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面向商用車的人臉識(shí)別技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用展望

發(fā)布時(shí)間:2021-07-20 13:34

          作為近年來(lái)發(fā)展迅速的人機(jī)交互方式,人臉識(shí)別技術(shù)給人們帶來(lái)了一種全新的交互體驗(yàn),也成為車輛智能化發(fā)展進(jìn)程中的新型應(yīng)用之一。將人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用到商用車領(lǐng)域里,不僅有利于保證司機(jī)及乘客的基本安全,也有利于提升商用車的監(jiān)管效率,為行政監(jiān)管帶來(lái)便利,并最終助力智慧城市的發(fā)展。但商業(yè)和運(yùn)營(yíng)模式不清晰將是制約企業(yè)以及行業(yè)發(fā)展的重要障礙。

人臉識(shí)別技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀


          人臉識(shí)別屬于生物特征識(shí)別,是利用攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流,并在采集過(guò)程中自動(dòng)檢測(cè)和跟蹤人臉,進(jìn)而對(duì)檢測(cè)到的人臉進(jìn)行臉部識(shí)別的一系列相關(guān)技術(shù)。人臉識(shí)別技術(shù)流程主要包含以下四個(gè)部分,即人臉圖像的采集與預(yù)處理、人臉檢測(cè)、人臉特征提取、特征匹配與識(shí)別。人臉識(shí)別需要進(jìn)行人臉圖像采集、圖像檢測(cè)、圖像預(yù)處理、圖像特征提取、特征匹配與識(shí)別。其中,“圖像檢測(cè)”和“特征匹配與識(shí)別”是人臉識(shí)別技術(shù)的核心,技術(shù)成熟度在很大程度上影響人臉識(shí)別的準(zhǔn)確率、識(shí)別速度和適用性。人臉圖像中包含的模式特征十分豐富,如顏色特征、模板特征、結(jié)構(gòu)特征等,通過(guò)描繪出人臉中的某些特征,可以準(zhǔn)確標(biāo)定出人臉的位置和大小,再把這其中有用的信息挑出來(lái),利用這些特征實(shí)現(xiàn)圖像檢測(cè)。特征匹配與識(shí)別主要依靠軟件算法,將待識(shí)別的人臉特征與數(shù)據(jù)庫(kù)中所有的原始參數(shù)進(jìn)行比較、判斷,根據(jù)相似程度對(duì)身份信息進(jìn)行判斷,一般要求判斷時(shí)間低于1秒。


車載人臉識(shí)別技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景


          人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用可以分為兩大類:一類是身份確認(rèn),將人臉圖像與數(shù)據(jù)庫(kù)中已存的該人圖像比對(duì),判斷是否為同一個(gè)人,通過(guò)快速的人臉識(shí)別比對(duì),實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付認(rèn)證、安全性身份核對(duì)等身份驗(yàn)證功能;另一類是對(duì)象辨認(rèn),將人臉圖像與數(shù)據(jù)庫(kù)中已存的所有圖像匹配,判斷被檢測(cè)對(duì)象的身份。人臉識(shí)別技術(shù)目前已逐漸應(yīng)用到金融、社會(huì)和企業(yè)管理、教育、校園安保、公共安全、手機(jī)、司法刑偵、交通、服務(wù)行業(yè)等諸多領(lǐng)域。


          隨著汽車智能化水平的提高,汽車個(gè)性化和安全性的需求越來(lái)越強(qiáng)烈,汽車行業(yè)對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)的關(guān)注度也在逐漸上升。人臉識(shí)別技術(shù)作為一種新型的人機(jī)交互方式,已在少量量產(chǎn)乘用車中實(shí)現(xiàn)前裝應(yīng)用。如圖1所示,目前,車載人臉識(shí)別技術(shù)在汽車防盜、行車安全,甚至是自動(dòng)駕駛等方面起到至關(guān)重要的作用,目前可實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證、駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)兩大類功能。其中,身份驗(yàn)證類功能主要包括:車輛解鎖和啟動(dòng)、車內(nèi)支付、個(gè)性化服務(wù)、資質(zhì)認(rèn)證等;駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)類功能主要包括:疲勞駕駛監(jiān)測(cè)、分心駕駛監(jiān)測(cè)、健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)、情緒識(shí)別等。


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圖1  車載人臉識(shí)別技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)功能


           在商用車行駛過(guò)程中,由于駕駛員的疲勞、看手機(jī)、走神等不良駕駛行為,把車開(kāi)出車道,或與周圍車輛相撞,成為事故發(fā)生的主要原因。因此,商用車領(lǐng)域應(yīng)用人臉識(shí)別技術(shù)對(duì)行駛中駕駛員狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有較大應(yīng)用價(jià)值。


