Enhancing the mirror image

• Antragsteller: Professor Dr. Heiko Hecht
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464850937

• Erstellungsjahr: 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Kamera-Monitor-Systeme (CMS) werden in immer mehr Kraftfahrzeugen (Pkws und besonders Lkws) verbaut, doch ihre Auswirkungen auf die Wahrnehmung des fließenden Verkehrs sind bisher kaum erforscht. Wir haben hierzu experimentelle Forschung durchgeführt, um zwei Fragen zu beantworten: (1) Wenn sich die Kameraposition nicht im virtuellen Blickpunkt befindet, unterscheidet sich das Bild auf dem Monitor von dem eines Rückspiegels. Beeinträchtigt das veränderte Bild unsere Fähigkeit, sich nähernde Fahrzeuge einzuschätzen, und sollten bestimmte Kamera- oder Monitorpositionen aus Sicherheitsgründen vermieden oder empfohlen werden? Könnten sie dazu beitragen, den toten Winkel zu minimieren? Und wie hoch ist die Nutzerakzeptanz unterschiedlicher Kamerapositionen? Frage (2): Der Wechsel von einem optischen Spiegel zu einem CMS bietet die Möglichkeit, das Spiegelbild zu optimieren, was Automobilhersteller bisher nicht getan haben. Beispielsweise könnten Informationen hinzugefügt oder entfernt werden. Letzteres könnte das Erkennen kritischer Objekte erleichtern. Unser erstes Arbeitspaket (WP1) befasste sich mit Frage (1). Wir untersuchten die Auswirkungen veränderter horizontaler Kamerapositionen auf das Fahrzeug. Die Ergebnisse zeigen, dass Positionen im hinteren Bereich des Kfz den toten Winkel minimieren. Je nach Entfernung der Kamera können jedoch wichtige Referenzinformationen über das eigene Fahrzeug aus dem Blickfeld verschwinden. Überraschenderweise wurde die Leistung durch die horizontale Kameraplatzierung nicht beeinträchtigt, obwohl die meisten Fahrer die Standardposition der Kamera an der ehemaligen Spiegelposition bevorzugten. Probanden machten Schätzungen der bis zu einer Kollision verbleibenden Zeit (TTC), der Geschwindigkeit sowie des letzten Moments sicheren Spurwechsels (last safe gap). Die Kameraposition hatte auf diese Schätzungen keinen Einfluss. Im Gegensatz dazu verbesserte allerdings die Sichtbarkeit des eigenen Fahrzeugs als Referenz die Wahrnehmung. Diese Ergebnisse machten WP2 (die Betrachtung der Wechselwirkung zwischen Kameraposition und Monitorpositionsänderungen) teilweise obsolet. Die zweite Frage (2) wurde durch die Experimente von WP3 beantwortet, in denen wir untersuchten, wie sich die Reduzierung der im Monitorbild angezeigten Umgebungsinformationen auf die TTC-Schätzung auswirkt. Selbst bei einer signifikanten Reduzierung der visuellen Tiefeninformationen waren die TTC-Schätzungen genauso akkurat wie bei vollständiger Umgebungsdarstellung. Erstaunlicherweise verschlechterten sich die Schätzungen nicht einmal, als der gesamte Hintergrund entfernt wurde und die Beobachter herannahende Autos im leeren Raum beurteilten. Dies zeigt, dass es möglich ist, die Komplexität der Anzeigeinformationen zu reduzieren, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Darüber hinaus konnten wir durch die Veränderung des Spiegelbilds mithilfe von Daten eines hypothetischen Beschleunigungssensors, der den rückwärtigen Verkehr erfasste, den allgegenwärtigen Fehler kompensieren, den Beobachter bei beschleunigenden Objekten machen. Dies erreichten wir durch die Veränderung der optischen Größe eines herannahenden Fahrzeugs im Monitorbild. Diese Ergebnisse stellen einen Machbarkeitsnachweis dar, dass es möglich ist, das Spiegelbild so zu verbessern, dass Wahrnehmungsfehler kompensiert werden. Die Ergebnisse dieser Experimente wurden auf verschiedenen Konferenzen vorgestellt und in drei Artikeln mit Peer-Review veröffentlicht. Ein viertes Manuskript ist erstellt und wird in Kürze zur Veröffentlichung eingereicht.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Implications of camera-monitor systems for rearward perception in an automotive environment [Talk]. German Summer School for Human Factors, Mainz, Germany
  Wögerbauer, E. & Hecht, H.
  
• Mirror or camera? Acceptance and valuation of camera-monitor systems. Transportation Research Interdisciplinary Perspectives, 13, 100512.
  Bernhard, Christoph & Hecht, Heiko
  
• Camera-monitor systems and rearward perception in automobiles [Poster]. German Summer School for Human Factors, Chemnitz, Germany
  Wögerbauer, E.
  
• Camera–Monitor Systems as An Opportunity to Compensate for Perceptual Errors in Time-to-Contact Estimations. Vision, 7(4), 65.
  Wögerbauer, Elisabeth Maria; Hecht, Heiko & Wessels, Marlene
  
• Kamera-Monitor-Systeme als Möglichkeit zur Kompensation von Wahrnehmungsfehlern bei der Kontaktzeitschätzung [Talk]. Doktorandenworkshop Verkehrspsychologie, Stuttgart, Germany
  Wögerbauer, E.
  
• Less is more: Does information removal in the rear-view mirror improve time-to-contact estimation? [Poster]. Human Factors and Ergonomics Society Europe Chapter Annual Meeting, Liverpool, UK
  Wögerbauer, E. & Hecht, H.
  
• The effect of horizontal camera position on time-to-contact estimation when using a camera-monitor system [Talk]. Tagung experimentell arbeitender Psycholog*innen, Trier, Germany
  Wögerbauer, E. & Hecht, H.
  
• Time-to-contact estimation: Can one perceptual error be cured by another? [Poster]. European Conference on Visual Perception, Paphos, Cyprus
  Wögerbauer, E., Wessels, M. & Hecht, H.
  
• Camera-monitor systems and driver performance: The role of horizontal camera position and the visibility of one’s own vehicle as a reference [Talk]. ADok, Heidelberg, Germany
  Wögerbauer, E. & Hecht, H.
  
• Camera-monitor systems and driver performance: The role of horizontal camera position and the visibility of one’s own vehicle as a reference [Talk]. Doktorandenworkshop Verkehrspsychologie, Ulm, Germany
  Wögerbauer, E. & Hecht, H.
  
• Camera-monitor systems: The effect of horizontal camera displacement on driver’s gap acceptance [Poster]. Human Factors and Ergonomics Society Europe Chapter Annual Meeting, Lübeck, Germany
  Wögerbauer, E. & Hecht, H.
  
• Synthetic Displays and Their Potential for Driver Assistance Systems. Information, 15(4), 177.
  Wögerbauer, Elisabeth Maria; Bernhard, Christoph & Hecht, Heiko
  
• Visual perception through camera-monitor systems. Inauguraldissertation zur Erlangung des akademischen Grades eines Dr. phil., vorgelegt dem Fachbereich 02 – Sozialwissenschaften, Medien und Sport der Johannes Gutenberg-Universität Mainz
  Wögerbauer, E.
  
• Estimating camera position in camera-monitor systems: Effects of horizontal displacement and reference visibility [Poster]. Tagung experimentell arbeitender Psycholog*innen, Frankfurt am Main, Germany
  Wögerbauer, E. & Hecht, H.