本文來源：智車科技

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Yole Dédevelopement影像首席分析師Pierre Cambou曾斷言：“預(yù)計到2025年，DMS市場的加速發(fā)展將帶來43％的復(fù)合年增長率。它可能是高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）攝像頭的下一個增長點，因為駕駛員分心正在成為一個棘手問題，正引起監(jiān)管機(jī)構(gòu)的注意�！�

人，才是道路殺手

據(jù)報道，僅美國每年就有約4萬人死于道路交通事故，其中95％是人為失誤造成的。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計，全球死亡人數(shù)約為130萬人，顯而易見，人類根本不適合重復(fù)性和平淡無奇的駕駛。在無聊、分心和疲勞等因素的綜合作用下，一些駕駛員會在高速公路上長時間看著手機(jī)或社交媒體，而他們卻控制著以每小時60英里速度行進(jìn)的兩噸金屬。

今天，沒有其他學(xué)科能像自動駕駛那樣引起如此激烈的爭論，也沒有任何一門學(xué)科能像自動駕駛那樣觀點兩極分化。歸納起來有三種不同趨勢，每種趨勢都有不同的供應(yīng)商、價格點和技術(shù)。

·無人駕駛出租車：其擁躉認(rèn)為，公共交通和私家車已接近末日，取而代之的是Waymo和Cruise的無人駕駛出租車車隊；

·特斯拉（自動駕駛）：其粉絲們相信馬斯克將在未來兩個季度內(nèi)實現(xiàn)稱霸世界；

·傳統(tǒng)汽車OEM：追求更安全的放手駕駛目標(biāo)，不太可能很快就把自己的地位拱手讓給硅谷新貴們。

ADAS來到2．0：安全第一

雖然有2018年及以后自動駕駛汽車（AV）發(fā)生的多起死亡事故，令汽車OEM及其零部件合作伙伴退后了一步，以更好地平衡安全與高科技先進(jìn)功能，但市場仍然巨大。Allied Market Research預(yù)測，2026年自動駕駛汽車市場將達(dá)到5570億美元，到2026年的復(fù)合年增長率可達(dá)39．5％。不過，影響增長的一些重要因素包括：改善安全和減少交通擁堵、政府監(jiān)管、聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的增長、高制造成本、對聯(lián)網(wǎng)汽車的更高需求以及智能城市的發(fā)展。

汽車OEM和Tier1在實現(xiàn)自動駕駛目標(biāo)方面仍面臨巨大挑戰(zhàn)，這使一些公司降低了對自動駕駛汽車的期望，并將更多的注意力放在了ADAS上。人們的基本共識是：自動駕駛?cè)匀皇且粋�不容易實現(xiàn)的目標(biāo)，包括新興科技初創(chuàng)企業(yè)、領(lǐng)先汽車OEM／Tier1，乃至Waymo這樣資金雄厚的自動駕駛先驅(qū)者。

IHS Markit汽車信息娛樂和ADAS研究總監(jiān)Egil Juliussen說：“人們意識到，自動駕駛汽車確實很難實現(xiàn)，尤其是證明其軟件是安全的�！币粋�很大的問題在于，駕駛員仍然需要觀察道路，但是安全系統(tǒng)如何確保駕駛員的眼睛盯著擋風(fēng)玻璃，而不是在看其他分散注意力的東西？

面對2018年AV產(chǎn)業(yè)的降溫，VSI Labs的創(chuàng)始人Phil Magney表示：“與最初確立的崇高目標(biāo)相比，AV技術(shù)的推廣比人們所意識到的要困難得多。”他補(bǔ)充道：“現(xiàn)在，汽車行業(yè)對ADAS重新產(chǎn)生了興趣。如果您愿意，可以稱之為ADAS 2．0�！�

何為DMS？

DMS就是駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)（driver monitoring system），其應(yīng)用包括檢測分心或打瞌睡的駕駛員，通常使用對近紅外光高度敏感的全局快門式傳感器，這些傳感器足夠緊湊，可以隱藏在車輛裝飾后面。

DMS的重要性不言而喻，歐盟（通過Euro NCAP）已要求2022年前所有在歐洲銷售的新車都必須安裝一個DMS攝像頭。為此，DMS的普及率將直線上升。

新的趨勢是，汽車安全技術(shù)正從車外應(yīng)用轉(zhuǎn)向車內(nèi)應(yīng)用，感測技術(shù)正在將駕駛員狀態(tài)監(jiān)測與外部環(huán)境讀數(shù)結(jié)合在一起。與此同時，汽車人工智能（AI）集成正在成為汽車安全的推手，其范圍已超出娛樂和用戶輔助功能。

