先别想什么ADAS了,这13家公司准备先把驾驶员「看」好

  • 发表于: 2016/05/25 08:04:57 来源:车云网

你愿意牺牲隐私,交换自动驾驶汽车的使用权吗?或者说为了安全,你愿意在车内装上CCTV吗?

对主机厂眼里,驾驶员其实并不“靠谱”。因为即便是久经考验的老司机,也会疲惫,偶尔还可能犯困打个盹,而且经常会出现注意力不集中的情况。为了解决这一问题,车企和保险公司都在考虑在车内安装驾驶员监控设备,因为无论从司机自身还是道路其他交通参与者的安全考虑,似乎把开车人“盯紧”才行。

特别是在自动驾驶技术加速发展的近几年,以驾驶员为主要对象的“车内监控系统”的打造也有了重要意义。

为什么呢?

因为一旦主机厂开始在量产车型上增加自动驾驶功能,特别是处于Level 3阶段的自动驾驶技术,需要时刻监视驾驶员,保证他/她在系统从自动驾驶向手动操作过渡时,能够及时接手。但现实情况是,主机厂根本没法保证驾驶员的注意力会一直放在开车这件事上。

*根据美国高速公路安全管理局NHTSA对自动驾驶技术的划定,Level 3阶段属于“有条件的自动驾驶”。

所以,在自动驾驶技术快速发展的时代,对驾驶员的监控已经不再是一项可有可无而是必须有的功能。毕竟机器绝非100%靠谱,关键时刻还得人类驾驶员及时反应,将一些可能发生的危险提前扼杀掉。因此,对车企而言,安装“驾驶员监控设备”其实是一种明哲保身之举,它可以尽最大努力确保驾驶员随时做好接手汽车的准备,否则车子只能减速靠边停止。

但同时这也意味着,驾驶员可能需要牺牲个人隐私来交换安全。不过目前尚无定论的是:

a) 用户是否愿意用“被监视”的代价换得体验自动驾驶汽车的机会;

b) 监视系统能否由驾驶员自行控制开闭。

不过汽车行业对“驾驶员监控”技术的日益重视,令许多在该领域专攻的创业公司崭露头角。而涉及该技术相关的软件算法和硬件设施,创新成果同样颇丰。Dominique Bonte,美国市场研究公司ABI Research董事总经理兼副总裁,曾多次在公开场合表示,“目前针对「驾驶员监控技术」的研究已经从传统基于方向盘传感器和远程信息处理的解决方案转为能够进行眼球动作追踪和面部识别的车内摄像头系统”。

自动驾驶10副本1.jpg

下面车云菌将列举13家目前在“驾驶员监控系统”研究领域具有代表性的公司。有些公司的产品已经接近商业化量产水平,当然还有的产品仍处于R&D研发阶段。

1. 据说是业内第一的「Seeing Machines」

Seeing Machines

很多汽车业内的观察人士认为,澳大利亚公司Seeing Machines在驾驶员监控领域处于领先地位。

Seeing Machines和卡特彼勒在煤矿、建筑、林业工人监控方面一直保持着良好的合作关系,转向乘用车这样的大规模市场,可谓水到渠成。据车云菌了解,目前Seeing Machines同零部件供应商Takata,OEM主机厂捷豹路虎、通用等建立了合作关系。

*卡特彼勒Caterpillar,属于建筑工程机械、矿用设备、柴油和天然气发动机、工业用燃气轮机以及柴电混合动力机组领域的企业。

由上图不难发现,Seeing Machines提供的车内解决方案中,最关键的就是那枚安装在仪表板处的小型红外摄像头。通过车内系统软件的协同配合,它能够对司机头部位置、面部表情以及眨眼频率进行评估。而软件部分负责衡量司机眼球的转动,监测他的视线与周围物体的交集情况。两部分汇总的信息能够使系统对驾驶员的一举一动皆有掌控。

