DMS（Driver Monitor System）為駕駛員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是指駕駛員行駛過(guò)程中，全天候監(jiān)測(cè)駕駛員的疲勞狀態(tài)、危險(xiǎn)駕駛行為的信息技術(shù)系統(tǒng)。在發(fā)現(xiàn)駕駛員出現(xiàn)疲勞、打哈欠、瞇眼睛及其他錯(cuò)誤駕駛狀態(tài)后，DMS 系統(tǒng)將會(huì)對(duì)此類(lèi)行為進(jìn)行及時(shí)的分析，并進(jìn)行語(yǔ)音燈光提示，起到警示駕駛員，糾正錯(cuò)誤駕駛行為的作用。DMS 一般分為主動(dòng)式 DMS 和被動(dòng)式 DMS。
被動(dòng)式 DMS 基于方向盤(pán)轉(zhuǎn)向和行駛軌跡特征來(lái)判斷駕駛員狀態(tài)。主動(dòng)式 DMS 系統(tǒng)一般基于攝像頭和近紅外技術(shù)，從眼瞼閉合、眨眼、凝視方向、打哈欠和頭部運(yùn)動(dòng)等，檢測(cè)駕駛員狀態(tài)。本報(bào)告只研究主動(dòng)式 DMS。
2006 年，雷克薩斯 LS 460 首次配備主動(dòng) DMS，攝像頭安裝在轉(zhuǎn)向柱蓋的頂部，帶有六個(gè)內(nèi)置近紅外 LED。但汽車(chē)制造商對(duì)主動(dòng) DMS 一直不太感興趣，認(rèn)為一方面增加了整車(chē)的成本，另一方面消費(fèi)者并不一定為此買(mǎi)單。但是，近年來(lái)一系列的安全事故大大提高了 DMS 在自動(dòng)輔助駕駛系統(tǒng)尤其是 L2/L3 功能上的的重要性。從 2018 年開(kāi)始，隨著 L2 系統(tǒng)的量產(chǎn)和 L3 系統(tǒng)的即將量產(chǎn)，主動(dòng)式 DMS 系統(tǒng)開(kāi)始放量。
Euro-NCAP 發(fā)布了 2025 路線圖，要求從 2022 年 7 月開(kāi)始新車(chē)都必須配備 DMS。中國(guó)已立法對(duì)商用車(chē)強(qiáng)制裝配駕駛員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，乘用車(chē)搭載要求也在推進(jìn)制定中。相關(guān)的芯片、軟件、算法廠商積極助推 DMS 技術(shù)發(fā)展，主動(dòng) DMS 市場(chǎng)將迎來(lái)爆發(fā)。
主機(jī)廠對(duì) DMS 系統(tǒng)的采用歷程
來(lái)源：佐思汽研
據(jù)佐思汽研數(shù)據(jù)， 2019 年在中國(guó)主動(dòng) DMS 系統(tǒng)的乘用車(chē)新車(chē)安裝量為 10,170 套，同比增長(zhǎng) 174%。2020Q1 安裝量為 5,137 套，同比增長(zhǎng) 360%。增長(zhǎng)動(dòng)力來(lái)自于主動(dòng) DMS 系統(tǒng)在 15-20 萬(wàn)價(jià)格區(qū)間車(chē)型中的采用，WEY、小鵬汽車(chē)、吉利汽車(chē)等品牌紛紛裝配。
大部分 Tier1 已推出 DMS 完整解決方案，包括法雷奧、博世、大陸、電裝、現(xiàn)代摩比斯、偉世通、維寧爾等。在中國(guó)企業(yè)中，海康威視、商湯科技、百度、大華等公司的 DMS 產(chǎn)品也已落地在各個(gè)品牌車(chē)型上。
部分 DMS 系統(tǒng)供應(yīng)商產(chǎn)品對(duì)比
來(lái)源：佐思汽研
DMS 算法廠商的崛起
DMS 的核心功能是監(jiān)測(cè)駕駛員的疲勞和注意力分散程度。但是基于更多的傳感器，視覺(jué)+紅外攝像頭，甚至毫米波雷達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)更多的功能，譬如：人臉識(shí)別、年齡性別估計(jì)、情緒估計(jì)、安全帶檢測(cè)、姿勢(shì)位置、遺忘檢測(cè)、座艙異常情況檢測(cè)、幼兒檢測(cè)等。通過(guò)人臉、性別和表情的識(shí)別, 實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證，以及更豐富的人車(chē)交互。目前 DMS 的應(yīng)用僅停留在預(yù)警階段，而一旦與 ADAS/AD 系統(tǒng)結(jié)合，還可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化車(chē)身控制等功能。
以法雷奧駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)為例，它已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了基于人工智能的，運(yùn)用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，并帶情緒識(shí)別功能的系統(tǒng)，可以通過(guò)人臉識(shí)別實(shí)現(xiàn)駕駛員的個(gè)性化設(shè)置。
但是這些豐富的功能單靠 Tier1 在短期內(nèi)是無(wú)法完成的，所以 DMS 系統(tǒng)多數(shù)是靠 Tier1+算法企業(yè)合作實(shí)現(xiàn)的。
