最近有人告訴小編：你應(yīng)該關(guān)注一下駕駛員監(jiān)測系統(tǒng)(DMS, Driver Monitor System)，它與自動(dòng)駕駛和智能座艙關(guān)系很強(qiáng)，對(duì)商用車也意義重大，可能馬上就會(huì)成為行業(yè)熱點(diǎn)！

小編一搜，在2021年中國乘用車市場中，標(biāo)配有DMS的新車上險(xiǎn)量僅為54.33萬輛，搭載率僅為2.66%[1]，商業(yè)發(fā)展還處于非常早期的階段。

一般來說，考慮到投資研發(fā)的資金回報(bào)率，新技術(shù)都是先在乘用車上先普及，再逐漸滲透到商用車領(lǐng)域。

對(duì)此小編陷入了沉思：如果DMS在乘用車領(lǐng)域的應(yīng)用都僅處于早期階段，那應(yīng)用到商用車得猴年馬月??？ 

再說，DMS的「監(jiān)視」、「警告」駕駛員的功能，DMS常常被司機(jī)們吐槽煩人，它真有這么重要嗎？

帶著這個(gè)疑問，小編請(qǐng)教了相關(guān)專家、進(jìn)行了大量調(diào)研，才得到粗淺的理解，分享給大家：

1. 什么是DMS?

當(dāng)你開車帶朋友長途出行時(shí)，很可能會(huì)出現(xiàn)疲倦狀態(tài)，這時(shí)難免會(huì)發(fā)生注意力分散的情況，甚至有時(shí)候睡著了自己都不知道。

在頭部耷拉下來時(shí)，坐在副駕的朋友看不下去了，對(duì)你大吼一聲：「注意點(diǎn)，別睡著了啊！要不我?guī)湍汩_一會(huì)兒吧？」

此時(shí)，副駕駛朋友扮演的正是DMS的角色：感知(察覺到司機(jī)走神) → 決策(決定提醒你一下) → 執(zhí)行(通過語音叫醒你)。

雖然簡單，但成功避免了一場潛在車禍。

近年來，疲勞駕駛、分心駕駛已成為交通事故的主要原因。隨著自動(dòng)駕駛、智能座艙的功能越來越強(qiáng)大，讓駕駛員分心的場景也會(huì)越來越多。例如下面這場事故，就是由于司機(jī)玩手機(jī)分心引發(fā)的：

如果是一個(gè)人開車、沒有朋友坐在副駕提醒呢？特別是咱們商用車領(lǐng)域，通常都是一個(gè)人開車。長途重卡雖然是兩個(gè)人，那也是一人開車、另一人休息。

這時(shí)候，DMS系統(tǒng)的重要性就體現(xiàn)出來了：它也是通過「感知→決策→執(zhí)行」3個(gè)步驟來實(shí)現(xiàn)這一功能的！其中最復(fù)雜的就是感知，咱們就重點(diǎn)聊聊感知吧！

視覺感知

2. 感知傳感器

要獲得人的精神狀態(tài)，最專業(yè)的感知儀器，當(dāng)數(shù)醫(yī)院的睡眠監(jiān)測儀。

它可以根據(jù)腦電波、肌電、皮膚電、心電、呼吸等全面的數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確地感知你的狀態(tài)：到底是深睡、淺睡，還是在認(rèn)真開車。

用腳后跟想想也知道，這套系統(tǒng)雖然專業(yè)，但不可能用于量產(chǎn)車上。退而求其次，有人提出用智能穿戴設(shè)備與車載系統(tǒng)通訊，獲取人的心電、血壓、體溫?cái)?shù)據(jù)：

這個(gè)思路確實(shí)不錯(cuò)，但智能穿戴設(shè)備與車機(jī)系統(tǒng)之間的溝通不太通暢，難以落實(shí)。要想實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，等華為、蘋果造出量產(chǎn)車來再說吧！

那么，再退一步吧！這也是目前的主流方案：視覺感知為主，其它信息為輔。

例如在方向盤、A柱或內(nèi)后視鏡上安裝攝像頭，來監(jiān)測駕駛員的狀態(tài)。

小鵬P7在方向盤上有一個(gè)紅外攝像頭，還有一串小燈用于紅外補(bǔ)光、照亮人臉。照片中顯現(xiàn)出紫色的小燈，實(shí)際上是因?yàn)槿搜劭床怀龅慕t外光。采用紅外光的另一個(gè)好處是，它可以穿透墨鏡。

蔚來ES8將DMS攝像頭布置到了內(nèi)后視鏡[2]：

蔚來ES8的DMS攝像頭 圖片來源[2]