据Seeing Machines官方透露,这套车内驾驶员监控解决方案支持多摄像头,使用完全不可见的红外线辅助照明,因此它在光照充足的日间,低光照的夜间均能正常工作。

2.「Smart Eye」设计出了扛睡神器——AntiSleep 

AntiSleep

位于瑞典哥德堡的Smart Eye设计了一款扛睡神器——AntiSleep。这套车内解决方案能够持续对驾驶员的头部位置、视线方向以及眼睑的开合度进行监控。

可能和其他基于摄像头的监控设备不同的是,AntiSleep采用了单摄像头的设计,为车企前装提供了省钱、小尺寸适配的解决方案。

据车云菌了解,Smart Eye开发的这款产品中,摄像头和红外闪光灯被安装在一个设计紧凑的装置中,但为了增加车内安装的灵活性,这两部分组件其实是可以分开放置的。此外,AntiSleep这套系统能够实现实时追踪,一旦目标物体挪出监控范围,系统会立即初始化,重新搜索监控目标。而整个初始化的步骤完全自动,无需驾驶员手动操作。

在AntiSleep这套监控系统中,经过调校,红外照明和滤镜能够识别室外最弱光照的频率。

Smart Eye官方表示,这套系统能够监测到普通或差异化的面部特征,根据所搜集的面部特征数据绘成一幅3D头部模型。该头部模型随即能够快速、实时地和车内的驾驶员进行匹配。

3. 由消费市场转向汽车产业的「Tobii Tech」

Tobii Tech

Tobii提供的是自家的追踪和传感器技术。这家瑞典公司在过去的15年里,为全球消费市场(笔记本、显示器、集成游戏控制器和VR虚拟现实设备等)供应眼球追踪技术。而现在,Tobii要将自己开发的眼球追踪核心算法、SoC系统级芯片、定制化传感器/投影机模块技术输出到汽车市场。

Tobii希望联合OEM主机厂一起,针对乘用车、卡车、赛车或巴士市场做定制化开发。而它手中掌握着三件利器:

a) 视觉芯片(Tobii EyeChip)。这枚低功率SoC ASIC单体芯片相当于眼球追踪设备的大脑;

b)EyeCore算法;

c)传感器设备(Tobii EyeSensors),包含有定制化的近红外光传感器和照明器。

通过观察驾驶员眼睑的开合细节、视线移动的模式,Tobii的前向传感器能够探测出司机是否在睡觉。根据实际情况,配合车辆安装的高级驾驶辅助系统ADAS,车子的行为随即得到纠正,当然如果有潜在危险的话,系统会发出警报提醒驾驶员。

值得一提的是,Tobii产品使用的所有零部件全部都是自家生产的。而Tobii对此也多次表示,之所以Tobii的产品在行业内能独树一帜,原因就在于“这些零部件能够实现最优化的眼球追踪和生物探测功能”。

4.「FotoNation」的“头”等大事

FotoNation

尽管目前大多数公司提供的车内监控解决方案,多是以监控驾驶员眼球动作和视线方向为主,但来自加州圣何塞的FotoNation却有着自己的打算。它认为上面提到的这两项技术无论对车企还是一级供应商而言,在成本和应用维度都有着不同的局限性。

FotoNation目前正在开发的这项技术“抛弃”了高架摄像头的使用,用一枚VGA摄像头取代了能够提供兆像素成像的传感器,通过追踪驾驶员的头部位置/方向,以此来帮助系统确定司机眼睛的位置。

所以,FotoNation的监测技术只追踪驾驶员的头部动作。这项技术首先定位的是司机面部上的50个点,进而使得监控系统能够推断出眉毛的位置,甚至能够精确计算出双眼睁得有多大。

由于FotoNation的车内监控系统不依赖对驾驶员视线的追踪,因此无需使用前向摄像头。车企完全可以将这套系统(其实就一枚摄像头)装在汽车A柱或B柱的地方,或者中控区域,甚至挂在后视镜上(只要不遮挡视线)也可以。