          基于人臉識(shí)別技術(shù)的駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)將進(jìn)一步提升商用車駕艙智能化水平,主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:第一,與ADAS系統(tǒng)整合,實(shí)現(xiàn)預(yù)警類功能,通過(guò)攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控和測(cè)量駕駛員臉部特征變化、頭部活動(dòng)及身體上半部分的動(dòng)作,通過(guò)人工智能算法分析駕駛員的狀態(tài),對(duì)比預(yù)先設(shè)定的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),判斷駕駛員的注意力程度,判定駕駛員是否存在不良駕駛行為,并及時(shí)發(fā)出預(yù)警提示。同時(shí),干線運(yùn)輸車輛在L2級(jí)、L3級(jí)自動(dòng)駕駛中,加強(qiáng)對(duì)駕駛員接管能力的實(shí)時(shí)監(jiān)控;第二,可實(shí)現(xiàn)座艙內(nèi)個(gè)性化交互,并提供如視線追蹤與HUD聯(lián)動(dòng)、救援時(shí)車內(nèi)感知等更高階的智能化應(yīng)用。


          駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要通過(guò)檢測(cè)駕駛員以下特征:①頭部及上肢特征變化,如:面部表情、面部輪廓、眼鼻口位置、面部朝向、雙手動(dòng)作;②眼部信號(hào),如視線方向、眼瞼開(kāi)合程度、眨眼頻率、瞳孔狀態(tài);③其他生物指標(biāo):如分析皮膚、眼周、嘴唇、骨骼等面部構(gòu)造識(shí)別體脂,BMI指數(shù)和血壓等。例如,當(dāng)駕駛員視線偏離時(shí)間比例高于30%或一次視線偏離時(shí)間超過(guò)閾值時(shí)進(jìn)行預(yù)警等。



車載人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用模式


          目前,汽車上使用人臉識(shí)別技術(shù)主要有車載端應(yīng)用和管理端應(yīng)用兩種模式。


          車載端應(yīng)用是在汽車內(nèi)外安裝攝像頭,車外攝像頭一般鑲嵌在A柱或B柱上,用來(lái)識(shí)別用戶信息,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車門感應(yīng)解鎖、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、車載信息系統(tǒng)賬號(hào)登錄等功能。另外,也可以通過(guò)“刷臉”開(kāi)啟各類個(gè)性化服務(wù),在用戶身份驗(yàn)證通過(guò)后,人臉識(shí)別系統(tǒng)根據(jù)用戶專屬ID的使用記錄進(jìn)行座椅角度以及信息娛樂(lè)內(nèi)容等方面的個(gè)性化調(diào)節(jié)。這類功能主要應(yīng)用于乘用車。


          商用車人臉識(shí)別是將車內(nèi)攝像頭則安裝在中控臺(tái)、駕駛員頭頂前部或車內(nèi)后視鏡,主要作用是實(shí)現(xiàn)駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能。如危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛、客運(yùn)車輛、渣土運(yùn)輸車輛可通過(guò)臉識(shí)別技術(shù),識(shí)別駕駛員是否處于離崗狀態(tài)或駕駛員面部被遮擋,當(dāng)車輛處于前進(jìn)檔時(shí),攝像頭沒(méi)有探測(cè)駕駛員、或者攝像頭被遮擋可進(jìn)行立即預(yù)警;商用車行車過(guò)程中,當(dāng)駕駛員出現(xiàn)分神,諸如玩手機(jī)、吸煙、打電話、找東西、回頭聊天等行為,會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)預(yù)警提示。


          管理端應(yīng)用是將人臉識(shí)別技術(shù)集成進(jìn)商用車車隊(duì)管理APP中,用人臉識(shí)別的方式運(yùn)營(yíng)監(jiān)控中心通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控了解駕員狀態(tài),當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)或異常狀態(tài)時(shí),遠(yuǎn)程平臺(tái)向車輛發(fā)送主動(dòng)預(yù)警,同時(shí)平臺(tái)還可以記錄違規(guī)信息,便于部門后期處罰。


          車載人臉識(shí)別技術(shù)供應(yīng)商分析


          人臉識(shí)別企業(yè)在其他行業(yè)均已進(jìn)行較為成熟的市場(chǎng)應(yīng)用,為汽車行業(yè)的落地應(yīng)用提供了一定技術(shù)基礎(chǔ),部分企業(yè)已經(jīng)開(kāi)展在汽車行業(yè)的人臉識(shí)別業(yè)務(wù)布局。


