Vulnerable Road Users (VRUs) present a significant challenge for road safety due to the frequent unpredictability of their behaviors. In typical Intelligent Transportation Systems, vision-based approaches supported by networked cameras are often used to anticipate VRUs motion intentions and trajectories. However, several limitations posed by occlusions and distractions set a boundary for the efficacy of such methods. To address these challenges, this study introduces a framework that leverages data collected using wearable neurophysiological sensors on VRUs to integrate them seamlessly into the Vehicle-to-Everything communication framework. This integration empowers VRUs to autonomously broadcast their intended movements to other road agents, especially autonomous vehicles, thereby bridging a critical gap in current vehicular communication systems. To validate this concept, we conducted an experiment involving 12 participants, from whom EEG signals were collected as they engaged in road-crossing decisions within simulated environments. Employing Hidden Markov Models, we identified four cognitive stages intrinsic to a pedestrian's decision-making process. Our statistical analysis further revealed significant variations in EEG activities across these stages, shedding light on the neural correlates and cognitive dynamics underpinning pedestrian road-crossing behavior. We then developed a predictive cognitive model using dynamic time warping and K-nearest neighbors algorithms, optimized through a data-driven sliding window approach. This model demonstrated high predictive accuracy, evidenced by an Area Under the Curve of 0.91, indicating its capability to anticipate pedestrian road-crossing actions approximately 1 second in advance of any pedestrian movement. This research paves the way for a novel VRU-Vehicle interaction paradigm and signifies a shift towards a forward-thinking ecosystem.


翻译:弱势道路使用者(VRUs)因其行为频繁不可预测,对道路安全构成重大挑战。在典型的智能交通系统中,通常采用基于视觉的方法,并依托网络摄像头来预测VRUs的运动意图与轨迹。然而,遮挡与干扰带来的若干局限为此类方法的有效性设置了边界。为应对这些挑战,本研究提出一种框架,利用可穿戴神经生理传感器在VRUs上采集的数据,将其无缝整合至车联网通信框架中。该整合使VRUs能够自主地向其他道路参与者(尤其是自动驾驶车辆)广播其预期移动意图,从而弥补了当前车辆通信系统中的一个关键缺口。为验证此概念,我们开展了一项实验,招募12名参与者在模拟环境中进行道路穿越决策,并同步采集其脑电图信号。通过隐马尔可夫模型,我们识别出行人决策过程中固有的四个认知阶段。统计分析进一步揭示了这些阶段间脑电图活动的显著差异,从而阐明了支撑行人道路穿越行为的神经关联与认知动态。随后,我们利用动态时间规整与K近邻算法构建了一个预测性认知模型,并通过数据驱动的滑动窗口方法进行优化。该模型展现出较高的预测准确性,曲线下面积达0.91,表明其能够在行人实际移动前约1秒预判其道路穿越行为。此项研究为新型VRU-车辆交互范式开辟了道路,并标志着向前瞻性生态系统的重要转变。

0
下载
关闭预览

相关内容

Cognition:Cognition:International Journal of Cognitive Science Explanation:认知:国际认知科学杂志。 Publisher:Elsevier。 SIT: http://www.journals.elsevier.com/cognition/
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
2026“人工智能+”行业发展蓝皮书(附下载)
专知会员服务
7+阅读 · 今天12:11
《强化学习数学基础》
专知会员服务
4+阅读 · 今天12:07
“Maven计划”的发展演变之“Maven智能系统”应用
《无人机革命:来自俄乌战场的启示》(报告)
专知会员服务
9+阅读 · 今天6:48
《实现联合作战能力所需的技术》58页报告
专知会员服务
5+阅读 · 今天6:30
以色列运用人工智能优化空袭警报系统
专知会员服务
5+阅读 · 今天6:20
以色列在多条战线部署AI智能体
专知会员服务
7+阅读 · 今天6:12
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员