5. 先锋Pioneer联手清研微视,「疲劳驾驶预警系统」预计明年上市

先锋Pioneer

先锋联手清华大学苏州研究院伞下的清研微视,合作开发了这套“疲劳驾驶预警系统”。先锋在车载设备的硬件制造上具备十足优势,而清研微视在图像识别算法、方向盘操控状态检测等技术上亦多年深耕,因此二者联手为以“疲劳驾驶预警系统”为特色的下一代 ADAS车载设备的开发变为可能。

 

目前先锋和清研微视合作的「疲劳驾驶预警系统」已经有了初步的样品。不过从实物图来看不难发现,该原型产品体积略大,还无法立即在整车中搭载使用。况且要适配不同的品牌和车型,这些都需要后续和OEM主机厂再进行反复沟通磋商,不过据先锋电子(中国)投资有限公司董事总经理中根伸芳先生称,“量产产品预计1年后投放市场”。

按照车云菌掌握的信息,先锋集团的高精度自动驾驶部件制造技术,高度化地图系统整备能力以及在此基础上的高精度自车位置推定技术,结合清研微视的算法技术实力,未来两家公司在自动驾驶及智能汽车领域的合作其实才刚刚开始。

6. 哈曼Harman盯上了驾驶员的瞳孔 

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哈曼在今年年初的时候公布了这样一项技术:通过测量双眼瞳孔放大的程度来确定驾驶员是否处于疲劳驾驶状态。

该技术不只是监控驾驶员是否有睡意或者他/她的面部表情怎样那么简单,它更专注于对驾驶员脑力负荷的测量。

哈曼开发的这项技术能够持续捕捉驾驶员瞳孔变化的情况,以此判断驾驶员的疲劳状况。因为一旦坐在驾驶席上,你可能面临着高强度的认知负荷,需要时时刻刻进行多线程思维。该系统还使用了哈曼自行开发的软件算法,它能够利用高级筛选和信号处理的能力来分析瞳孔反射的情况。

哈曼方面表示,过滤器能够识别并区隔开由高强度认知负荷催生的瞳孔变化反应。而已经计算好的输出信息将用来调整用户和车子的交互行为。举例来说,一旦系统监测出驾驶员已经处于疲劳驾驶状态,它会将手机等移动设备设为勿扰模式,或者随即开启ADAS高级驾驶辅助系统,以尽可能减小外界对驾驶员心理和身体上的干扰。

7. 伟世通Visteon的HMEye是基于视线测量的驾驶员监测系统

伟世通HMEye 

一年半之前,伟世通曾展示了一套车用驾驶舱概念产品。而身处其中,驾驶员可以通过眼球的移动和头部的摆动方向进行一些功能的操控。

伟世通开发的这套基于驾驶员视线监测的HMI人机交互界面,设计初衷是希望尽可能减少驾驶员视线停留在中控屏上的时间,保证双手一直能放在方向盘上。在视频展示中,你会发现通过驾驶员眼球的转动就可以进行开关广播、调整温度、开启导航等功能。

大多数基于摄像头监控驾驶员眼部动作的安全辅助系统,主要都是为了判断司机是否疲劳,有没有分神。但似乎伟世通并不打算纠缠在这些概念上,而是直接利用捕捉视线的功能允许驾驶员进行关键功能的操控。而伟世通方面也表示,随后还可能会增加一些安全辅助驾驶功能。

由于眼球追踪技术在游戏领域应用颇广,也较为成熟,反应和灵敏度都很快。而将其应用于HMI交互界面的设计,伟世通认为这是目前向自动驾驶汽车过渡较为理想的解决方案,毕竟机器得知道驾驶员是不是已经准备好接手了。