虹軟科技在計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)方面有長(zhǎng)期的積累，專(zhuān)門(mén)針對(duì)汽車(chē)行業(yè)視覺(jué)相關(guān)功能需求而開(kāi)發(fā)了 DMS、ADAS、BSD 等產(chǎn)品。2019 年度，虹軟科技智能駕駛算法業(yè)務(wù)快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入 1605.66 萬(wàn)元，較上年度 220.21 萬(wàn)元實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。2020 年一季度智能駕駛算法業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入 1700.76 萬(wàn)元，已超過(guò) 2019 年全年?duì)I收。
EyeSight、Smart Eye、FotoNation、Seeing Machine 等都是類(lèi)似的軟件算法公司，并且均有好幾年的技術(shù)積累。即便如此，DMS 技術(shù)應(yīng)用中仍然面臨諸多難以解決的困難：
基于視覺(jué)的 DMS 在技術(shù)上的最大難點(diǎn)是面對(duì)強(qiáng)光或弱光狀態(tài)下的表現(xiàn)。光線太強(qiáng)，圖像表現(xiàn)出來(lái)全是白的。光線太弱，圖像表現(xiàn)出來(lái)全是黑的。面對(duì)這種情況，算法再?gòu)?qiáng)也沒(méi)有用。
如何量化界定疲勞狀態(tài)、瞌睡狀態(tài)也是 DMS 面臨的瓶頸。如何測(cè)量疲勞？疲勞與體溫，皮膚電阻，眼球運(yùn)動(dòng)，呼吸頻率，心率和大腦活動(dòng)之間存在關(guān)系。最有效的方法是測(cè)量脈搏和心跳變異 HRV，但這方面技術(shù)還不夠成熟。
信噪比、對(duì)比度千差萬(wàn)別、圖像的遮擋與抖動(dòng)、不同天氣和時(shí)間段的光線差異導(dǎo)致圖像亮度不同。
人臉檢測(cè)的挑戰(zhàn)：面內(nèi)旋轉(zhuǎn)；面外旋轉(zhuǎn)；化妝品，胡須和眼鏡的存在；表情（快樂(lè)，哭泣等）；臉部遮擋；實(shí)時(shí)處理要求。
算力不足、通信等造成的 DMS 延時(shí)問(wèn)題。
誤報(bào)次數(shù)太多，對(duì)用戶(hù)造成干擾。
訓(xùn)練算法的樣本數(shù)據(jù)庫(kù)太少。
視覺(jué)攝像頭解決不了的很多場(chǎng)景，業(yè)內(nèi)企業(yè)嘗試加入更多傳感器，引入更強(qiáng)大的芯片來(lái)解決。
硬件改進(jìn)和座艙監(jiān)控
2019 年 5 月，豪威科技與富瀚微電子宣布推出聯(lián)合解決方案，可利用單個(gè)攝像頭，在白天和黑夜，抓取和處理高質(zhì)量的車(chē)內(nèi)彩色和紅外（IR）圖像。該解決方案結(jié)合了豪威的 OV2778 RGB-IR 圖像傳感器（像素為 200 萬(wàn)）與富瀚的 FH8310 圖像信號(hào)處理器（ISP）。OV2778 圖像傳感器在所有照明條件下都具高靈敏度。該解決方案可為汽車(chē)座艙監(jiān)控系統(tǒng)（IMS）提供高質(zhì)量的視頻，同時(shí)可集成面部識(shí)別、物體和無(wú)人看管的小孩探測(cè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控以及網(wǎng)約車(chē)和 RoboTaxi 錄制等解決方案。
圖片來(lái)源：豪威科技
2019 年 6 月，以色列初創(chuàng)公司 Vayyar 推出了一款雷達(dá)芯片，可以實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)乘客的位置和分類(lèi)、乘員的大小、生命體征和姿態(tài)分析。座艙內(nèi)的解決方案包括安全帶提醒、優(yōu)化的安全氣囊部署、手勢(shì)控制、司機(jī)睡意警報(bào)和嬰兒檢測(cè)警報(bào)。
2019 年 9 月，安森美半導(dǎo)體推出一套座艙監(jiān)控系統(tǒng)，其中將包括駕駛員監(jiān)控和乘員監(jiān)控功能。該方案包括安森美半導(dǎo)體的三個(gè) 230 萬(wàn)像素的 RGB-IR 圖像傳感器。該多攝像頭座艙監(jiān)控系統(tǒng)采用了安霸公司的 CV2AQ 系統(tǒng)芯片，集成了 Eyeris 公司的 AI 軟件，能夠執(zhí)行復(fù)雜的身體和面部分析、乘客活動(dòng)檢測(cè)和目標(biāo)探測(cè)等任務(wù)。
圖片來(lái)源：安森美
2020 年 2 月，ADI 宣布與 Jungo 合作開(kāi)發(fā)基于 ToF 和 2D 紅外技術(shù)的攝像頭解決方案，以實(shí)現(xiàn)車(chē)內(nèi)駕駛員及座艙監(jiān)測(cè)。ADI 的 ToF 技術(shù)和 Jungo 的 CoDriver 軟件相結(jié)合，通過(guò)觀察頭部、身體位置以及眼睛注視情況，監(jiān)測(cè)車(chē)內(nèi)人員的睡意和注意力分散程度。
法雷奧也推出了座艙監(jiān)控技術(shù)，如基于視覺(jué)技術(shù)的后排監(jiān)控方案和基于毫米波雷達(dá)的活體檢測(cè)方案。
EyeSight 的 Cabin Sense 艙內(nèi)監(jiān)控解決方案，包括檢測(cè)乘客的數(shù)量、乘客是否系安全帶、監(jiān)測(cè)乘客姿勢(shì)，以及是否有被遺留在車(chē)內(nèi)的兒童或包等物體。
總之，DMS 在近幾年將隨著 L2/L3 的大規(guī)模應(yīng)用而保持高速成長(zhǎng)，未來(lái)將演進(jìn)為座艙監(jiān)控系統(tǒng)，即使在 L4 時(shí)代也將發(fā)揮重要的作用。