7特性与视觉艺术的指路标志牌设计研究.docx
- 文档编号:7057034
- 上传时间:2023-01-16
- 格式:DOCX
- 页数:46
- 大小:3.12MB
7特性与视觉艺术的指路标志牌设计研究.docx
《7特性与视觉艺术的指路标志牌设计研究.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《7特性与视觉艺术的指路标志牌设计研究.docx(46页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
7特性与视觉艺术的指路标志牌设计研究
“国家大学生创新性实验计划项目”
学术论文
(项目名称及编号:
)
论文题目:
基于视觉认知特性与视觉艺术的指路标志牌设计研究
学生姓名:
邓雁(21708250)
马立扬(21708122)
王祥波(21708117)
杭园园(21708208)
指导教师陈飞程建川
所属院系交通学院
项目起止日期___________________
东南大学
二〇一一年五月
摘要…………………………………………………………………………………………3
关键词…………………………………………………………………………………………3
Abstract………………………………………………………………………………………4
Keywords………………………………………………………………………………………4
1绪论…………………………………………………………………………5
1.1研究背景…………………………………………………………………………5
1.2问题的提出…………………………………………………………………………6
1.2.1驾驶员视觉机能研究的必要性………………………………………………6
1.2.2交通标志与交通安全………………………………………………………7
1.3已有研究成果………………………………………………………………7
1.4研究目的………………………………………………………………9
1.5实验内容………………………………………………………………9
1.5.1指路标志牌极限信息量研究………………………………………9
1.5.2采用黄金分割原理对交通标示牌的设计研………………………9
1.6实验预期结果……………………………………………………………10
2基于认知特性、视觉艺术标志牌设计研究……………………………………………11
2.1认知特性原理…………………………………………………………11
2.1.1影响认知的因素………………………………………………………………11
2.1.2分析各类主要因素的影响………………………………………………………………11
2.2基于视觉艺术优化指路标志牌版面布置…………………………………………12
2.2.1黄金分割比的定义…………………………………………………………………12
2.2.2黄金分割比在指路标志版面布置中的应用…………………………………………12
3实验设计……………………………………………………………………14
3.1标志牌信息量对认知时间的影响……………………………………………………14
3.1.1实验目的………………………………………………………………………14
3.1.2实验仪器………………………………………………………………………14
3.1.3实验人员………………………………………………………………………14
3.1.4实验材料制作…………………………………………………………………14
3.2应用黄金分割原理优化布局的实验设计……………………………………18
3.2.1实验目的………………………………………………………………………18
3.2.2实验仪器………………………………………………………………………18
3.2.3实验材料设计…………………………………………………………………18
4实验及数据分析………………………………………………………………………22
4.1标志牌信息量对驾驶员认知特性的影响……………………………………22
4.1.1标志牌信息量对认知时间的影响……………………………………………22
4.1.2实验内容……………………………………………………………………22
4.1.3分析处理数据的方法及过程………………………………………………22
4.2应用黄金分割原理布置标志牌对驾驶人员认知特性的影响………………………25
4.2.1实验基本状况说明…………………………………………………………25
4.2.2实验内容………………………………………………………………………25
4.2.3分析处理数据的方法及过程………………………………………………25
5结论………………………………………………………………………39
5.1论文主要成果………………………………………………………………39
5.1.1极限信息量的确定……………………………………………………………39
5.1.2黄金分割原理与标志牌的版面布置…………………………………………39
5.2论文研究存在的主要问题……………………………………………………40
5.3论文研究展望…………………………………………………………………40
致谢…………………………………………………………………………………………………....41
参考文献…………………………………………………………………………………42
基于视觉认知特性与视觉艺术的指路标志牌设计研究
学生姓名:
邓雁马立扬王祥波杭园园
指导教师:
陈飞程建川
摘要:
交通标志设置不合理会导致驾驶员操作不当和疏忽大意。
针对该情况,设计了按黄金分割比例分配信息区域的标志牌设计方案,考虑到了指示牌对驾驶员视觉机能的影响,以及对大脑认知反应速度与生理反馈信息的影响,并兼顾了艺术设计的美观性。
本实验将按黄金分割比例设计的标志牌与非黄金分割标志牌进行了对比试验,主要通过眼动仪和生理反馈仪等实验仪器,量测了实验人员认知信息的反应与浏览时间、生理反馈的大脑波形信息以及信息浏览时的视点轨迹和区域,分析认知时间、速度以及视点活动区域与标志牌设计布置的关系,从而探究了按黄金分割比例设计的标志牌对驾驶员的视觉机能影响,以及它的优越性。
同时,通过对不同信息量浏览的实验分析,探究出了指路标志推荐的极限信息量。
关键字:
交通事故;交通标志牌;黄金分割;视觉机能。
Visualartsbasedonvisualcharacteristicsanddesignoftheguidingsigns
DengYanMaLiyangWangXiangboHangYuanyuan
Supervisedby:
ChenFeiChengJianchuan
Abstract:
roadtrafficsigns,animportantmeansoftrafficsafety,hasbecomeincreasinglyprominentrole.Amongcausesoftrafficaccidents,trafficsignsandimproperoperationcausedbyanirrationaldrivernegligence,accountedforacertainproportion.toimprovethesignshasbecomeoneofthemeans.