吉利星越將DMS攝像頭布置到了A柱上：

吉利星越的DMS攝像頭 圖片來源[2]

除視覺之外，還有其它傳感器提供的輔助信息。例如檢測駕駛員手部是否放在方向盤上的傳感器，有兩種：

• 扭矩傳感器：如果長時(shí)間檢測不到手的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，就會(huì)報(bào)警 —— 在啟用高級(jí)輔助駕駛時(shí)，就會(huì)比較煩；手不僅要搭在方向盤上，還要一直施加一個(gè)不大不小的力矩，太大會(huì)退出輔助駕駛，太小則檢測不到，相當(dāng)考驗(yàn)技巧。

• 電容式HOD傳感器：檢測駕駛中的手是否在方向盤上，而不需要施加力矩，比較好用一些。

其實(shí)，通過車輛本身的狀態(tài)也可以輔助判斷駕駛員狀態(tài)。例如奔馳就有這么一套Attention Assist系統(tǒng)：依據(jù)駕駛員駕駛行為、基于車輛狀態(tài)參數(shù)（車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、橫擺角速度、側(cè)向加速度、轉(zhuǎn)向盤角速度和角加速度）檢測駕駛員狀態(tài)[3]。

圖片來源[3]

粗略一想，這種方法也很有道理：如果是醉漢朋友開車，剛一上車咱們就能察覺出不對(duì)勁，這就是通過車輛的加減速度、行駛軌跡判斷出來的。

這種極簡的方案雖然聽起來講得通，但有時(shí)也不太靠譜。所以，現(xiàn)在主流方案還是以視覺感知為主、其它信息輔助。

3. 感知算法：駕駛員的分神、

疲勞、瞌睡、昏迷.....

攝像頭看到了面部與眼球，怎么判斷駕駛員的狀態(tài)呢？

判斷結(jié)果不能是簡單的睡或沒睡，而是要區(qū)分出：走神（distraction）、疲勞（fatigue）、打瞌睡（drowsiness）[4]甚至昏迷（突發(fā)事故、突發(fā)疾病）……

傳統(tǒng)方法是人為地總結(jié)出一套判斷規(guī)則，例如一篇綜述作了總結(jié)[5]：

• 根據(jù)微小點(diǎn)頭動(dòng)作發(fā)生的頻率[6]：當(dāng)過大時(shí)判斷為瞌睡。

• 根據(jù)眼睛閉合70%的時(shí)間比例[7]：當(dāng)閉合多的時(shí)候就判斷為瞌睡。但這套方法對(duì)小眼睛司機(jī)、戴墨鏡的司機(jī)無效。

• 綜合PERCLOS指標(biāo)[8]：眨眼持續(xù)時(shí)間、眨眼頻率、明顯的頭部或體動(dòng)。

• 監(jiān)測瞳孔變化[9]：瞌睡時(shí)瞳孔會(huì)縮小，醒時(shí)瞳孔大小保持相對(duì)穩(wěn)定。如果副駕坐著你愛的人，瞳孔也會(huì)忽大忽小，從而干擾算法。

• 監(jiān)測嘴部變化[10]：頻繁說話、認(rèn)真開車、偶爾打哈欠，嘴的動(dòng)作是顯著不同的。

這些算法還有很多，我猜你也不想再聽了，其實(shí)也沒必要聽了。因?yàn)椤?

因?yàn)樵谏疃葘W(xué)習(xí)算法出來之后，它說：在坐的都是垃圾！

所謂深度學(xué)習(xí)算法之類的AI算法，根本不去總結(jié)這些規(guī)則，而是以自己的一套隱藏邏輯直接推導(dǎo)出結(jié)論。

它就像Alpha Go的圍棋完虐人類棋手之后，柯潔委屈地對(duì)Alpha Go說：你根本不懂圍棋！

Alpha Go對(duì)柯潔說：你根本不懂AI。懂不懂圍棋重要嗎？反正我能贏。

總之，深度學(xué)習(xí)算法就是下面這么一通分層、一通運(yùn)算，就可以判斷駕駛員狀態(tài)了，比之前人類總結(jié)的所有規(guī)則都要好使。

AI眼中的美女，她長這個(gè)樣子[11]。

你可以對(duì)AI說：你不懂美女。一位好好的美女，不應(yīng)該按照三庭五眼的標(biāo)準(zhǔn)來看嗎？

AI告訴你：你不懂AI。你管我怎么看美女呢？她打瞌睡時(shí)我能知道就好了！

主要判斷依據(jù)為攝像頭的視覺信息，實(shí)際上是融合了車輛狀態(tài)、方向盤傳感器、麥克風(fēng)等各種狀態(tài)的。將來，隨著汽車與智能穿戴設(shè)備的融合，DMS也會(huì)越來越精準(zhǔn)、越來越安全。