8. 大陆Continental选了LED警示带

大陆 LED警示带 

结合了ADAS高级驾驶辅助系统提供的海量数据以及安装在车内朝向驾驶员的红外摄像头,大陆开发了一辆“知道驾驶员有没有专心致志在开车”的概念汽车。

这辆概念车的内部装有一条颜色醒目的LED光带,能够将驾驶员的注意力引向可能发生的潜在危险。

显然,随着自动驾驶功能的不断完善,在某些特定交通条件下,其实让机器开车远比让人类驾驶员操作要靠谱得多。但在实现真正意义上的无人驾驶之前,机器如何与人高效互动才是目前亟待解决的问题。

9. 弗劳恩霍夫Fraunhofer升级了微睡眠警报器(Micro-Sleep Alerter) 

Micro-Sleep Alerter

弗劳恩霍夫应用研究促进协会(Fraunhofer IDMT)去年发布了最新版本的微睡眠警报器(Micro-Sleep Alerter),而设计这款产品的初衷是为了更好地识别驾驶员已经是否进入了微睡眠的状态。该系统监测驾驶员的方式是通过高级算法和硬件的支持,进行基于视频的分析。

*微睡眠(microsleep)指持续时间不超过30秒的短暂睡眠状态,多由睡眠不足、精神疲乏、抑郁、或嗜睡症引起。对那些睡眠不足的人来说,随时都可能进入微睡眠状态,而且没有任何征兆。

一旦驾驶员的眼睛闭合时间超过了0.5秒,系统会发出警报声同时内置的LED设备会由绿色变为红色。而类似GPS导航设备,这款微睡眠警报器也可以采用后装的方式使用。

此外,弗劳恩霍夫还展示了一款眼睛跟踪器,它能够对驾驶员的视线进行3D立体监控,识别单个眼球瞳孔的轮廓和形状,并实时对眼球的动作进行分析。需要注意的是,这款追踪器无需校准,而且不需要用户接触进行任何操作。

10. Nauto-计算机视觉算法加身

Nauto

Nauto主打的是后装ADAS市场,产品是一台配备了高级计算机视觉处理软件的小型行车记录仪。不过和通常意义的dash cam不同的是,Nauto的这款产品在同一机身上装有朝向不同的两枚摄像头,当附着于风挡上时,它既能捕捉车身周围的影像数据,同时还能够监测驾驶员的行为,对诸如眼球、手臂等部位的动作细节进行实时分析。

Nauto的这款产品由两枚高分辨率摄像头、GPS、一枚惯性传感器、一枚高性能自带GPU的微处理器、Wi-Fi/LTE通讯模块组成。其中前置摄像头配置了广角镜头,取景范围在160——170度,配合高动态图像传感器,可获取4K高清图像。由于内置摄像头支持红外照明,因此即便在夜晚光照条件差的情况下,也能识别驾驶员面部、头部以及上半身的动作信息。

据车云菌了解,Nauto产品区别于普通行车记录仪的特色在于,它具备深度学习功能。一方面它能够通过检测驾驶员行为数据,逐步为其提供合理的安全行车建议;另一方面,这款产品还能够对事故数据进行分析,根据不同路况、车型和驾驶条件为车主提供适时的驾驶辅助。然而这跟Nauto团队开发的深度学习算法有很大关系,同时Nauto采用了高通骁龙的Zeroth智能认知平台,该平台的微处理器芯片性能强大,基于8块ARM内核组成,内嵌GPU并集成了Wi-Fi和LTE通信信号处理模块,可比肩高端平板电脑的SoC芯片。

11. 大奔的「注意力辅助系统」(attention assist)

attention assist

奔驰在2008年推出了这套全新的疲劳驾驶警告系统,官方称之为“Attention Assist(注意力辅助)”。而从2009年春季起投产的新车型上,都安装有这项功能。