Thisviewofthissituation,wedesignaproportionaldistributionofinformationbythegoldensectionareaoptimizeddesignoftrafficsigns,whichtakenintoaccounttheimpactofvisualfunctionforthedriver,aswellasthespeedofcognitiveandphysiologicalresponsetotheimpactoffeedback,takingintoaccounttheaestheticsofartdesign.Thisexperimentwillbedesignedaccordingtothegoldensectiongoldensectionandnon-signswerecomparedsignstest,Mainlythroughtheeyetrackingandphysiologicalfeedbackinstrument,suchaslaboratoryequipment,laboratorypersonnelmeasuredtheresponsetimeofcognitiveinformation,informationbrowsingtime,thebrainwavebiofeedbackinformationandtrackinformationbrowsing,viewpointandregional,Analysisofcognitivetime,speedandviewpointactivearealayoutanddesignoftherelationshipbetweensigns,Whichexploresthegoldensectiondesignedbysignsofthedriver’svisualfunctionanditsrelationtonon-goldensignsofsuperiority.Atthesametime,accordingtotheamountofinformationbytestingthedifferentexperimentalanalysisofadirectionalsign,weexploredthelimitsoftherecommendedamountofinformation.
Keywords:
trafficaccidents;trafficsigns;golden;visualfunction.
基于视觉认知特性与视觉艺术的指路标志牌设计研究
1、绪论
1.1研究背景
道路交通在我国国民经济和社会发展中起着非常重要的作用。
近年来,我国的道路交通发展迅猛,但同时,道路交通安全问题也凸显了出来。
许多研究及预测都指出,现在及今后一个阶段,我国都面临着道路交通事故高发的严峻形势。
我国道路交通事故死亡人数多年来高居世界第一,由此造成了许多不良影响。
因此,有必要尽快采取各种有效措施,遏止道路交通事故持续攀升的势头。
由于道路交通系统是由人、车、路和环境等要素构成的一个动态系统,在这个系统中,任何因素的不可靠、不平衡、不稳定都可能导致种种的冲突与矛盾,从而引发交通事故。
所以,在分析事故的发生原因时,我们一般从参与道路交通的各因素入手,即从驾驶员、汽车和道路环境组成的闭环系统中的人、车、路这三个方面进行剖析。
从系统论的观点来看,道路交通系统是由人、车、路(含交通环境)三大要素构成的一个复杂的动态闭环系统,一切交通活动都发生在这个大系统之中。
其中各组成要素又自成一个子系统。
这些子系统既独立作用又相互制约,它们本身的可靠程度和它们之间的相互作用决定了这个复杂系统的运行状况和交通安全水平。
因此,交通事故的发生主要是由于人、车、道路环境组成的动态系统失衡的结果。
图1-1道路交通系统示意图
从图中可以看出,“人”是整个系统的中枢,“路”是整个系统的基础,“车”是完成运输功能的工具。