未來，駕駛員監(jiān)控功能的主要應(yīng)用將集中在開發(fā)更主動、更可靠、更精確的攝像頭系統(tǒng)。這些系統(tǒng)能夠通過虹膜追蹤和行為監(jiān)測實時識別駕駛員是否疲勞、分心或駕駛不當(dāng)。這意味著，在開發(fā)自動駕駛系統(tǒng)（ADS）時，DMS將成為“標(biāo)配”，因為它可同時提供多種功能，包括實時檢測／提醒、駕駛員能力評估和必要時接管駕駛控制。預(yù)計在不久的將來會出現(xiàn)集成DMS的車輛。

其實，對L2－L3自動駕駛系統(tǒng)而言DMS非常重要，而對L4以上就沒有什么意義了，因為彼時已不需要駕駛員對行車過度干預(yù)。

DMS是最務(wù)實的方案

現(xiàn)階段，如何讓人類駕駛更安全是整個行業(yè)的追求。對OEM來說，L4和L5自動駕駛所需的傳感器套件、GPU和傳感器融合軟件的成本和功耗都很高。目前實現(xiàn)更安全的放手（L2）和脫眼（L3）駕駛的唯一短期、經(jīng)濟(jì)有效的解決方案只有DMS。

最著名的DMS是采用通用汽車超級巡航的凱迪拉克CT6，它是安裝在轉(zhuǎn)向柱上的小型近紅外（NIR）攝像頭，方向盤嵌入的近紅外發(fā)光二極管可照亮駕駛員頭部，并與一系列多色LED一起提供簡單的信號。該系統(tǒng)在近紅外光譜（940nm）下工作，基本不受外界光照條件（陽光直射、天氣和隧道）的影響，也可以在夜間工作，且可透過大多數(shù)太陽眼鏡。

CT6的駕駛員監(jiān)控技術(shù)由澳大利亞供應(yīng)商Seeing Machines提供，最近，其行業(yè)領(lǐng)先的DMS已擴(kuò)展到乘客監(jiān)控方面。過去一年里，超級巡航得到了新聞界和科技界的普遍贊譽(yù)。DMS可以追蹤駕駛員的上半身和頭部位置，在管理人類分心和疲勞以及支持更安全L2放手駕駛方面很有效，引起了Euro NCAP、歐盟委員會和NTSB的注意。其他基于攝像頭的DMS技術(shù)供應(yīng)商包括瑞典的Smart Eye（奧迪和各種寶馬車型）和三菱（Subaru Forester）。

未來兩年，計劃推出DMS攝像頭量產(chǎn)車輛的OEM陣容相當(dāng)龐大，包括寶馬、戴姆勒、菲亞特克萊斯勒、福特、吉利、捷豹路虎、斯巴魯、大眾汽車（奧迪和保時捷品牌）和沃爾沃。OEM正迅速在流行車型中采用基于攝像頭和雷達(dá)的低成本L2 ADAS。因此，2020年的主要趨勢是自動緊急制動（AEB）、車道保持輔助（LKAS）、盲點監(jiān)控（BLIS）和增加DMS。

即使是L4最響亮的倡導(dǎo)者英偉達(dá)（Nvidia）也改變了其公關(guān)策略，CEO Jensen Huang表示：“L2車將在很長一段時間內(nèi)存在，駕駛員監(jiān)控非常重要，人工智能會在你睡著的時候叫醒你。”

DMS在“看著”你的眼睛

“眼睛是你心靈的窗戶�！薄�—莎士比亞

“臉是心靈的圖畫，眼睛是它的叛徒�！薄�—西塞羅

就像撲克專家能夠察言觀色一樣，通過對人眼的復(fù)雜實時分析，可以了解人的很多認(rèn)知和情緒狀態(tài)的信息。

除了身體和頭部位置，DMS還追蹤和測量眼瞼——眨眼頻率、持續(xù)時間和眨眼速度的實時變化——以準(zhǔn)確測量駕駛員的疲勞程度。通過監(jiān)控瞳孔和使用非常復(fù)雜的算法，DMS可以評估視線，并精確地確定駕駛員在看什么。

