迈向包容性外部人机界面：探索针对聋人和听力障碍者的视觉和听觉eHMI效果

文献标题

Towards Inclusive External Human-Machine Interface: Exploring the Effects of Visual and Auditory eHMI for Deaf and Hard-of-Hearing People

出版信息

• 研究领域: 自动驾驶车辆与行人交互的可访问性
• 关键词: 外部人机界面, 自动驾驶车辆, 聋人和听力障碍者, 视觉eHMI, 听觉eHMI, 可访问性, 虚拟现实, 行人安全, 包容性设计, 多模态通信

背景与问题

• 问题/挑战: 当前针对自动驾驶车辆（AV）的外部人机界面（eHMI）设计在很大程度上忽略了聋人和听力障碍者（DHH）的需求，尽管他们在过马路场景中面临更高的风险。
• 重要性: 弥补这一空白对于确保AV与行人之间的公平沟通、减少出行不平等以及提高DHH个体的道路安全至关重要。
• 动机与相关研究: 先前的研究探讨了其他残障群体（如视障者、轮椅使用者）对eHMI的可访问性，并建议采用多模态设计。然而，关于DHH个体与eHMI交互的研究较为稀缺，尤其是在他们对视觉和听觉提示的感知方面。本研究基于现有文献填补这一空白。

解决方案

• 提出的方法: 通过两阶段研究，包括焦点小组讨论和虚拟现实（VR）用户研究，评估DHH人群对视觉和听觉eHMI设计的反应。
• 创新性:
  1. 首次通过DHH个体和利益相关者的焦点小组研究，确定设计需求并选择视觉eHMI候选方案。
  2. 首次通过VR研究评估视觉（Abstract Light, Abstract Light + Text, Abstract Light + Symbol）和听觉（With Speech, Without Speech）eHMI对DHH和听力正常参与者的影响。
  3. 提出了五项包容性eHMI设计的实际建议。
• 研究流程与关键技术:
  • 焦点小组研究: 两组（DHH个体和利益相关者）评估了六种视觉eHMI概念，并就信任、接受度、感知安全性和心理负担提供了定性和定量反馈。
  • VR用户研究: 32名参与者（16名DHH，16名听力正常者）在模拟的城市环境中与AV交互，评估过马路体验（信任、接受度、感知安全性、心理负担）和过马路行为（注视时间、进入道路时间、提前步数）。
  • 分析方法: 使用混合ANOVA和主题分析比较不同群体的反应并确定设计偏好。

研究结果

• 具体发现:
  • 视觉eHMI（Abstract Light + Text, Abstract Light + Symbol）相比No Visual显著提高了信任、实用性、感知安全性和过马路行为。
  • 基于语音的听觉eHMI增强了信任和感知安全性，但对过马路行为的影响不显著。
  • DHH参与者比听力正常参与者花费更多时间注视AV，表明其更高的警惕性。
• 相较基线的优势:
  • 组合视觉eHMI（Abstract Light + Text, Abstract Light + Symbol）在主观评分和注视行为方面优于单一视觉设计（Abstract Light）和No Visual。
  • 听觉eHMI相比Without Speech改善了过马路体验，但对DHH参与者的有效性存在差异。
• 实验/评估:
  • 数据集: 包括512次试验，涵盖八种条件（4种视觉×2种听觉）。
  • 指标: 信任、接受度、感知安全性、心理负担（瞳孔活动）、注视行为、进入道路时间、提前步数。
  • 参与者: 32名个体（16名DHH，16名听力正常者），年龄、性别和听力水平多样化。
• 局限性与未来工作:
  • 控制的VR环境限制了生态效度；未来研究应探索更复杂的道路场景和混合交通环境。
  • 仅关注Abstract Light作为单一视觉设计；应测试更多视觉和听觉概念（如非语言声音、触觉提示）。
  • 研究在英国进行；需要跨文化验证。

总结

本研究通过评估自动驾驶车辆与行人交互中的视觉和听觉通信方法，解决了DHH行人缺乏包容性eHMI设计的问题。焦点小组研究确定了关键设计需求，VR用户研究表明组合视觉eHMI（Abstract Light + Text, Abstract Light + Symbol）改善了DHH和听力正常参与者的过马路体验和行为。基于语音的听觉eHMI增强了信任和感知安全性，但对过马路行为的影响有限，尤其是对手语用户。研究结果强调了多模态和组合视觉eHMI在确保可访问性和包容性方面的必要性。未来工作应探索更多样化的场景、模态和参与者群体。