首先“路”限定了“人”的信息来源和“车”的行驶状态,“人”通过感觉器官不断摄取道路信息;并经过加工处理,再通过运动器官来控制车辆,使车辆适应不断变化的道路条件和环境条件,同时感觉器官又不断的摄取车辆对道路的适应情况信息,并对车辆进一步的微调,这样周而复始达到安全行驶的目的。
显然,对于确定的人(驾驶员)和车,在人、车、路共同构成一个特定的闭环系统后,各要素之间就产生了相互依赖、相互作用和不可分割的联系。
因此汽车的安全行驶实际上是人、车辆、路等要素和谐统一的结果。
因此,要预防交通事故的发生,必须对影响道路交通系统稳定性的各要素加以控制。
驾驶员作为车辆的操纵者,道路的使用者,环境条件的感受者,是道路交通系统活动的主体,在这个动态系统中处于主导地位,对于保证系统的稳定性有着较大的能动性,是影响交通安全的首要因素。
表1.1列出了道路交通系统中四种不同因素与交通事故的关系
表1.1交通肇事与影响因素的关系
影响交通肇事的因素
各种因素所占百分比
纯系人的因素
58%
纯系车的因素
2%
纯系道路、环境的因素
4%
人与环境的综合因素
26%
人与车的综合因素
6%
车与环境的综合因素
1%
人、车、环境综合因素
3%
从表1.1中可以看出,驾驶员因素是引发交通事故的第一因素,如果将与驾驶员有关的因素统计在一起,那么将占到交通事故总量的90%以上,而单纯由车辆、道路、环境因素所引发的交通事故还不到10%。
1.2问题的提出
1.2.1驾驶员视觉机能研究的必要性
既然驾驶员因素是引发交通事故的第一因素,有必要对驾驶员的交通特性进行深入细致的研究。
道路交通系统中的人包括驾驶员、行人、乘客和交通管理人员等,其中驾驶员是主要部分。
驾驶员通过视、听、触觉器官从交通环境中获得信息,经过大脑进行处理,做出反应和判断,再支配手、脚运动器宫,操纵汽车,使之按驾驶员的意志在道路上运行。
在这一过程中,驾驶员受到自身一系列生理、心理因素的制约和外部条件的影响。
如果在信息的搜集、处理、判断的任一环节上发生差错,都会危及交通的畅通和安全。
所以,驾驶员的可靠性是非常重要的。
驾驶员的可靠性取决于三组因素:
驾驶员的技术熟练程度、个性与感受交通信息的特性以及在动态交通环境中的应变能力。
对上述交通特性的研究是以交通心理学为理论基础,研究驾驶员及行人在交通环境中的心理、生理和行为特征。
在行车过程中,驾驶员需要及时感知各种交通信息。
根据统计分析,各种感觉器官给驾驶员提供交通信息数的比例分布如下:
视觉占80%,听觉占14%,触觉占2%,味觉占2%,嗅觉占2%。
可见对于驾驶员而言,视觉系统是获取外界信息的最重要通道。
从道路安全的角度来说,驾驶员为了获取关于危险及潜在危险的信息,就必须注意观察交通场景中的恰当位置,这是一个常识。
从一个更加理论化的角度来讲,可以说:
通过对驾驶员眼动的分析,我们可以深入了解到驾驶员处理视觉场景的过程,而这一过程很有可能难以从驾驶员的自述报告中有意识地体现出来。
因此,对驾驶员视觉机能的研究变得必要而富有意义。
1.2.2交通标志与交通安全
道路交通标志是保障交通安全、畅捷的重要手段。
合理的设置标志,一方面可以提高道路的安全性,增强道路的服务功能,更好的发挥公路交通快捷、灵活的特点,另一方面又能规范和美化交通环境,营造舒适、和谐的交通氛围。
但是我国标志牌现存的不合理问题,无形中给驾驶员带来很大的不便,同时因为误导而造成一定的安全隐患。
例如,在我国一些高速公路上,人们就常常发现标志牌辨认不清,引导指示不明确,设置位置混乱等问题。
鲜明清晰的道路交通标志,可以让司机和行人形成良好的条件反射,有效地减少交通事故并提高道路通行效率,但一旦设置不合理,就会造成事故频发的情况。
据调查研究显示:
高速公路某些路段存在较高的交通事故发生率,与交通标志设置不符合驾驶员认知规律存在一定的关系。
查阅相关资料,我们发现在驾驶员引发的交通事故统计资料中,很大比例是由于交通参与者操作不当与疏忽大意造成的。
