能識別駕駛員狀態(tài)行為的監(jiān)控系統(tǒng)還不夠可靠

駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)（DMS）作為一位后起之秀，在近年來的汽車市場上引起了不小的反響。

人們意識到，DMS的出現(xiàn)確實能夠改善汽車安全性，也由此推動了新的法規(guī)條款與新的汽車安全評級方式。歐洲議會已經(jīng)更新了其《通用安全法規(guī)（GSR）》以推動DMS類型認證，歐洲CNAP（新車評估計劃）也在著手制定DMS測試協(xié)議。順帶一提，NCAP五星碰撞評級計劃的測試工作已經(jīng)推遲了兩年，預計相關(guān)工作將在2024年正式啟動。

但這并不是全部。

目前汽車行業(yè)發(fā)現(xiàn)了一項可怕的事實：駕駛員使用部分自動化功能的時間越長，其對于駕駛本身就變得越是漫不經(jīng)心。

誠然，汽車制造商希望自己的高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）能夠給用戶帶來更強大的安全保障，但對此類系統(tǒng)的過度依賴反而造成了不少事故。而這種極不穩(wěn)定的人機關(guān)系中間，正是DMS發(fā)揮作用的舞臺。

這就帶來了新的問題：DMS能不能在人機操控之間，找到新的平衡點。

在最近一次采訪中，麻省理工學院AgeLab研究科學家Bryan Reimer再次提出了他的一貫主張：“必須將DMS數(shù)據(jù)與主動安全系統(tǒng)融合起來?！弊鳛楣钒踩ｋU協(xié)會（IIHS）中的研究員，他在一項研究中發(fā)現(xiàn)L1與L2級別自動駕駛系統(tǒng)反而會降低行駛安全水平。

Reimer提到，其目標是“以一種更理想的方式將自動化與人工操縱優(yōu)勢結(jié)合起來，最大化提升安全水平?！睘榱吮ＷC人車聯(lián)合系統(tǒng)在安全表現(xiàn)方面真正超越純?nèi)斯ゑ{駛，“必須有強大的數(shù)據(jù)作為支撐?！?/p>

Semicast Research首席分析師Colin Barnden強調(diào)，“必須將ADAS與DMS對接起來。”Barnden還指出，DMS在駕駛者身上檢測到的結(jié)果，應該被轉(zhuǎn)化為ADAS中的制動或者轉(zhuǎn)向等響應性操作。

Seeing Machines人為因素與今后解決方案高級副總裁Mike Lenné坦言，“內(nèi)部與外部傳感系統(tǒng)的集成，確實為增強安全性帶來了新的機會?！彼€列舉了ADAS與DMS相對接有望帶來的“兩大核心價值，即：1）理解現(xiàn)實世界中的安全風險，確保正確檢測出人類狀態(tài);2）使用DMS限制ADAS功能?！?/p>

例如，現(xiàn)在的ADAS只要求駕駛員把手放在方向盤上，但他或她能及時操作方向盤嗎？

Lenné指出，目前一大核心挑戰(zhàn)在于“判斷如何針對不同的駕駛場景/環(huán)境以調(diào)整DMS功能。例如，應該如何調(diào)整市區(qū)駕駛與鄉(xiāng)村駕駛條件下的干擾信號？”

除此之外，汽車制造商還“有必要將人機界面（HMI）/車輛響應與風險嚴重程度匹配起來。換言之，應該根據(jù)安全風險的嚴重程度決定HMI與車輛響應方式。”

DMS的“基礎(chǔ)版本”

好高騖遠顯然不可齲例如，歐洲NCAP技術(shù)主管Richard Schram在關(guān)于“超越駕駛員監(jiān)控的更高級別安全性”網(wǎng)絡(luò)會議上提到，歐洲NCAP“正在采取務(wù)實且快速推進的方法解決問題。”Schram強調(diào)稱，歐洲NCAP首先應“在每輛車上使用DMS的基礎(chǔ)版本，而后根據(jù)技術(shù)路線圖逐步推進。如果希望一步到位追求完美的DMS，那我們將永遠找不到答案。”

