所有駕駛員都經(jīng)歷過(guò)某種方式的駕駛員監(jiān)控，比如如下這些情景：配偶詢問(wèn)您是否需要在長(zhǎng)途駕駛時(shí)休息，一位朋友詢問(wèn)您是否可以駕駛，或者一位同伴提醒您前方存在危險(xiǎn)。盡管您的同伴可能會(huì)提醒您遇到障礙物或潛在的威脅，但是車(chē)輛中其他人對(duì)駕駛員監(jiān)控并不可靠的。然而，正是在分散注意力時(shí)，才是導(dǎo)致事故的重要時(shí)間點(diǎn)。
根據(jù)NCAP 2025路線圖報(bào)告，估計(jì)百分之九十的年度道路交通事故是由人為錯(cuò)誤引起的。該報(bào)告表示：“一般來(lái)說(shuō)，可以觀察到駕駛員的兩種錯(cuò)誤：違法行為，其中最常見(jiàn)的是在酒精或毒品的影響下駕駛；第二類(lèi)和人類(lèi)的錯(cuò)誤相關(guān)，包括駕駛員的狀態(tài)，比如疏忽，疲勞，分心以及缺乏經(jīng)驗(yàn)等。此外，在老齡化社會(huì)中，突然的身體狀況也是導(dǎo)致道路交通事故的原因。”
實(shí)際上駕駛員而非零部件是車(chē)輛相關(guān)事故中最常見(jiàn)的原因，因此更多研究機(jī)構(gòu)也推出更多安全措施以消除常見(jiàn)的駕駛員錯(cuò)誤。
盡管半自動(dòng)和自主駕駛功能可以幫助減少駕駛員錯(cuò)誤，但是最近的新聞已經(jīng)表明，不可預(yù)測(cè)的道路狀況和道路障礙物仍然會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛事故。在自動(dòng)駕駛操作模式可以解決這些未知數(shù)之前，駕駛員仍然需要掌握方向盤(pán)。
基于視覺(jué)的駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)（DMS）為高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS），電子控制單元（ECU）和自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提供了大量反饋，以補(bǔ)償并幫助糾正駕駛員常見(jiàn)錯(cuò)誤。比如在駕駛員分心時(shí)，車(chē)輛可以對(duì)駕駛員或制動(dòng)裝置發(fā)出警示以避免碰撞。
DMS解決方案包括一個(gè)或多個(gè)配備有朝向駕駛員的紅外照明器的照相機(jī);能夠在缺乏清晰照明條件下捕獲和處理高質(zhì)量圖像。TDA3X汽車(chē)處理器可以以每秒20到60幀的速率將攝像機(jī)圖像傳輸?shù)接?jì)算單元，并運(yùn)行視覺(jué)算法來(lái)檢測(cè)駕駛員和關(guān)鍵面部標(biāo)記的存在，例如眼睛和嘴巴的光圈，眼睛注視和頭部位置（見(jiàn)圖1）。例如，瞌睡狀態(tài)可以通過(guò)眼睛周?chē)狞c(diǎn)上下移動(dòng)或頭部的方向來(lái)檢測(cè);包括向上，向右傾斜等。
圖1：DMS中的駕駛員面部
隨著視覺(jué)算法不斷收集和分析關(guān)鍵的面部標(biāo)記，輸出駕駛員狀態(tài)的感知指標(biāo)越準(zhǔn)確，如警惕程度，疲勞，注意力分散，視覺(jué)聚焦區(qū)域等。這些指標(biāo)用在ADAS ECU分析時(shí)，可有助于控制自動(dòng)機(jī)動(dòng)和制動(dòng)決策，以盡量減少或減少碰撞。此外，根據(jù)駕駛員的注意力，可以停用或激活自動(dòng)駕駛功能。
DMS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考量
DMS在向車(chē)輛轉(zhuǎn)向和控制系統(tǒng)提供精確和實(shí)時(shí)反饋方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，采用DMS反饋的效率和精度需要高性能的計(jì)算平臺(tái)。