DMS還將作為一個先進(jìn)的生物認(rèn)證系統(tǒng)，在啟動車輛前對人的面部和眼睛進(jìn)行多次測量，以確認(rèn)駕駛員身份。加上手機(jī)車門解鎖，傳統(tǒng)無鑰匙進(jìn)入和防盜系統(tǒng)的日子似乎已來日無多。汽車（包括共享車輛）可以知道誰坐在方向盤后面，根據(jù)偏好自動調(diào)節(jié)座椅和后視鏡位置、收音機(jī)播放、空調(diào)等，實現(xiàn)自動個性化。精確的視線追蹤還可以實現(xiàn)對車載功能的控制。駕駛員只需查看抬頭顯示器上的圖標(biāo)，就可以與車內(nèi)的許多系統(tǒng)（電話、空調(diào)、音頻或?qū)Ш剑┻M(jìn)行交互或調(diào)節(jié)。

方案軟硬兼施

其實，做DMS的廠商并不多，這里介紹幾家。

·軟件算法：

EyeTracking開發(fā)的一種專利程序可以通過小型攝像頭實時監(jiān)控認(rèn)知負(fù)荷。采用認(rèn)知活動指數(shù)（Index of Cognitive Activity?，ICA）的視線追蹤算法能夠讓車輛實時了解駕駛員的工作強(qiáng)度，通過監(jiān)測瞳孔大小的微小而快速的波動，可以測量駕駛員的實時認(rèn)知工作負(fù)荷，這種波動是由于人的腦力活動而引起的。ICA方法濾除光對瞳孔信號的影響，只保留所需的測量信息。

最新汽車技術(shù)提供了前視攝像頭來檢測前方的物體，如汽車、騎自行車的人和行人。但駕駛員真的看到了嗎？雖然傳統(tǒng)視線追蹤數(shù)據(jù)可以告訴你一個人的眼睛看向哪里，但它不能知道你是否真的“看到”了他要看的東西。EyeTracking的專利技術(shù)可以回答這個問題。

EyeTracking技術(shù)：檢測瞳孔反應(yīng)、眨眼和頭部位置

使用ICA，車輛可以知道駕駛員是否專注，使車輛能夠意識到：“駕駛員似乎精神負(fù)荷增加，是否應(yīng)該提醒他？”“現(xiàn)在處于完全自動駕駛模式，駕駛員是否精神飽滿，是否準(zhǔn)備好重新控制車輛？”

當(dāng)一個人的認(rèn)知狀態(tài)改變時，他的行為也會改變。視線追蹤認(rèn)知狀態(tài)技術(shù)可以檢測人的眼睛、面部和工作負(fù)荷水平的變化，并利用這些信息來確定此人是否專注、疲勞、無聊、超負(fù)荷、分心等等。一旦識別出來，認(rèn)知狀態(tài)估計值就可以傳遞給ADAS，以納入有關(guān)車輛安全、乘客舒適度等方面的決策。

作為視線追蹤行業(yè)中第一家專門致力于眼睛數(shù)據(jù)的應(yīng)用、解釋和分析的公司，EyeTracking利用專利動態(tài)興趣區(qū)域技術(shù)，結(jié)合計算機(jī)處理能力和GPU的擴(kuò)展，能夠?qū)崟r識別駕駛員前方物體（如行人、路標(biāo)等），并將其與駕駛員頭部追蹤方向或視線追蹤“注視點”數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。

EyeTracking總裁兼首席技術(shù)官James Weatherhead表示，車輛的環(huán)境感知系統(tǒng)（尤其是前視攝像頭）可用來識別車輛前方的危險，監(jiān)控駕駛員視線的內(nèi)部攝像頭系統(tǒng)可用來識別駕駛員的視線。如果汽車處于完全自動駕駛模式，車輛系統(tǒng)可能會選擇不允許駕駛員接管車輛的控制權(quán)，因為它認(rèn)為駕駛員沒有注意到前面檢測到的危險。

EyeTracking的駕駛員注意力技術(shù)可以單獨使用，也可以與其他駕駛員認(rèn)知工作負(fù)荷和認(rèn)知狀態(tài)測量技術(shù)相結(jié)合。EyeTracking正與業(yè)界合作，除了通過其OEM服務(wù)部門為客戶制造采用該技術(shù)的定制產(chǎn)品外，還可以為各種應(yīng)用提供IP授權(quán)。