表2  人臉識(shí)別技術(shù)供應(yīng)商

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          其中,商湯科技、曠視科技、云從科技以及依圖科技曾被譽(yù)為“AI四小龍”,是視覺(jué)識(shí)別領(lǐng)域的第一梯隊(duì)。除了商湯科技以外,另外三家企業(yè)都已先后提交上市計(jì)劃,但經(jīng)歷均不順利。云從科技的進(jìn)展稍微理想一些,其科創(chuàng)板招股書(shū)去年12月獲得了受理,并進(jìn)入到已問(wèn)詢狀態(tài),計(jì)劃在7月20日首次上會(huì)。曠視科技早在2019年就已經(jīng)向港交所遞交招股書(shū),失利以后又于今年3月又轉(zhuǎn)戰(zhàn)申請(qǐng)上交所科創(chuàng)板,雖已獲批受理,但幾個(gè)月過(guò)去了仍沒(méi)有后續(xù)相關(guān)進(jìn)展。依圖科技7月初剛剛正式撤回科創(chuàng)板上市申請(qǐng),有傳聞?dòng)?jì)劃開(kāi)啟境外上市方案,但隨著國(guó)家對(duì)于數(shù)據(jù)安全監(jiān)管趨嚴(yán),收集了大量人臉識(shí)別信息的依圖科技赴海外上市可能困難重重。


          3家企業(yè)之所以上市融資失敗,主要原因之一是這個(gè)行業(yè)還仍屬于發(fā)展初期階段,企業(yè)需要大量的資源和技術(shù)研發(fā)投資,而目前人臉識(shí)別的業(yè)務(wù)模式尚不清晰,很難實(shí)現(xiàn)較好的盈利。這點(diǎn)從上交所對(duì)云從科技的問(wèn)詢中也能看出,應(yīng)收賬款預(yù)期比較高、虧損嚴(yán)重是云從科技乃至整個(gè)行業(yè)發(fā)展的重大障礙。


車載人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用難點(diǎn)


          盡管近年來(lái)人臉識(shí)別技術(shù)得到了飛躍發(fā)展,但是對(duì)于技術(shù)的研究成果往往是在條件理想或者苛刻的情況下獲得的,當(dāng)采集的圖像不理想,識(shí)別的效果就會(huì)大打折扣,這也是人臉識(shí)別還需進(jìn)一步解決的難點(diǎn)。


          圖像光照:側(cè)光、頂光、背光和高光。如光線照射方向和角度不同,光線折射到人臉的部分陰影也不同,此時(shí)人臉的特征值會(huì)發(fā)生變化,影響識(shí)別率。


          表情姿態(tài):側(cè)臉、低頭等非正臉姿態(tài)。在識(shí)別過(guò)程中,當(dāng)人臉發(fā)生很大程度的扭曲時(shí)(例如夸張表情、大哭、大笑、做怪相等),或者是側(cè)臉、低頭等姿態(tài)不正時(shí),人臉識(shí)別的識(shí)別率將會(huì)下降。


          飾物及遮擋問(wèn)題:對(duì)于一對(duì)多的非強(qiáng)制性采集到的人臉圖像,如出入境視頻監(jiān)控中采集到的圖像,圖片都會(huì)帶著墨鏡、戴帽子等日常的飾物,長(zhǎng)留海也會(huì)遮擋住部分臉部特征,使得被采集出來(lái)的人臉圖像當(dāng)中,人臉的特征不完整,導(dǎo)致算法的失效。


          人臉的變化或相似:如年齡的變化,人臉部皺紋變多,紋理特征改變,對(duì)采用紋理特征來(lái)進(jìn)行識(shí)別的方法,就會(huì)明顯降低識(shí)別率。


車載人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用前景


          目前,多省市對(duì)兩客一危、重型貨車提出安裝駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)設(shè)備的強(qiáng)制性要求,人臉識(shí)別技術(shù)已在這些細(xì)分市場(chǎng)后裝應(yīng)用。從前裝角度來(lái)看,當(dāng)前車載人臉識(shí)別技術(shù)處于起步期,陸續(xù)有乘用車裝備。隨著管理部門對(duì)商用車監(jiān)管要求加嚴(yán),2022年左右,預(yù)計(jì)進(jìn)入快速發(fā)展期。人臉識(shí)別實(shí)現(xiàn)的功能方面,駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)、分心監(jiān)測(cè)、健康監(jiān)測(cè)對(duì)商用車行業(yè)應(yīng)用價(jià)值更大,有望率先應(yīng)用;車輛解鎖和啟動(dòng)、資質(zhì)認(rèn)證、車內(nèi)支付和個(gè)性化服務(wù)主要應(yīng)用于乘用車,且需要與車內(nèi)更多控制器整合;情緒識(shí)別預(yù)計(jì)除了在個(gè)別車型上出現(xiàn)外,規(guī)?;瘧?yīng)用需要較長(zhǎng)時(shí)間。

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