通常，當(dāng)設(shè)計(jì)用于受控環(huán)境的系統(tǒng)時(shí)，首先進(jìn)行光源校準(zhǔn)可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。此外，DMS平臺(tái)的尺寸和形狀因素不是主要限制因素，并且對(duì)功耗或散熱沒(méi)有嚴(yán)格的限制。DMS中的主要設(shè)計(jì)考慮因素是系統(tǒng)中使用的算法的魯棒性和準(zhǔn)確性。
您可能認(rèn)為車(chē)輛的內(nèi)部可以被稱(chēng)為合理定義的環(huán)境，但實(shí)際上，它遠(yuǎn)非如此。車(chē)輛的內(nèi)部實(shí)際上是一個(gè)非常難以預(yù)測(cè)的環(huán)境。典型的約束包括但不限于，由于改變曝光，來(lái)自迎面而來(lái)的前燈光束的反射和環(huán)境溫度的變化而引起的環(huán)境不可預(yù)測(cè)性。
這些因素促使系統(tǒng)需要包括能夠處理惡劣環(huán)境條件的足夠算法。另一個(gè)增加系統(tǒng)復(fù)雜性的因素是適應(yīng)車(chē)輛的裝飾設(shè)計(jì)。汽車(chē)設(shè)計(jì)師不斷嘗試引入新的設(shè)計(jì)理念，同時(shí)最大限度地提高駕駛員舒適性。這些約束要求DMS攝像機(jī)的位置和位置經(jīng)常改變。
在實(shí)踐中，DMS設(shè)計(jì)人員需要考慮以下因素：
即使在夜間，隧道或惡劣天氣等低光照條件下，DMS也必須提供高質(zhì)量的圖像，以實(shí)現(xiàn)可靠的視覺(jué)處理。
根據(jù)內(nèi)部配置，攝像機(jī)位置可靈活安裝在儀表板，轉(zhuǎn)向柱，支柱或后視鏡的任何位置。
DMS解決方案可以作為獨(dú)立設(shè)計(jì)運(yùn)行，也可以集成到更強(qiáng)大的儀表盤(pán)或信息娛樂(lè)ECU中。
由于DMS解決方案可以與功能安全關(guān)鍵型ADAS和自動(dòng)駕駛功能相關(guān)聯(lián)，因此可能需要額外的系統(tǒng)評(píng)估和ASIL認(rèn)證。
滿足這些系統(tǒng)挑戰(zhàn)需要SoC提供：
足夠的性能來(lái)計(jì)算復(fù)雜的計(jì)算機(jī)視覺(jué)和人工智能算法
靈活地連接新傳感器并支持不同的系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如獨(dú)立的單盒設(shè)計(jì)，集成的集群/信息娛樂(lè)系統(tǒng)+ DMS解決方案ECU，遠(yuǎn)距離傳感器等
低功耗以適應(yīng)小型設(shè)計(jì)，這是放置在車(chē)輛任何位置的關(guān)鍵要求
功能安全和汽車(chē)準(zhǔn)備
SoC解決方案，如圖所示的TDA3x處理器，通過(guò)在小尺寸和低功耗設(shè)計(jì)中提供視覺(jué)和傳感器處理的優(yōu)化解決方案，為DMS系統(tǒng)帶來(lái)了新的創(chuàng)新。Jacinto?6汽車(chē)處理器，如TDA3x系列，提供可擴(kuò)展的SoC產(chǎn)品組合，使開(kāi)發(fā)人員能夠在保持通用軟件基礎(chǔ)的同時(shí)滿足廣泛的性能和系統(tǒng)需求。
使用TDA3x SoC，DMS解決方案可以幫助提供：
增強(qiáng)的圖像質(zhì)量 - TDA3x處理器上的高級(jí)圖像信號(hào)處理器（ISP）可實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的傳感器感知，并增強(qiáng)對(duì)圖像傳感器的支持，如全局快門(mén)，RGB-IR和滾動(dòng)快門(mén)傳感器。這意味著DMS解決方案可以有效地適應(yīng)不斷變化的曝光和過(guò)濾系統(tǒng)噪音，從而獲得出色的圖像質(zhì)量。
