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又一家 ADAS 实力玩家官宣入局「智能座舱」赛道

本文作者:卢洁萍 编辑:伍文靓 2021-09-29 10:55
导语:一场技术和人类本能的博弈。

小孩或宠物因粗心遗忘车内而致死,长途司机因瞌睡、分神而车毁人亡,多少人因开车回信息、接电话险酿大祸。 

这些血淋淋的案例在我们身边屡见不鲜。针对这些交通痛点,自动驾驶技术研发商MINIEYE于今天在上海推出了一套I-CS(In-Cabin Sensing)座舱感知量产方案。

这套方案可以及时发现遗落在车里的小孩或宠物,可以及时发现司机瞌睡或分神发出提醒,还可以人脸识别主动开车门、借助视线、手势、头部动作等实现前后排的互动以及根据司机点头还是摇头来选择是否接听电话、挥动手掌切换功能等等……

据官方介绍,I-CS方案基于计算机视觉技术与人工智能打造,包含了驾驶员监测系统(DMS)、乘客监测系统(OMS)、物体识别与人车交互系统等功能,目前已经取得超30个乘用车车型定点,在商用车上的装载量也达到了10万台。

新智驾注意到,本套方案的推出代表着MINIEYE这位ADAS玩家正式进军智能座舱赛道的开始,也是MINIEYE智能座舱业务与ADAS业务两条腿协同走路的开始。

但其实,这场跨界要从2017年MINIEYE对DMS的研究说起。

五花八门的疲劳驾驶监测技术

DMS(Driver Monitor System)为驾驶员监测系统的简称,是指驾驶员行驶过程中,全天候监测驾驶员的疲劳状态、危险驾驶行为的信息技术系统。

OMS则是对于全舱成员的监测,相比于更关注细节的DMS,OMS关注范围更广,更多的是需要对舱内信息进行读取和理解成员的意图。

而早在2017年,MINIEYE就收到了DMS的市场讯号。

MINIEYE智能座舱负责人杨一泓对新智驾表示,在2017年就有合作伙伴询问MINIEYE的计算机视觉技术能否从舱外拓展到舱内,而当时MINIEYE的商用车业务也正好起量,于是MINIEYE就开始成立团队,基于商用车场景做DMS的预演和落地。

如今的智能座舱感知方案,就是由最初为了检测驾驶员驾驶状态的DMS慢慢发展而来。

现在让我们宕开一笔,看看DMS的起源。

在黑科技产品层出不穷的今天,以上种种功能令人惊喜,同时却又似乎已无需为此太过大惊小怪,事实上在这背后,凝结着几代学术和业内人的孜孜不倦研究及探索时光。

从喝咖啡到开窗通风,从抹风油精到开车前别吃太饱,一直以来,如何对抗驾驶疲劳、驾驶分心可谓是跑长途司机的半永久课题。

注意力分散是导致交通事故发生的最主要原因,根据今年科技公司大陆集团与和众泽益联合发布的一份调研报告《2018-2020中国青年注意力分散与交通事故白皮书》,曾经在驾驶中有“使用通讯工具”行为(如电话、微信等手机APP等)的中国青年在接受调查的人数中占比高达82.18%。

业界和学界对于防止驾驶人员疲劳驾驶、分心驾驶的研究早从上个世纪70年代就已开始,也一直是近些年来的研究热点,例如在1975年,日产汽车就曾申请了一个关于通过计算驾驶员操纵离合器和制动器频率等信息来确定司机驾驶警觉性的专利。

目前国内外最多的研究方向,则主要是针对司机疲劳驾驶的监测,一般分为接触式检测和非接触式检测,非接触式检测又可以细分为基于计算机视觉的检测方式和基于人车交互特性的检测方式,具体方向包括监测脑电图、心电图、呼吸、皮肤电传导、车道偏离、方向盘动作、驾驶员的眨眼频率、瞳孔反应等变化的研究。

又一家 ADAS 实力玩家官宣入局「智能座舱」赛道

多年研究下来,由此诞生出来监测驾驶员驾驶状态的产品五花八门,应用范围更是从头到眼到脚,从汗液到血液到呼吸,从车内到路面不一而足。

比如针对矿区、物流等场景的专业司机,澳大利亚的SmartCap公司2013年就生产出了智能帽,内置脑电电极,戴上后可实时采集驾驶员的脑电信号进行分析,从而判断驾驶员的疲劳状态。

又一家 ADAS 实力玩家官宣入局「智能座舱」赛道

还有通过测量汗液成分中的乳酸、氨和酒精等数据,可以分析司机疲劳程度的智能手表、智能指环。

又一家 ADAS 实力玩家官宣入局「智能座舱」赛道

又如美国Electronic Ssfety Products公司开发的方向盘监视装置S.A.M.(steering attention monitor),方向盘正常运动时传感器装置不报警,若方向盘持续多秒不运动,S.A.M.就会发出报警声,直到方向盘继续正常运动为止。

又一家 ADAS 实力玩家官宣入局「智能座舱」赛道

还有诸如日本研制的电子“清醒带”、DAS2000型路面警告系统( The DAS2000 Road Alert System)、美国研制的打瞌睡驾驶员侦探系统DDDS( The Drowsy Driver Detection System)、韩国Advanced Biomelric Res Ct发明的潜呼吸探测防瞌睡系统等林林总总尝试。

为什么是视觉算法脱颖而出成主流?