比如，當(dāng)年測個(gè)心電數(shù)據(jù)，還要在座椅上貼傳感器[12]。如今，華為watch和iwatch都具有ECG功能了。萬事俱備，就差讓他倆造車了！

駕駛員座椅上的心電測量設(shè)施[12]

所有傳感器的信息要經(jīng)過一個(gè)數(shù)據(jù)融合的過程[13]：

干擾測試框架[13]

4. DMS市場趨勢

乘用車領(lǐng)域，2021年DMS前裝率雖然只有2.66%，但同比增加243.77%[1]。DMS在乘用車領(lǐng)域的高速增長趨勢將在未來幾年持續(xù)下去。

商用車市場與政策相關(guān)性比較大。復(fù)盤自動(dòng)緊急剎車系統(tǒng)(AEB)可以發(fā)現(xiàn)，它的高增長依賴于相關(guān)法規(guī)的推進(jìn)。

例如，在《營運(yùn)客車安全技術(shù)條件》中明確要求：自2018年4月起，車長超過9米的營運(yùn)客車都需要加裝符合JT/T 883要求的LDW（車道偏離預(yù)警系統(tǒng)）和FCW（前車碰撞預(yù)警系統(tǒng)）；自2019年4月起，需安裝AEBS（自動(dòng)緊急制動(dòng)系統(tǒng)）[14]。

歐洲新車測試規(guī)程Euro -NCAP預(yù)計(jì)將于2023年起，考評(píng)車輛的DMS能力，否則就無法拿滿分[15]。中國新車測試規(guī)程C-NCAP預(yù)計(jì)將在2025年考察車輛的DMS能力[16]。

中國新車測試規(guī)程C-NCAP主要針對(duì)的是乘用車，而國內(nèi)商用車DMS的強(qiáng)制安裝法規(guī)可能將在不久后出臺(tái)，屆時(shí)將推動(dòng)商用車DMS的一波快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]乘用車前裝視覺DMS搭載率不到3%，3D ToF進(jìn)入量產(chǎn)周期 https://blog.csdn.net/GGAI_AI/article/details/123530084[2] 2019-2020年車載DMS產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告. 佐思產(chǎn)研.[3] 于立嬌, 吳振昕, 王文彬,等. 駕駛員疲勞狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)綜述[J]. 汽車文摘, 2019(3):7.[4]https://zhuanlan.zhihu.com/p/112322258[5]張恒, 劉艷麗. 基于視覺信息融合的駕駛員疲勞監(jiān)測方法綜述[J]. 信息技術(shù), 2008, 32(6):5.[6]Kithil P W, Jones R D, MacCuish J．Development of driver alertness detection system using overhead capacitive sensor array [R]．SAE Technical Paper Series982292．SAE International 1998．[7]Wierwille W W, Ellsworth L A, Wreggit S S, et al. Research on Vehicle base Status/ Performance Mon-toring: Development Validation and Refinement of Algorithms for Detection of Driver [R]．Final Report：DOT HS808247 National Highway Traffic Safety Administration 1994[8]National Highway Traffic Safety Administration. evaluation of Techniques for Ocular Measurement as an index of Fatigue and the Basis for alertness Management [Z/OL]．http：//www．fhwa．dot．gov．[9]Lois E K, Hohu L B, Michael H S. New Understanding of Irresistible Sleep [C]．Mayo Clin Pro 2001 76：185－194．[10]Liao W, Zhang W, Zhu Z, et al. Toward a decision-theoretic framework for affect recognition and user assistance [J]. International[11]夏家豪. 基于多任務(wù)級(jí)聯(lián)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的駕駛員疲勞監(jiān)測算法研究[D]. 湖南大學(xué).[12]J. Hyun, S. Gih, K. Ko, S. Kwang, “A Smart health monitoring chair for nonintrusive measurement of biological signals,” IEEE Trans. Inform. Technol. Biomed., 2012.[13]Kashevnik A, Shchedrin R, Kaiser C, et al. Driver distraction detection methods: A literature review and framework[J]. IEEE Access, 2021, 9: 60063-60076.[14]https://new.qq.com/omn/20220302/20220302A09WQY00.html[15] Euro NCAP 最新DMS駕駛員監(jiān)控未來測試路線圖分析 - 離開的嘴巴的文章 - 知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/458457972[16] 前裝DMS進(jìn)入技術(shù)+法規(guī)「紅利期」，哪些供應(yīng)商在領(lǐng)跑 https://blog.csdn.net/GGAI_AI/article/details/123727430