熱量減少 - TDA3異構(gòu)架構(gòu)利用集成的嵌入式視覺(jué)引擎（EVE）和C66x DSP，以更低的功耗（<2.5W）實(shí)現(xiàn)高效的軟件執(zhí)行，從而降低散熱。
更靈活的相機(jī)功能 - TDA3x器件占地面積小，使開(kāi)發(fā)人員能夠適應(yīng)集成了成像器，紅外LED，電源和存儲(chǔ)器的PCB設(shè)計(jì)?；蛘?，開(kāi)發(fā)人員可以利用帶有遠(yuǎn)程LVDS連接攝像頭的中央計(jì)算單元來(lái)實(shí)現(xiàn)更小的攝像頭模塊，以便在車(chē)輛的更多空間受限位置進(jìn)行定位。
圖：DMS的TDA3x和TDA2Px器件的系統(tǒng)框圖。
開(kāi)發(fā)套件還可以幫助設(shè)計(jì)人員快速開(kāi)發(fā)DMS解決方案。 D3 Engineering DMS套件如圖2所示，將TDA3x汽車(chē)處理器與攝像頭模塊和視覺(jué)算法相結(jié)合，幫助工程師評(píng)估技術(shù)并開(kāi)發(fā)DMS應(yīng)用。
DMS工程公司提供的DMS套件包括一個(gè)DesignCore RVP-TDA3x Rugged Vision平臺(tái)ECU，具有TDA3x系統(tǒng)級(jí)模塊（SOM）板，相關(guān)固件和可在堅(jiān)固外殼中定制的基板。兩個(gè)D3CM攝像頭模塊（D3CM），可啟用駕駛員監(jiān)控和光圈跟蹤。這些攝像機(jī)采用2MP傳感器，紅外照明，可在各種照明條件下（根據(jù)TI公布的規(guī)格）可靠運(yùn)行，以及RGB LED，用于系統(tǒng)開(kāi)發(fā)期間的用戶反饋。
圖：用于DMS的D3工程套件。
FotoNation算法經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可在ECU上運(yùn)行，F(xiàn)otoNation應(yīng)用程序庫(kù)包括眼睛注視跟蹤，人臉檢測(cè)，頭部位置跟蹤和3D面部特征檢測(cè)。除了自動(dòng)駕駛和ADAS功能外，工程師還可以使用面部和虹膜識(shí)別功能，根據(jù)駕駛員身份開(kāi)發(fā)車(chē)內(nèi)安全和定制功能。
D3 DMS套件支持2級(jí)和3級(jí)半自動(dòng)駕駛汽車(chē)，確保駕駛員能夠根據(jù)需要隨時(shí)接管。該套件支持工業(yè)和半自動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)中的司機(jī)認(rèn)證，感知和困倦檢測(cè)等其他用例。
DMS套件適用于車(chē)載或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。它支持D3 Engineering的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)服務(wù)，支持工程驗(yàn)證測(cè)試（EVT）單元和汽車(chē)樣品的開(kāi)發(fā)，它旨在為集成儀表板和售后市場(chǎng)DMS提供解決方案。
嗜睡和司機(jī)分心已成為全球主要的安全問(wèn)題。 DMS技術(shù)可以通過(guò)精確測(cè)量頭部和眼睛位置來(lái)幫助檢測(cè)分散注意力和潛在困倦的駕駛員，從而對(duì)駕駛員的注意力和疲勞進(jìn)行分類(lèi)TDA處理器采用最先進(jìn)的DMS解決方案，在邊緣進(jìn)行低功率處理，提供人工智能（AI）和計(jì)算機(jī)視覺(jué)處理，使未來(lái)的車(chē)輛能夠在路上更好地配備。