引发驾驶员操作不当可以归结很多原因,但由于交通标志设置不合理导致驾驶员操作不当和疏忽大意,在其中占了很大比例。
国外一项数字表明:
道路交通标志与事故相关概率为70%。
因此,我们要需要设计一套科学的标志牌标准来规范。
同时,这也是改善道路交通安全,预防交通事故的有效措施。
1.3已有研究成果
国外研究现状
●美国、英国、德国和日本等发达国家从人机工程学角度对交通标志视认性的研究早在20世纪50年代便已开展了。
如Johansson和Backlund(1970)通过现场试验,发现司机对沿线标志的注意率不超过50%,认为道路标志系统没有起到预想的作用,并研究了考虑到驾驶员不同的社会和心理特征,研究了交通标志在不同速度的可视性和驾驶员的识别能力。
Long和Kearns(1996)从动态视觉条件的特殊性要求,提出了改进标志的建议,还有从理解性、反应时间、醒目性等方面比较某个交通标志的两种设计研究。
Al-Madani等人(2002)研究驾驶员性格和社会特征对理解交通标志和事故发生的影响。
美国的NCHRP研究计划中有专门针对驾驶人信息过载的研究,研究指出,驾驶人信息过载源自交通标志向驾驶人提供了过多的信息,以至于驾驶人无法完全识别和做出恰当的反应。
●美国NCHRP采取现场实验与室内实验相结合的办法对高速公路指路标志信息量对驾驶员产生的负荷进行了研究.研究按照预先设计的评分标准对指路标志进行打分的方法对标志信息量进行度量。
研究按照下面步骤进行①确定单块标志产生的信息量负荷;②通过实验结果建立标志群产生的信息量负荷叠加与回归模型;③通过实验结果建立实际交通环境下标志群产生的信息量负荷回归模型,其中自变量为标志群的信息量、附近信息量密度、道路几何与交通参数、离决策点的距离。
国内研究现状
●长安大学的郭海龙运用眼动仪等设备,对驾驶员在不同路肩宽度的山区高速公路上行驶时,其眼动行为及心理紧张度进行了测量,分析了路肩宽度对驾驶员视觉行心理紧张度的影响,并建立了驾驶员行车紧张度模型,给出了山区高速公路合理路肩宽度的推荐值。
●长安大学的方鼎在对驾驶员的动态视觉特性的研究中,分析了影响驾驶员动态视觉特性的因素以及驾驶员操作行为模式,并通过试验,对影响驾驶员动态视觉特性的各因素进行了定性分析。
●中国科学院心理研究所刘西从信息论的角度出发,采用静态与动态实验方法,用计算信源每个符号平均信息量的公式,计算图形编码方式的交通标志的不确定性,来实现对交通标志信息量的量化评价。
研究确定了GB-5768中的一些警告与禁令标志传递的平均信息量,将其作为交通标志不确定性的测量指标,用以评判这些标志被理解程度的难易。
●此外,交通运输部北京公路科学研究院在西部交通科技建设项目《公路交通标志视认性及设置有效性研究》中,基于认知心理学、生理学及人机工效学的角度,基于室内静态试验,系统总结了交通标志的认知规律,对影响交通标志视认性的相关因素进行了试验研究。
同济大学林雨采用眼动仪器对驾驶员认知标志信息的视认性进行试验研究,建立了标志信息量与认知时间的量化关系。
北京工业大学陈炎,刘小明等通过采用模拟试验方法,对驾驶员认读、判断指路标志的过程进行研究,模拟试验手段,探讨不同天气、光线条件影响下的指路标志基本信息量与认知时间之间的关系,进而提出符合我同现实的公路交叉指路标志的合理信息量。
由此可见,国外对标志牌信息量的评价研究范围较窄,只包括高速公路标志系统;评价信息量工作量大。
而且评价方法是对标志牌整体信息的主观评价,主观性强。
国内对其信息量的研究也只主要是对警告标志与禁令标志,并且是通过统计不确定度的变化、采用信源公式来计算标志的信息量,归根结底所采用的也是对指示牌信息的总体评价。
国内外对指路标志信息量的评价指标与体系研究较少,随之受牵连的就是标志牌极限信息量以及标志牌布置的研究寥寥无几。
而且,目前国内对标志牌认知特性的研究大多是采用室内静态试验的方法,而实际情况是动态而不是静态的。
考虑到静动视力的差异,我们采用静态试验为主,并加以动态验证试验的方法,采用3DSMAX技术,建立动态仿真模拟视频,考虑了动态过程对视认性的影响。
