浏览文章

iMotions推动ADAS和主动安全系统人机界面发展

iMotions利用神经科学与人工智能驱动的分析工具,增强了车载系统人机界面的追踪、评估和设计。

随着车辆安全和信息娱乐功能的不断增强,对现代商用车和工业车辆的车载人机界面(HMI)的评估也变得越来越重要。除了新技术的复杂性增加了驾驶员的学习难度之外,与先进驾驶辅助系统(ADAS)之间的交互也会增加驾驶员的认知负担并分散其注意力,无论是乘用车还是商用车都如此。

随着车辆自动化程度的不断提升,许多客户开始使用生物传感器技术来监测驾驶员的注意力以及各种系统和界面的影响。基于神经科学原理和AI技术,研发人员正在利用眼动追踪、面部表情和心率等数据设计出更有效的系统和界面,从而确保驾驶体验因自动化技术的进步得到改善,而非变得更糟糕。

车辆设计中的人机界面系统集成正在迅猛发展,并重点关注改善用户与车辆的交互体验。只有深刻理解人因工程,才能打造出安全、高效及易于操作的驾驶体验。iMotions和SmartEye等公司正在利用行为研究和眼动追踪技术引领全新的人机界面设计理念。

神经科学在人机界面设计中的作用
交通系统人机界面的设计必须考虑人为因素,只有这样才能使设计适应人类驾驶员的能力和局限性。具体而言,研究人员需要借助人体工学设计、认知心理学及用户体验(UX)研究,开发出易操作、安全且直观的人机界面。
人因研究的最终目的是打造出适应人类行为及其认知过程的系统,从而减少出错并提高易操作性。神经科学的进步极大地改善了人机界面的跟踪、评估和设计方法,从基于面对面交流的传统方法发展为基于神经科学的复杂技术。
研发人机界面的现代技术包括基于摄像头的眼动仪(如SmartEye Pro)、AI驱动的面部表情分析工具(如Affdex),以及皮肤电反应和心电图(ECG)等之前仅用于实验室的技术。这些工具现在被用于商业人机界面应用的开发,在改善系统设计上展现出了较强的相关性和实用性。
车辆人机界面的设计必须考虑到驾驶员的认知负荷,即工作记忆所需的脑力活动。人因专家的目标是设计出能够简化信息处理的界面,通过减轻驾驶员的认知负荷,使其避免陷入困惑和潜在危险。为此,人机界面的设计需要通过有条理地组织信息,最大程度降低复杂性,并使用视觉和交互层级来突出对用户最重要的功能。
例如,空调、音乐和巡航控制等非必要的控件可设计在方向盘上,避免驾驶员在使用这些功能时令视线离开道路。此外,还应对添加到仪表板上新功能的位置精心规划。iMotions软件有助于测量驾驶员在与这些工具进行交互时将视线从道路上转移开的时间。
优化以用户为中心的设计
人体工学主要关注用户与车内环境的物理交互,因此在人机界面设计中起到了至关重要的作用。例如,精心规划控件和显示屏的位置可以确保其易于操作并提供充分的反馈。良好的人体工学设计能够提高用户的驾乘舒适度和操作效率,并减少其承受的压力、出错和发生事故的概率。为了满足多样化的用户需求,人体工学设计往往需要经过复杂的评估,该评估传统上是通过迭代测试或焦点小组访谈完成的。

人体工学的核心在于以用户为中心的设计方法,即根据初始阶段的用户反馈设计出直观且令人满意的界面。该方法使用生物传感器实时记录用户的具体反应,从而克服了传统设计方法中用户反馈偏颇和不充分的问题。通过捕获这些即时反应,开发人员能够识别出区分有效设计和无效设计,从而设计出更易于操作且更重视用户体验的系统。