·系統(tǒng)：

推出L3自動駕駛系統(tǒng)的汽車制造商正在迅速采用DMS。Veoneer開發(fā)的DMS可以在手動和自動駕駛情況下調(diào)用，通過精確測量眼睛和頭部位置、駕駛員注意力和疲勞程度來提醒駕駛員。當(dāng)發(fā)現(xiàn)或即將發(fā)生危險情況時，DMS將采取行動。

Veoneer的解決方案建立在傳統(tǒng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，為人機(jī)交互系統(tǒng)增加了人臉識別、表情識別等功能，增強(qiáng)了駕駛員／車輛的信任度，讓未來的車輛能夠做出更好的決策，以提高舒適性和安全性。

VIA Mobile360駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)通過Mobile360 DMS技術(shù)監(jiān)控和檢測駕駛員行為，以識別潛在的危險或違規(guī)行為，如飲食和吸煙，以及疲勞和走神的跡象，從而提高道路安全。車隊管理人員還可以通過提供與云計算相關(guān)的數(shù)據(jù)，采取必要的措施解決可能會影響駕駛員績效和健康狀況的問題。

監(jiān)測與檢測包括：長途卡車、送貨車、出租車和代駕車輛駕駛員的睡意；使用手機(jī)、吃東西、喝酒和抽煙等分散對道路注意力的情況；不遵守安全程序（如安全帶）等可能導(dǎo)致駕駛員嚴(yán)重受傷、保險和法律責(zé)任的情況；駕駛員身份確認(rèn)，最大限度地降低被盜風(fēng)險，防范乘客風(fēng)險。

用DMS技術(shù)實現(xiàn)車隊管理

VIA Mobile360 DMS技術(shù)具有靈活的配置，可與VIA Mobile360 ADAS、VIA Mobile360 SVS和其他相關(guān)技術(shù)集成，以滿足客戶特定的部署需求。

為OEM提供完整的系統(tǒng)

Veoneer董事長、總裁兼首席執(zhí)行官Jan Carlson表示，公司正在與高通一起為下一代ADAS和自動駕駛系統(tǒng)提供方案，包括Veoneer的下一代感知和駕駛策略軟件堆棧，以及高通支持Snapdragon Ride ADAS／AD的SoC和加速器的產(chǎn)品組合。這些合作協(xié)議擴(kuò)大了市場機(jī)會，使Veoneer成為向OEM提供完整系統(tǒng)的SoC和軟件堆棧系統(tǒng)集成商。

·芯片

重頭戲應(yīng)該是作為系統(tǒng)基礎(chǔ)并可能使系統(tǒng)變?yōu)槟�塊的芯片。6月，OmniVision推出全球首款汽車晶圓級攝像頭模塊CameraCubeChip? OVM9284，解決了部署DMS攝像頭躲不過的一個現(xiàn)實問題——“太顯眼”，為更多車輛改善DMS體驗打開了方便之門。它將先進(jìn)的圖像傳感器技術(shù)集成到晶圓芯片規(guī)模封裝中，實現(xiàn)了以下特性：

·利用OmniVision的正面和背面照明CMOS圖像傳感器技術(shù)的CMOS圖像傳感器；

·采用半導(dǎo)體堆疊方法制作晶圓結(jié)構(gòu)層的晶圓級光學(xué)元件；

·采用OmniVision晶圓芯片級封裝專業(yè)技術(shù)——表面貼裝處理工藝，簡化了供應(yīng)鏈；

·具有先進(jìn)成像能力的超薄、緊湊器件的完全集成組件，可以實現(xiàn)小尺寸高質(zhì)量的攝像頭方案，還可以在一個設(shè)備中安裝多個攝像頭，提供適合微小空間的微型攝像頭模塊。

OmniVision市場總監(jiān)Aaron Chiang說，這個100萬像素（MP）模塊的緊湊尺寸僅為6．5 x 6．5 mm，可在駕駛室內(nèi)隱藏起來，為DMS設(shè)計人員提供了最大的靈活性。此外，其功耗比競爭產(chǎn)品低50％以上，能夠在最狹小的空間和盡可能低的溫度下連續(xù)運(yùn)行。