另一方面,目前国内外对标志牌的研究几乎仅仅基于视认特性方面考虑,缺乏从视觉艺术方面,将美学的一些基本原理应该到标志牌版面设计中。
而随着生活水平的提高,人们对审美的要求也随之上升。
美化的生活环境能带给人们愉悦的心情和美的享受。
因此,我们的科研也应顺应社会发展的需求,人性化地加入美学的思考,即应用被人们称为“神奇的比例”的黄金分割比在交通标示牌的设计布置上面。
符合艺术美的版面布置的同时,也能进一步提高驾驶员对标志牌认知的速度。
基于以上两方面的分析,我们着手于补充目前研究工作中所欠缺之处,将从动态认知特性和视觉艺术特性两方面对指路标志牌进行研究。
1.4研究目的
针对交通事故中,由于交通标志设置不合理导致驾驶员操作不当和疏忽大意所占比例较多的情况,本项目主要探讨了两个方面的问题:
一方面是从视觉认知特性方面,探讨指路标志牌的极限信息量,得出有利于驾驶员的视觉认知的指路标志牌上推荐路名数;另一方面是探讨指路标志牌不同的信息布置方式对人的动态以及静态的视觉影响。
根据较为合理的方案设计出了按黄金分割比例进行分配的交通标示牌布置形式,并利用此形式与非黄金分割形式布置的交通指示牌进行对比,来探究改黄金分割比例的指示牌是否更有利于人眼识别以及判断。
从而探究出一种更加合理的交通指示牌的布置方案,不仅又一次验证了黄金分割的优化可行性,也为交通事故的减少做了贡献。
1.5实验内容
1.5.1指路标志牌极限信息量研究
在这部分我们将测量不同路名数量下被试的认知时间,接着研究每条路名汉字数量变化对认知时间的影响,最后建立它们之间的相关模型,并由此得到标志的极限信息量与极限信息量条件下对应的认知时间。
本节将通过室内静态实验与动态仿真实验相验证的办法进行标志信息量与认知时间的关系进行研究。
1.5.2采用黄金分割原理对交通标示牌的设计研究
黄金分割比是指空间或几何结构物的整体与局部或局部与局部之间的数比关系。
合理的比例,可以取得较好的视觉效果,使人产生爽心悦目的美感。
而在众多比例中,它被誉为“神奇的比例”。
由此,我们想到应用该比例设计交通指示牌,在达到良好的视觉效果的同时,探究该设计是否会更加有利于驾驶员识别以及判断其上的内容,得以安全驾驶。
试验中,应用眼动仪对试验员进行试验。
通过眼动仪,测量人对按黄金分割设计的指示牌与分黄金分割指示牌中信息量的读取速度以及浏览信息的视觉轨迹,并分析了不同的视觉轨迹中视点的重心,以此来对比黄金分割点,探究人看指示牌时的轨迹重心区域是否更加倾向于黄金分割比例所分的区域。
同时,测量了人浏览信息以及识别信息的速度,测量人对不同信息量的反应时间,并应用生理反馈仪进行实验,通过反馈的波形来辅助分析以上实验。
1.6实验预期结果
●信息量对人眼认知时间的影响
信息量的多少以交通指示牌中地名个数来反映。
预期是随着信息量的增多,驾驶员反映时间逐渐变长,当信息量增加到一定程度时,再增加,则反应时间增长幅度变大。
也就是说存在一个适当的信息量值,即超过此信息量时不适合做指示牌。
数据结果则反映在眼动仪数据中的时间长短上。
●黄金分割比例的指示牌与非黄金分割的认知时间相比
黄金分割比例设计的交通指示牌使驾驶员更容易放松神经,相对来说更易识别。
在数据上则反映为:
眼动仪的数据分析中,人眼对按黄金分割比设计的指示牌的识别时间更短,以及对于黄金分割指示牌的浏览速度即时间也更短。
●视觉区域与黄金分割比例的关系分析
在对黄金分割指示牌与非黄金分割指示牌的视觉轨迹分析中,期望有这样一种规律:
在某个信息量即地名的区域内,视点的重心在或者接近黄金分割点,或者在黄金分割区域内。
2、基于认知特性、视觉艺术标志牌设计研究
2.1认知特性原理
2.1.1影响认知的因素
驾驶员视认标志上汉字时首先要从周围环境中发现标志牌,然后随着
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 特性 视觉艺术 指路 标志 设计 研究