那么這會是什么樣的基礎(chǔ)版本？會是基于攝像頭的，還是基于視覺識別的？

根據(jù)目前歐洲NCAP正在起草的DNS測試協(xié)議，可以看到其重點完全放在基于視覺識別的系統(tǒng)身上。

Smart Eye公司CEO Martin Krantz打趣道，“特斯拉等品牌使用的方向盤扭矩傳感器有時候也會被歸類為DMS……但很明顯，這類方案已經(jīng)過時了?！?/p>

在采訪當中，Jungo Connectivity公司CEO Ophir Herbst坦言“DMS與乘員監(jiān)控系統(tǒng)（OMS）技術(shù)都以2D攝像機為基礎(chǔ)……實際上，已經(jīng)有部分企業(yè)與我們合作，使用我們的系統(tǒng)衡量駕駛員的「認知狀態(tài)」或者說「心態(tài)」。OEM廠商也在積極尋求其他傳感器解決方案，但他們承認攝像機在實現(xiàn)各類功能方面仍然具有最好的投資回報。成本很重要，選擇視覺檢測的合理性也正在于此?！?/p>

最近剛剛更名為Cipia的Eyesight Technologies公司也堅持認為，視覺識別將是實現(xiàn)駕駛員監(jiān)控的主要方法。

該公司產(chǎn)品副總裁Tal Krzypow在采訪中表示，視覺分析“能夠檢測到眼睛的閉合、凝視與面部表情（及其他特征），這些都是駕駛員感到疲倦或注意力分散的直接指標。”

他補充道，“注意力分散特別重要，這也是造成安全事故的主要原因之一。除了視覺分析之外，沒有其他方法能夠準確跟蹤駕駛員的視線?！?/p>

Krzypow并沒有貶低其他傳感器，例如用于監(jiān)測呼吸的雷達;但他強調(diào)稱“目前市場的發(fā)展在很大程度上由法規(guī)要求所驅(qū)動，而視覺分析確實能夠更好地解決這方面要求。”

下一代DMS傳感器會是什么樣子？

雖然大部分OEM廠商都把基于視覺識別的DMS作為優(yōu)先方向，但DMS開發(fā)商也不會停止探索其他傳感器方案的腳步。

Smart Eye公司CEO Krantz描述了更廣闊的發(fā)展前景?！?020年的CES上，我們展示了一種基于雷達的呼吸探測器?！迸c其他DMS技術(shù)供應商一樣，他們也在尋求新的乘員監(jiān)控解決方案。Krantz提到，“我們還追求全面的車內(nèi)感知方案，包括使用一到兩臺連接攝像機跟蹤整個乘員艙，測量其身體姿態(tài)、是否有兒童、是否正確系上安全帶等?！彼€補充道，“我們還將提取所有乘客的面部表情，并將其與基本情緒映射起來。”在他看來，汽車內(nèi)部未來將“采用多模傳感器套件實時監(jiān)控?！盨mart Eye公司也計劃“繼續(xù)開發(fā)我們的軟件，使其能夠?qū)佣喾N傳感器形式。”

根據(jù)報道，Valeo等一流廠商也在探索雷達解決方案，及時發(fā)現(xiàn)被意外留在后座上的嬰兒或?qū)櫸铩?/p>

行駛時間（ToF）傳感器也有望在DMS中發(fā)揮作用。ADI與Jungo就在今年年初宣布開展合作，Jugo公司CEO Herbst解釋稱，ToF傳感器能夠提高人臉識別、手勢與姿態(tài)/姿勢等識別算法的準確率。他提到，“在某些情況下，ToF傳感器可以提供冗余功能例如檢測手是否離開了方向盤?！彼硎綯oF傳感器將在“來年”首次登陸DMS方案。

