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車載DMS研究:DMS裝車進入高速增長期2020Q1同比增長360%

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DMS(Driver Monitor System)為駕駛員監測系統的簡稱,是指駕駛員行駛過程中,全天候監測駕駛員的疲勞狀態、危險駕駛行為的信息技術系統。在發現駕駛員出現疲勞、打哈欠、瞇眼睛及其他錯誤駕駛狀態後,DMS 系統將會對此類行為進行及時的分析,並進行語音燈光提示,起到警示駕駛員,糾正錯誤駕駛行為的作用。DMS 一般分為主動式 DMS 和被動式 DMS。被動式 DMS 基於方向盤轉向和行駛軌跡特征來判斷駕駛員狀態。主動式 DMS 系統一般基於攝像頭和近紅外技術,從眼瞼閉合、眨眼、凝視方向、打哈欠和頭部運動等,檢測駕駛員狀態。本報告隻研究主動式 DMS。2006 年,雷克薩斯 LS 460 首次配備主動 DMS,攝像頭安裝在轉向柱蓋的頂部,帶有六個內置近紅外 LED。但汽車制造商對主動 DMS 一直不太感興趣,認為一方面增加瞭整車的成本,另一方面消費者並不一定為此買單。但是,近年來一系列的安全事故大大提高瞭 DMS 在自動輔助駕駛系統尤其是 L2/L3 功能上的的重要性。從 2018 年開始,隨著 L2 系統的量產和 L3 系統的即將量產,主動式 DMS 系統開始放量。Euro-NCAP 發佈瞭 2025 路線圖,要求從 2022 年 7 月開始新車都必須配備 DMS。中國已立法對商用車強制裝配駕駛員監測系統,乘用車搭載要求也在推進制定中。相關的芯片、軟件、算法廠商積極助推 DMS 技術發展,主動 DMS 市場將迎來爆發。主機廠對 DMS 系統的采用歷程來源:佐思汽研據佐思汽研數據, 2019 年在中國主動 DMS 系統的乘用車新車安裝量為 10,170 套,同比增長 174%。2020Q1 安裝量為 5,137 套,同比增長 360%。增長動力來自於主動 DMS 系統在 15-20 萬價格區間車型中的采用,WEY、小鵬汽車、吉利汽車等品牌紛紛裝配。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、現代摩比斯、偉世通、維寧爾等。在中國企業中,海康威視、商湯科技、百度、大華等公司的 DMS 產品也已落地在各個品牌車型上。部分 DMS 系統供應商產品對比來源:佐思汽研DMS 算法廠商的崛起DMS 的核心功能是監測駕駛員的疲勞和註意力分散程度。但是基於更多的傳感器,視覺+紅外攝像頭,甚至毫米波雷達,可以實現更多的功能,譬如:人臉識別、年齡性別估計、情緒估計、安全帶檢測、姿勢位置、遺忘檢測、座艙異常情況檢測、幼兒檢測等。通過人臉、性別和表情的識別, 實現身份認證,以及更豐富的人車交互。目前 DMS 的應用僅停留在預警階段,而一旦與 ADAS/AD 系統結合,還可以實現個性化車身控制等功能。以法雷奧駕駛員監控系統為例,它已經實現瞭基於人工智能的,運用卷積神經網絡算法,並帶情緒識別功能的系統,可以通過人臉識別實現駕駛員的個性化設置。但是這些豐富的功能單靠 Tier1 在短期內是無法完成的,所以 DMS 系統多數是靠 Tier1+算法企業合作實現的。虹軟科技在計算機視覺技術方面有長期的積累,專門針對汽車行業視覺相關功能需求而開發瞭 DMS、ADAS、BSD 等產品。2019 年度,虹軟科技智能駕駛算法業務快速發展,實現營業收入 1605.66 萬元,較上年度 220.21 萬元實現大幅增長。2020 年一季度智能駕駛算法業務實現營業收入 1700.76 萬元,已超過 2019 年全年營收。EyeSight、Smart Eye、FotoNation、Seeing Machine 等都是類似的軟件算法公司,並且均有好幾年的技術積累。即便如此,DMS 技術應用中仍然面臨諸多難以解決的困難:  基於視覺的 DMS 在技術上的最大難點是面對強光或弱光狀態下的表現。光線太強,圖像表現出來全是白的。光線太弱,圖像表現出來全是黑的。面對這種情況,算法再強也沒有用。  如何量化界定疲勞狀態、瞌睡狀態也是 DMS 面臨的瓶頸。如何測量疲勞?疲勞與體溫,皮膚電阻,眼球運動,呼吸頻率,心率和大腦活動之間存在關系。最有效的方法是測量脈搏和心跳變異 HRV,但這方面技術還不夠成熟。  信噪比、對比度千差萬別、圖像的遮擋與抖動、不同天氣和時間段的光線差異導致圖像亮度不同。  人臉檢測的挑戰:面內旋轉;面外旋轉;化妝品,胡須和眼鏡的存在;表情(快樂,哭泣等);臉部遮擋;實時處理要求。  算力不足、通信等造成的 DMS 延時問題。  誤報次數太多,對用戶造成幹擾。  訓練算法的樣本數據庫太少。  視覺攝像頭解決不瞭的很多場景,業內企業嘗試加入更多傳感器,引入更強大的芯片來解決。硬件改進和座艙監控2019 年 5 月,豪威科技與富瀚微電子宣佈推出聯合解決方案,可利用單個攝像頭,在白天和黑夜,抓取和處理高質量的車內彩色和紅外(IR)圖像。該解決方案結合瞭豪威的 OV2778 RGB-IR 圖像傳感器(像素為 200 萬)與富瀚的 FH8310 圖像信號處理器(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座艙監控系統(IMS)提供高質量的視頻,同時可集成面部識別、物體和無人看管的小孩探測、遠程監控以及網約車和 RoboTaxi 錄制等解決方案。2019 年 6 月,以色列初創公司 Vayyar 推出瞭一款雷達芯片,可以實現車內乘客的位置和分類、乘員的大小、生命體征和姿態分析。座艙內的解決方案包括安全帶提醒、優化的安全氣囊部署、手勢控制、司機睡意警報和嬰兒檢測警報。2019 年 9 月,安森美半導體推出一套座艙監控系統,其中將包括駕駛員監控和乘員監控功能。該方案包括安森美半導體的三個 230 萬像素的 RGB-IR 圖像傳感器。該多攝像頭座艙監控系統采用瞭安霸公司的 CV2AQ 系統芯片,集成瞭 Eyeris 公司的 AI 軟件,能夠執行復雜的身體和面部分析、乘客活動檢測和目標探測等任務。2020 年 2 月,ADI 宣佈與 Jungo 合作開發基於 ToF 和 2D 紅外技術的攝像頭解決方案,以實現車內駕駛員及座艙監測。ADI 的 ToF 技術和 Jungo 的 CoDriver 軟件相結合,通過觀察頭部、身體位置以及眼睛註視情況,監測車內人員的睡意和註意力分散程度。法雷奧也推出瞭座艙監控技術,如基於視覺技術的後排監控方案和基於毫米波雷達的活體檢測方案。EyeSight 的 Cabin Sense 艙內監控解決方案,包括檢測乘客的數量、乘客是否系安全帶、監測乘客姿勢,以及是否有被遺留在車內的兒童或包等物體。總之,DMS 在近幾年將隨著 L2/L3 的大規模應用而保持高速成長,未來將演進為座艙監控系統,即使在 L4 時代也將發揮重要的作用。(文章來源:與非網)

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