人机界面设计中的人为因素不仅涉及认知和物理方面,还涉及界面对用户的情绪和心理影响。其中包括通过理解设计元素如何影响用户的情绪和压力水平,从而设计出与用户建立积极情绪联系的界面,例如,利用颜色、形状和纹理影响用户对系统的感知和情绪反应。驾驶员面部表情监测、心电图和肌肉张力等工具可以为设计人员提供宝贵的信息,助其理解驾驶员和乘客对车内环境的反应。一旦确定了形式和功能上影响驾驶员的各种因素,便能对车内环境进行改善。

在人机界面设计中,安全是第一位的。其中,人因专业知识对于减少错误和事故至关重要。这要求开发人员设计出直观、可预测且能够容忍用户出错的界面。界面的易操作性也必须得到重视,必须确保不同能力水平的驾驶员(包括残疾人)都能够操作界面。
除此之外,此前用于评估用户反应的工具现在也被用于驾驶员监控系统的开发。这些系统能够检测驾驶员的困倦或分心等状态,从而助其纠正危险驾驶行为,提高驾驶安全性。卡车和汽车公司正在加强这些技术的使用,以集成提高整体驾驶安全性的人在回路(human-in-the-loop)系统。
情绪分析与高级眼动追踪
iMotions致力于将情绪分析融入到人机界面的设计过程中。这种方法旨在通过先进的传感器技术捕获眼球运动、面部表情和生理反应数据,并据此实时了解驾驶员的情绪和认知状态。这种数据驱动的方法能够助力设计师识别驾驶员与各种人机界面元素交互的方式,发现导致驾驶员认知过载,分心或产生压力的区域。
通过使用这种技术,汽车设计师便可以在人机界面系统的布局、复杂性和功能问题上做出合理的决策。例如,研究驾驶员的注视模式可为设计师优化仪表板重要信息的布局提供参考,确保驾驶员在获得所需信息的同时保持对路面的注意力。同理,监测驾驶员在和信息娱乐系统交互期间的生理反应有助于设计出减少用户认知压力的人机界面。

在模拟器中集成iMotions情绪分析和生物识别传感技术能够帮助设计师深入了解驾驶员的认知负荷、情绪状态和生理反应。iMotions软件采用了各种生物评估方法来研究驾驶员在模拟过程中对不同人机界面元素的反应,包括眼球运动、面部表情、心率变化和EEG(脑电图)。这些实时数据丰富了设计师对驾驶员行为的理解,助其确定人机界面设计中的哪些方面可以提高易用性,哪些会造成用户困惑。

iMotions还与荷兰模拟器制造商Cruden开展合作,以进一步加强上述流程并加快人机界面的评估与调整。密歇根大学迪尔本分校的驾驶模拟器实验室就积极采用这种方法,以增强人机界面与人类能力的匹配性。

由多摄像头Smart Eye Pro系统提供的先进眼动追踪技术使人机界面设计师和研究人员能够准确地监测驾驶员对车辆内部各区域的关注点和注视时长。该系统还展示了驾驶员如何通过3D线框建模与座舱进行交互,同时不会因可穿戴设备分散注意力。该技术有利于开发自适应人机界面系统——能够根据驾驶员的关注点进行动态调整的系统。

通过结合使用情绪分析和眼动追踪技术,以及Cruden公司的先进模拟器系统,设计师可增强对驾驶员身体和情绪状态的理解。这些技术的潜在协同作用蕴含着促进未来车载人机界面设计发展的巨大潜能。

本文由 iMotions技术合作经理兼高级神经科学产品专家Nam Nguyen撰写,并向SAE投稿。

 

更多文章

SAE 2015全球航空技术年会与展览在美国西雅图隆重召开

2015-10-12
美国西部时间2015年9月22日,SAE 2015全球航空技术年会与展览(SAE 2015 AeroTec...

SAE 2019 中国(澳门)汽车技术趋势研讨会 在澳门盛大开幕

2019-10-25
由 SAE International 国际自动机工程师学会、中国机械国际合作股份有限公司...

SAE 2015全球汽车年会盛大开幕

2015-04-24
        美国东部时间2015年4月21日,由SAE International(国际自...