但也有一派觀點認為，在DMS中添加感知模式未必能夠解決駕駛員疲勞度等棘手難題。Seeing Machines公司的Lenné提出，“困倦是最難啃的硬骨頭。我們研究了大腦活動、心律活動以及呼吸等因素?！蹦壳?，澳大利亞與英國學術(shù)機構(gòu)都在開發(fā)相應的生理傳感器，“但我們發(fā)現(xiàn)這些傳感器會產(chǎn)生令人難以置信的噪音。而且導致心率或呼吸率變化的原因多達101種。”

隨著DMS的要求越來越貼近現(xiàn)實，Seeing Machines重申了其基本思路：“眼睛不會說謊，眼睛能夠體現(xiàn)一切。”Lenné強調(diào)廣泛的研發(fā)活動發(fā)現(xiàn)，“要想準確把握某人的注意力與認知狀態(tài)，就必須研究他們的面部表情、特別是眼睛?！?/p>

歐洲NCAP應該測試哪些方案？又該如何測試？

Smart Eye公司的Krantz指出，DMS測試的首要任務(wù)是“將系統(tǒng)安裝在汽車內(nèi)。目前很多在實驗室環(huán)境下可以正常起效的系統(tǒng)，根本無法適應真實汽車行駛所處的惡劣環(huán)境。”

Semicast公司的Barden則強調(diào)，“陽光直射、路燈產(chǎn)生的頻閃效果”都可能干擾DMS的判斷。此外，佩戴口罩和太陽鏡的駕駛員也會令DMS無所適從。

那么，DMS“必須關(guān)注”的特征有哪些？參加了歐洲NCAP開發(fā)測試的供應商表示無法透露相關(guān)信息，但從根本上講，Smart Eye認為“信號的可用性”才是最核心的要求。

“最重要的就是同時跟蹤基礎(chǔ)信號的準確性與可用性，例如頭部姿勢、眼瞼是否張開、注視的方向等等。如果這些信號的完整性不高，則無法以此為基礎(chǔ)構(gòu)建警告應用?？偠灾硐氲腄MS系統(tǒng)必須既靈敏、又能把誤報概率控制在極低的水平?！?/p>

Karntz還補充稱，“例如，DMS必須能夠把掃視與打瞌睡區(qū)分開來?！?/p>

目前歐洲NCAP測試協(xié)議仍在進行當中，Krantz強調(diào)“我們相信這項協(xié)議能夠反映出對先進技術(shù)的需求，確保未來的DMS系統(tǒng)能夠切實衡量最重要的基本特征?！?/p>

Jungo公司CEO Herbst則列出了以下潛在要求：

識別頭部姿勢以分析注意力分布情況，例如瞥向手機、調(diào)整車載娛樂信息等；

識別出打瞌睡及其他疲勞情況；

通過多種信號（眼睛、哈欠、腦電圖、不動方向盤）識別出陷入穩(wěn)定睡眠的指標；

支持各種光照條件（白天、夜晚、陽光直射）；

各類常見佩戴物（眼鏡、太陽鏡、帽子、口罩）。

最后，OEM廠商希望NCAP的要求不要太過嚴苛，保證相關(guān)DMS系統(tǒng)仍然具備成本效益。Herbst提到，“應該確保DMS能夠運行在現(xiàn)有車載計算平臺之上（例如車載信息娛樂系統(tǒng)）。”汽車制造商還需要考慮其他功能的可行性，例如軟件更新。再有，一線廠商還需要一種能夠與當前首選芯片組相適應的解決方案。當然，監(jiān)管機構(gòu)并不會在技術(shù)方案層面設(shè)限，他們只重視使用效果及能否適應極端案例。

相對于碰撞安全假人，會出現(xiàn)“瞌睡測試假人”嗎？

這是個奇怪的問題，但又特別真實。換言之，歐洲NCAP是怎么測試車載DMS效果的？使用“瞌睡測試假人”嗎？

Seeing Machines的Lenné表示，“我們的觀點是，人/駕駛員需要在模擬器或測試賽道中主動對接被測系統(tǒng)。目前還不清楚這個目標要如何實現(xiàn)，但各方可能需要在睡意程度方面達成共識?！?/p>

