所有駕駛員都經(jīng)歷過某種方式的駕駛員監(jiān)控，比如如下這些情景：配偶詢問您是否需要在長途駕駛時休息，一位朋友詢問您是否可以駕駛，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提醒您遇到障礙物或潛在的威脅，但是車輛中其他人對駕駛員監(jiān)控并不可靠的。然而，正是在分散注意力時，才是導(dǎo)致事故的重要時間點(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誤引起的。該報(bào)告表示：“一般來說，可以觀察到駕駛員的兩種錯誤：違法行為，其中最常見的是在酒精或毒品的影響下駕駛；第二類和人類的錯誤相關(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輛相關(guān)事故中最常見的原因，因此更多研究機(jī)構(gòu)也推出更多安全措施以消除常見的駕駛員錯誤。
盡管半自動和自主駕駛功能可以幫助減少駕駛員錯誤，但是最近的新聞已經(jīng)表明，不可預(yù)測的道路狀況和道路障礙物仍然會導(dǎo)致車輛事故。在自動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。
基于視覺的駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)（DMS）為高級駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS），電子控制單元（ECU）和自動駕駛系統(tǒng)提供了大量反饋，以補(bǔ)償并幫助糾正駕駛員常見錯誤。比如在駕駛員分心時，車輛可以對駕駛員或制動裝置發(fā)出警示以避免碰撞。
DMS解決方案包括一個或多個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)行視覺算法來檢測駕駛員和關(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（見圖1）。例如，瞌睡狀態(tài)可以通過眼睛周圍的點(diǎn)上下移動或頭部的方向來檢測;包括向上，向右傾斜等。
圖1：DMS中的駕駛員面部
隨著視覺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，視覺聚焦區(qū)域等。這些指標(biāo)用在ADAS ECU分析時，可有助于控制自動機(jī)動和制動決策，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駕駛功能。
DMS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考量
DMS在向車輛轉(zhuǎn)向和控制系統(tǒng)提供精確和實(shí)時反饋方面發(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。
通常，當(dāng)設(shè)計(jì)用于受控環(huán)境的系統(tǒng)時，首先進(jìn)行光源校準(zhǔn)可以簡化設(shè)計(jì)。此外，DMS平臺的尺寸和形狀因素不是主要限制因素，并且對功耗或散熱沒有嚴(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)為車輛的內(nèi)部可以被稱為合理定義的環(huán)境，但實(shí)際上，它遠(yuǎn)非如此。車輛的內(nèi)部實(shí)際上是一個非常難以預(yù)測的環(huán)境。典型的約束包括但不限于，由于改變曝光，來自迎面而來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。另一個增加系統(tǒng)復(fù)雜性的因素是適應(yīng)車輛的裝飾設(shè)計(jì)。汽車設(shè)計(jì)師不斷嘗試引入新的設(shè)計(jì)理念，同時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)大的儀表盤或信息娛樂ECU中。
由于DMS解決方案可以與功能安全關(guān)鍵型ADAS和自動駕駛功能相關(guān)聯(lián)，因此可能需要額外的系統(tǒng)評估和ASIL認(rèn)證。
滿足這些系統(tǒng)挑戰(zhàn)需要SoC提供：
足夠的性能來計(jì)算復(fù)雜的計(jì)算機(jī)視覺和人工智能算法
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)，這是放置在車輛任何位置的關(guān)鍵要求
功能安全和汽車準(zhǔn)備
SoC解決方案，如圖所示的TDA3x處理器，通過在小尺寸和低功耗設(shè)計(jì)中提供視覺和傳感器處理的優(yōu)化解決方案，為DMS系統(tǒng)帶來了新的創(chuàng)新。Jacinto?6汽車處理器，如TDA3x系列，提供可擴(kuò)展的SoC產(chǎn)品組合，使開發(fā)人員能夠在保持通用軟件基礎(chǔ)的同時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處理器上的高級圖像信號處理器（ISP）可實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的傳感器感知，并增強(qiáng)對圖像傳感器的支持，如全局快門，RGB-IR和滾動快門傳感器。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，使開發(fā)人員能夠適應(yīng)集成了成像器，紅外LED，電源和存儲器的PCB設(shè)計(jì)。或者，開發(fā)人員可以利用帶有遠(yuǎn)程LVDS連接攝像頭的中央計(jì)算單元來實(shí)現(xiàn)更小的攝像頭模塊，以便在車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。
開發(fā)套件還可以幫助設(shè)計(jì)人員快速開發(fā)DMS解決方案。 D3 Engineering DMS套件如圖2所示，將TDA3x汽車處理器與攝像頭模塊和視覺算法相結(jié)合，幫助工程師評估技術(shù)并開發(fā)DMS應(yīng)用。
DMS工程公司提供的DMS套件包括一個DesignCore RVP-TDA3x Rugged Vision平臺ECU，具有TDA3x系統(tǒng)級模塊（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)過優(yōu)化，可在ECU上運(yùn)行，F(xiàn)otoNation應(yīng)用程序庫包括眼睛注視跟蹤，人臉檢測，頭部位置跟蹤和3D面部特征檢測。除了自動駕駛和ADAS功能外，工程師還可以使用面部和虹膜識別功能，根據(jù)駕駛員身份開發(fā)車內(nèi)安全和定制功能。
D3 DMS套件支持2級和3級半自動駕駛汽車，確保駕駛員能夠根據(jù)需要隨時接管。該套件支持工業(yè)和半自動汽車系統(tǒng)中的司機(jī)認(rèn)證，感知和困倦檢測等其他用例。
DMS套件適用于車載或現(xiàn)場測試。它支持D3 Engineering的產(chǎn)品開發(fā)服務(wù)，支持工程驗(yàn)證測試（EVT）單元和汽車樣品的開發(fā)，它旨在為集成儀表板和售后市場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題。 DMS技術(shù)可以通過精確測量頭部和眼睛位置來幫助檢測分散注意力和潛在困倦的駕駛員，從而對駕駛員的注意力和疲勞進(jìn)行分類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)視覺處理，使未來的車輛能夠在路上更好地配備。