,因眼动设备在实验过程中存在掉线、卡顿和时间戳不准确等问题,部分眼动数据也被记为无效。

最终,在剔除无效实验数据后,RISEE数据集中共保留101名被试者的3567条主观风险评估以及2045条高质量眼动数据(1名被试者的相关数据因评估一致性差而被舍弃)


3、示例:场景主客观行驶风险分析

基于RISEE数据集,进一步探索了主客观行驶风险之间的关系。其中,主观行驶风险被定义为不同被试者对同一场景主观风险评分的均值;客观行驶风险被定义为每个场景的最小TTC值(碰撞时间指标,值越小代表风险越高)或最大DNDA值[8](基于可行驶区域的归一化风险评估指标,值越大代表风险越高,0代表无风险,大于0.5代表高风险,1代表已碰撞)。

各场景的主客观行驶风险的频率分布如图6~8所示。为了更好地可视化风险的分布,应用核密度估计(KDE)生成概率密度曲线。主客观行驶风险的分布间存在着显著的差异:客观行驶风险完全是基于车辆运动状态进行评估的,大多处于中低水平;主观行驶风险则考虑了更多因素(如车辆过于接近护栏或其他车辆的变道意图等),这导致更高的认知风险,集中在中等水平。

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图6 行驶场景的TTC值分布图

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图7 行驶场景的DNDA值分布图

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图8 行驶场景的主观行驶风险分布图

来源:同济智能汽车研究所

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