Attention Assist系统的工作流程其实并不算特别复杂:首先,系统会观察每名司机正常状态下的行为,并用采集到的这些信息为每名司机建档。在驾驶过程中,系统会时刻对司机输入的指令进行监控,并与档案中的信息进行对比;一旦两者之间出现差异,系统会立刻判断这个差异是否是因为疲劳驾驶引起的。如果结果肯定的话,系统会在仪表区显示:“Attention Assist,Break!(注意力辅助,刹车!)”的文字信息,并从扬声器发出相同内容的语音提示,提醒司机是时候休息一下了。

当然,这套系统后台的技术要比表面上的流程复杂得多。Attention Assist系统的核心是一个极度灵敏的传感器元件,它能够非常精确地监控方向盘的转动和速度的变化。因为系统对司机转向动作的监控尤为重要。一般来说,过度疲劳的司机很难让车辆保持正确的行驶方向。在奔驰对超过550名男女司机进行调查的结果表明,他们通常会在打盹时稍稍带动方向盘,然后又马上下意识的修正,这就是过度疲劳的特征表现之一。

12. 丰田系的雷克萨斯搭上了高级预碰撞系统 

雷克萨斯高级预碰撞系统

相比之前提到的几家公司,丰田算是很早就开始研发并应用眼球追踪系统的主机厂,而这项技术也最先下沉到了丰田系的高端品牌——雷克萨斯。

丰田将这套系统命名为“高级预碰撞系统”(Advanced Pre-Collision System),而它所有功能的实现都离不开安装在方向盘背后的一枚红外摄像头。它会实时监控驾驶员的头部动作,一旦系统监测到可能有潜在碰撞事故发生,而驾驶员的注意力根本不在前方道路上,该系统会立即发出报警声,甚至在必要的时候会轻点刹车减速。

假设碰撞在所难免,系统会立即采取应急措施:制动辅助系统随时待命,而安全带也会同时自动勒紧。

13. 捷豹路虎黑科技:监测脑电波来减少事故?!

捷豹路虎

在2015年的CES消费电子展上,捷豹路虎称其正在和因特尔、Seeing Machines两家公司合作开发用于监测驾驶员面部和眼球动作的传感技术,以减少因分神或疲劳驾驶酿成的交通事故发生的几率。 

不过捷豹路虎似乎并没有停止在该领域的研究。CES之后,这家公司宣布了一项“Mind Sense”计划,希望通过监测司机的脑电波来预防交通事故的发生。

捷豹路虎表示,通过监测脑电波,Mind Sense系统可以对司机的注意力集中程度进行评估,进而保证行车安全。人脑在正常情况下会不断发出4种或者4种以上不同频率的脑电波,通过识别哪种脑电波处于主导地位,即可推测出司机注意力是否集中,或者出现了分神或困倦等影响行车安全的危险因素。

一旦系统通过脑电波检测到司机注意力不集中,便会震动方向盘和踏板来提醒司机需要注意行车安全。而如果在提醒之后司机的注意力仍没有提高的的话,系统则会再次震动或者通过其它方式提醒司机。

车云小结:

其实即便不考虑自动驾驶汽车的因素,对驾驶员的“监控”也是很有必要的。毕竟人不是机器,很多交通事故都是由于司机分心或疲劳驾驶酿成的。不过看了这13家公司的产品之后,你会发现几乎绝大多数解决方案都仰赖于摄像头传感器对驾驶员进行眼球追踪和面部特征识别,而主要原因也在于摄像头功用的灵活性。但遗憾的是,受制于成本、尺寸以及视觉识别算法、芯片技术发展的桎梏,除最后雷克萨斯车型上应用的“高级预碰撞系统”以及奔驰车型上安装的“注意力助手”,其他产品要么只是概念样品,要么还仍处于R&D研发阶段。

不过未来随着生物传感技术的进步,通过内嵌于座椅或方向盘的生物传感器,智能可穿戴设备等测量驾驶员心率、体温等关键体表特征也能有效防止疲劳驾驶酿成严重事故。而类似捷豹路虎测量脑电波的方式,都是继传统摄像头解决方案之后,很有发展潜力的新技术。

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