对于判断人的疲劳状态,较为成熟且准确率高的方法,是直接获取驾驶人的脑电波、 心率、肌电等生理指标,但在实际操作中,这会给司机的正常驾驶带来不便,车辆运动状态中的检测也会使得测量精度大大下降。

至于通过检测机动车的方向盘转角、方向盘转向力等参数来间接判别驾驶人的疲劳状况,由于较易受到道路环境状况等外界因素影响,检测的可靠性和准确率相对而言也并不高。

因此,在以上技术方向中,被最为广泛使用的是1996年,由美国 Knipling ,Wang 和 Kanianthra等人提出,并在1999年正式被美国联邦公路管理局发表作为一种可行办法的perclos,主要就是基于摄像头,通过计算单位时间内眼睛闭合时长所占的比例来判断司机的疲劳驾驶程度。

基于perclos原理,为了提高疲劳驾驶检测技术的精度,同时随着近年图像处理软硬件技术测量速度、准确性的提升以及深度学习网络的发展,除了眼睑闭合,目前先进的疲劳驾驶测试大多还融合了对瞳孔、视线跟踪、嘴巴开合状态、头部姿态等多种面部特征变化的捕捉和识别。

又一家 ADAS 实力玩家官宣入局「智能座舱」赛道OMS演示

这种基于计算机视觉算法的非接触式疲劳检测技术目前已成业内大多数厂商的主流技术路线,也得到了广泛的认可,比如MINIEYE就是在2017年,开始针对商用车,研发基于摄像头的疲劳驾驶检测技术。

而在2018年,交通运输部办公厅还曾发布了关于推广应用智能视频监控报警技术的通知,主要内容即是希望在道路客货运输领域,通过强制“两客一危”车辆安装智能视频监控报警,来消除疲劳驾驶等隐患。

同样是为了防止驾驶员分神、瞌睡,今年4月,欧盟委员会还发布驾驶员疲劳监测法规(DDAW)草案,计划自2022年7月起,对车速超过70公里/小时M类和N类新认证车型强制实施DDAWS要求,2024年7月起,对所有新注册车型强制安装DDAW系统。

MINIEYE的智能座舱负责人杨一泓对新智驾表示,“对于使用何种技术路径来检测驾驶员的疲劳状态,欧标有很具体的分析。MINIEYE内部也花了很多时间,去与医学院校探讨和研究欧标的内部报告内容,他们对这种视觉判断,是呈鼓励态度的。”

杨一泓透露,因为MINIEYE目前正好有几个项目需要参考DDAW来做检验和设计,近期MINIEYE的驾驶员监测系统内部有基于欧盟的DDAW做过一整套的预检,对于明年通过欧盟的监测比较有信心。

根据介绍,MINIEYE的驾驶员监测系统(DMS),使用红外摄像头,具备三级疲劳监测,可针对驾驶员不同疲劳状态、眼睑开闭程度、视线方向及眨眼频率等行为进行判断分析,实时提供精确的疲劳预警及注意力等级判断。

量产是壁垒,深耕场景是重点

MINIEYE这套DMS的亮点,还在于它的超精视线追踪技术,可以追踪到驾驶员的视线落点,实时关注到其注意力分配情况。

针对这项超精视线追踪功能,MINIEYE研发出两套方案:一套纯粹基于深度学习;另一套则是基于深度学习网络,还利用了普尔钦斑位置原理来推导视线落点,而在普尔钦斑的方案中,MINIEYE针对不同的应用场景,还又研发出了两套不同的视线判别细化方案。

杨一泓认为,深度学习没有太大壁垒和差异化,理论上也是大同小异。“但基于深度学习而进行的对场景的理解、功能的深挖及迭代更新、实际的装配、量产的落地应用情况等等,才是DMS方案真正的壁垒。” 

检验一套方案是否成熟的关键指标,也在于量产规模。

截至目前,MINIEYE的I-CS座舱感知方案已经拿到30个乘用车车型定点,DMS产品在商用车上的装载量也达到了10万台。

不过,从2018年交通运输部发布关于安装智能视频监控报警的通知以来,DMS在车辆中的落地并不那么理想。

 相比于强调安全的ADAS,DMS更看重体验感,但此前一些硬件设备厂商急于上车,对方案的功能设计打磨得还比较粗糙,以至于系统常常出现乱报警示、关键时候又漏报的情况,不符合正常的驾驶状态,也使得驾驶员对此滋生不满。

MINIEYE的量产优势给了他们打磨细节的条件。“去年和今年我们都有为期将近半年,跟合作方一起去做迭代优化的项目,也帮他们解决了非常多真实驾车过程当中会出现的问题,比如说阴阳脸等。”

杨一泓仔细介绍道,再比如在真实的驾车过程中,因为睡觉时实际上头部的停顿有固定模式,因此设计方案时,并不能仅简单地通过识别驾驶员头部姿态的左右摆动,就判断他在分神驾驶,这需要团队通过方案真实落地的量产过程,去钻研、优化,从而逐渐提升体验感。