他說：“現(xiàn)有的DMS攝像頭大多使用玻璃鏡頭，體積大，難以避免分散駕駛員的注意力，而且對大多數(shù)車型來說，價格太貴�！�

OmniVision為晶圓級攝像頭模塊創(chuàng)建了簡化的一站式采購模式，組裝和運(yùn)輸量最少。可回流焊CameraCubeChip? 可直接焊接在印刷電路板上，無需插座或插接，使集成變得更加簡單，為需要微型攝像頭方案的市場提供了更多選擇。

就在剛剛，OmniVision、Ambarella和Smart Eye成為了汽車行業(yè)首個DMS和視頻會議攝像頭解決方案合作伙伴，共同推出了將OmniVision RGB和紅外成像雙模全局快門式圖像傳感器、Ambarella AI Vision處理器和Smart Eye AI DMS軟件算法相結(jié)合的參考設(shè)計。特別是Smart Eye的DMS解決方案提供了可集成在乘用車及其他車輛中的視線追蹤軟件，以提升安全性和改善用戶體驗。軟硬件的結(jié)合對于方案部署的重要性可見一斑。

現(xiàn)在，汽車中可以用一個攝像頭實現(xiàn)完整的雙模式攝像頭應(yīng)用——DMS和Videocall（視頻通話工具）！這種聯(lián)合解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)：

·全方位駕駛員和座艙監(jiān)控：從安全應(yīng)用到增強(qiáng)現(xiàn)實顯示，以及具有深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和AI內(nèi)部感測；

·單向視頻會議：允許遠(yuǎn)程會議參與者看到車內(nèi)視頻，而車輛只接收音頻，以減少駕駛員分心。

Smart Eye首席執(zhí)行官M(fèi)artin Krantz說：“我們的AI軟件使汽車OEM和Tier1能夠部署具有先進(jìn)AI功能的新一代駕駛員和車內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)，為駕駛員和乘客增加安全性和便利性。這種雙模式聯(lián)合解決方案具有獨特的能力，可以在不考慮照明條件的情況下，在監(jiān)控駕駛員的同時拍攝視頻會議圖像。它有助于OEM滿足歐盟新車安裝DMS攝像頭要求，同時靈活實現(xiàn)個性化車輛特征�！�

DMS的未來

分心駕駛是一個很廣泛的問題，“永遠(yuǎn)在線”的文化使許多人在開車時不可能關(guān)掉手機(jī)，把注意力集中在駕駛上。解決駕駛時手機(jī)分散注意力的一種方法是將手機(jī)和社交媒體更深入地整合到汽車用戶界面中（可能是悖論）。預(yù)計2028將出現(xiàn)4K UHD增強(qiáng)現(xiàn)實擋風(fēng)玻璃和全抬頭顯示。信息、社交媒體提示和路線規(guī)劃都將投射到擋風(fēng)玻璃——駕駛員的視野中。

利用“近凝視／遠(yuǎn)凝視”概念的視線追蹤軟件將監(jiān)控駕駛員閱讀信息時視線偏離前方道路的時間。駕駛員可直接從擋風(fēng)玻璃上讀取手機(jī)信息，但每次只能讀取幾秒鐘。從安全角度看，駕駛員的直接視野永遠(yuǎn)不會離開前方道路。

酒后／醉酒駕車是執(zhí)法機(jī)構(gòu)面臨的一個主要問題，但僅在車輛DMS系統(tǒng)中添加“醉酒檢測”并非易事。酒精是一種抑制劑，而像安非他明和可卡因這樣的毒品是興奮劑，所以很難用攝像頭來測量一個既喝醉又吸毒的人的凈效應(yīng)。要了解人類眼睛對酒精和毒品的各種組合反應(yīng)還要進(jìn)行大量研究，而這個問題不能僅通過應(yīng)用深度學(xué)習(xí)和AI來解決。減少道路交通事故需要防止既醉酒又吸毒的人開車，所以這將是未來DMS的一個重點。

情感使我們成為人類，人的情緒會影響我們的駕駛方式，在和孩子或伴侶吵架，或在工作中度過了糟糕的一天之后，我們也會坐在方向盤后面。究竟是通過更多的科學(xué)和人為因素研究（視覺機(jī)器），還是通過AI情緒識別（Affectiva）的發(fā)展來識別情感，目前還不清楚。然而，了解人類的情緒和認(rèn)知負(fù)荷將是汽車行業(yè)長期研究中最令人興奮的領(lǐng)域之一。

－ End －