關(guān)于打瞌睡，Smart Eye公司的Krantz認為“除了在意識出打瞌睡時發(fā)出警告外，DMS還需要注意到嚴重疲倦狀態(tài)，這同樣會導致駕駛能力急劇下降。因此在模擬與實際駕駛中，應該以相同的時間間隔不斷評估駕駛員的實際睡意。區(qū)別在于，我們可以在模擬器中繼續(xù)推進，準許測試對象徹底入睡?！?/p>

實際上，真正的測試似乎要比Krantz與Lenné的設(shè)想復雜得多。正如Cipia公司的Krzypow所提出，“睡意衡量中包含著雙重挑戰(zhàn)：難以衡量，而且難以模擬。”目前歐洲NCAP并未解釋要如何應對這些挑戰(zhàn)。

DMS如何避免引發(fā)駕駛員的反感？

相信很多人都有體會，當前DMS技術(shù)中的薄弱環(huán)節(jié)在于，一旦誤報頻率過高，駕駛員會直接關(guān)閉DMS并導致其徹底失效。

Jungo公司CEO坦言，“確實，過多的誤報實在令人討厭。在Jungo，我們會優(yōu)先除非種種干擾性事件，例如不看路、接電話、吸煙等。目前，我們還不會主動評估駕駛員的「認知」狀態(tài)，例如眼睛盯著路面但注意力早已渙散。這太容易引發(fā)誤報了，還沒有實用意義?！?/p>

Smart Eye公司CEO Krantz指出，“要盡可能降低錯誤率，關(guān)鍵是在基礎(chǔ)信號中保持極高的精度。這就要求構(gòu)建起一套設(shè)計精良且經(jīng)過全面測試的應用程序，由其將基礎(chǔ)信號轉(zhuǎn)換為有價值的駕駛員狀態(tài)信息，并最終據(jù)此采取全面的警告策略，在不引發(fā)反感的前提下向駕駛員發(fā)布提醒?！?/p>

Seeing Machines的Lenné對此表示贊同。“以人為本的設(shè)計非常重要，我們必須了解行為與相關(guān)風險，將其解釋為特征，這樣才能真正支撐起「實際意義」。誤報的數(shù)量還取決于其他因素，包括信號的可用性與可靠性，這些同樣需要高度關(guān)注?！?/p>

麻省理工學院的Reimer以通用汽車公司為例，強調(diào)過度活躍的駕駛員警報系統(tǒng)有可能帶來糟糕的體驗。

“通用汽車目前已經(jīng)與Super Cruise合作開發(fā)出一套多段式警報方法，能夠通過增強（無聲提示）及逐步升級警報的組合形式解決問題?！?/p>

從理論上講，準確識別駕駛員狀態(tài)并對接DMS警報系統(tǒng)，即可有效緩解這些惱人的感受。

但Reimer也提出，“我們不知道有哪些系統(tǒng)能夠切實解決認知衰退或注意力渙散的問題。我們整個集團以及多家OEM與供應商合作伙伴正在積極研究這方面議題。”

目前的DMS方案

目前的DMS方案顯然無法解決前文中提出的種種現(xiàn)實問題。Semicast Research公司的Barnden提到，“現(xiàn)有方案的駕駛員監(jiān)控效果非常差勁。”根據(jù)現(xiàn)代集團發(fā)布的Forward Attention Warning （FAW）系統(tǒng)宣傳片段，可以看到旁白警告稱“在某些情況下，F(xiàn)AW可能無法正常工作……例如當駕駛員佩戴偏光鏡、化有濃密眼妝，或者面部被頭發(fā)或帽子遮擋，或視頻被方向盤所遮擋時?！?/p>

請注意，F(xiàn)AW系統(tǒng)無法替代安全的駕駛習慣與方式。駕駛員有責任始終監(jiān)督車輛與前方車輛間的速度差異與距離。

所以……事實就是這樣，DMS還不夠可靠，而汽車制造商仍然在成本的權(quán)衡之下推出可用性糟糕的方案，并將其作為重要賣點。
責任編輯：YYX