从2017年研发至今,MINIEYE已经在驾驶员监测系统的基础上,渐渐融合了对舱内乘客的监控系统(OMS)以及人机交互体验,以此构成了一整套的I-CS智能座舱感知方案。

比如OMS就可以通过观察舱内成员,判断并分析相关属性(年龄及性别等),并根据指令进行反馈,如入座情况分析、危险行为监测、安全带使用监测等功能,另外还能在驾驶员离车时,识别出被落下的儿童、宠物、手机、钱包等,从而再通过短信或者电话联系车主。

人车交互上,MINIEYE则提出了“人车交互应该像人与人交流一样自然流畅”的理念,支持视线交互、手势交互以及头部动作交互,比如驾驶员可以通过点头或摇头来直接选择是否接听来电等。

杨一泓介绍,从算法设计、功能开发、验证测试,到最终量产交付的产品化进程,由于MINIEYE有着大量的产品化积累和量产交付经验,这整套智能座舱感知方案有着非常强的快速移植和迭代能力。

“MINIEYE建立了一套完备的自研开发工具链以及数据半自动标注平台,对市面上常用的DMS、OMS摄像头模组也非常熟悉,此外也有基于不同嵌入式平台的加速库MiNiDNN,对集成式座舱方案中的资源分配和算力占比更加友好。”杨一泓表示,“这整套I-CS方案的前期准备步骤是很方便一致的,更多工作是花在后期方案量产时的迭代和更新,这是一个从90分迭代到100分的过程。”

舱内外融合是趋势:DMS成推动智能驾驶汽车前进的关键?

MINIEYE以做ADAS起家,长于车载视觉感知技术和产品的研发,在近年快速爆发的ADAS商用车市场中咬下不少订单,起量迅速。

今年上半年,MINIEYE在ADAS领域的累计出货量已达到22.8万套,同比增长245%,标志着MINIEYE产品落地量产全面爆发。

但由于技术不成熟、驾驶员对辅助驾驶系统过于依赖而分心驾驶等原因,智能驾驶技术高歌猛进的同时也始终伴随着舆论争议。

在此背景下,能够检测出驾驶员驾驶状态技术与智能驾驶技术的协同,就成了不起眼却关键的突破口。

MINIEYE联合创始人王启程就曾对新智驾解释了切入智能座舱市场的重要原因之一:

“L3以上阶段的自动驾驶必然需要舱内舱外的协同:更高级别的自动驾驶系统允许驾驶员在一定程度上脱离方向盘、但要保持随时可接管的状态,而这时就会产生一个新的需求,即系统要如何判断并提醒驾驶员进行接管。”

举个简单的例子,如果DMS发现驾驶员的视线没有专注在路面,系统就会发出警示要求司机赶紧接管,车辆的辅助驾驶系统也会关闭,从而可以避免意外的发生。

杨一泓也告诉新智驾,从DMS的发展看,它的发展前景除了对司机疲劳分神的提醒,更重要的还是与智能驾驶系统的联动。

当舱内外这两种系统之间的传感器和数据得以完全融合协同、复用,自动驾驶行业或许也就能摆脱些许路障,得以更进一步,这条路径是大势所趋,更是各类玩家们需要分秒必争的赛道之一。

而MINIEYE的这两种解决方案均基于深度学习,且以摄像头为主要传感器,在底层技术逻辑上一脉相承,对舱内外这两种技术的融合也就能够更加得心应手,抢占先机。

“MINIEYE目前正在给一个客户做基于辅助驾驶系统L2级别,用视线作为最后一个闸门来开关的功能,这是正在量产落地的功能。”杨一泓表示,“就目前的量产项目来说,能做到ADAS与DMS协同,或者拥有对车辆全域感知能力的企业,还是少数。”

除却DMS与智能驾驶技术的协同,智能座舱方案的性感之处还在于,它能给消费者带来相当直观且无安全隐忧的驾车体验,拥有一个巨大的市场增长空间,关键就在于前文所述的OMS和人机交互设计,并且价格在快速下探。

相比于国外企业和国内的传统车企,国内造车新势力更在意乘客对其座舱的体验感,因此对OMS的想象力更加丰富,智能座舱市场也因此走得更加大胆和快速。

根据IHS 的预测,中国座舱智能科技配置的新车渗透速度要快于全球。2020 年中国市场智能座舱渗透率为48.8%,到2025 年渗透率有望达到75%以上(届时全球渗透率为59.4%),呈快速增长态势。

从设计到上车再到真正触及消费者,智能座舱大概需要一年多的时间。

杨一泓表示,相信到明年这个时间点,行业会听到更多车型拥有这个功能,一年后,智能座舱的装配率也不会是很大的问题。

总结

对于疲劳驾驶、分心驾驶的研究还要走很长的路,技术路径势必也不止这几种,智能座舱也需要找到更多更适合的应用场景,这是一场技术和人类本能的博弈。

很多时候,人类不得不败于本能,但在如今,通过利用技术,我们已经常常可以做到战胜本能。

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