La vision AI alimenta i sistemi di monitoraggio dell'attenzione del conducente

Un lungo tratto di autostrada, un viaggio notturno o una giornata intensa possono far sentire stanco qualsiasi conducente. Ma anche un breve calo di attenzione può fare una grande differenza in termini di sicurezza stradale.

Per questo molti produttori automobilistici si stanno affidando a nuove tecnologie per aiutare i conducenti a rimanere vigili e concentrati. Dai sensori che monitorano i movimenti dello sterzo alle telecamere che rilevano i segnali di affaticamento, i veicoli di oggi stanno diventando più intelligenti nel riconoscere quando l’attenzione del conducente inizia a calare.

In particolare, grazie alla visione artificiale, un ramo dell’intelligenza artificiale (AI), le macchine possono ora interpretare immagini e video in modo simile agli esseri umani. Nei veicoli, la visione artificiale può essere utilizzata nei sistemi di monitoraggio dell’attenzione del conducente per analizzarne la postura, le espressioni facciali e i movimenti degli occhi.

Ad esempio, i modelli di IA visiva come Ultralytics YOLO11 e Ultralytics YOLO26 supportano attività di visione artificiale come il rilevamento degli oggetti (identificazione e localizzazione degli oggetti in un’immagine), il tracciamento degli oggetti (seguire tali oggetti attraverso i fotogrammi) e la segmentazione delle istanze (separazione dei singoli oggetti dallo sfondo), che possono essere applicati per monitorare la postura, la posizione della testa e il livello generale di attenzione del conducente.

In questo articolo analizzeremo le cause della disattenzione e della sonnolenza del conducente, il modo in cui l’IA visiva potenzia i sistemi di monitoraggio dell’attenzione del conducente e il modo in cui questi sistemi stanno plasmando un futuro più sicuro per i conducenti di tutto il mondo.

Che cosa sono la disattenzione e la sonnolenza del conducente?#

Rimanere concentrati al volante richiede un’attenzione costante. Ogni secondo, i conducenti elaborano i segnali stradali, i semafori e i movimenti dei veicoli circostanti. Quando la concentrazione viene meno, anche solo per un istante, il rischio di incidente aumenta drasticamente.

Gli studi dimostrano che i conducenti che distolgono lo sguardo dalla strada più di una volta o premono frequentemente i pulsanti dell’auto hanno maggiori probabilità di essere coinvolti in un incidente o in un quasi incidente, anche se l’aumento del rischio non è esattamente doppio.

Questi risultati evidenziano quanto facilmente l’attenzione possa calare, un problema noto come disattenzione del conducente. Si verifica quando gli occhi o la mente del conducente si allontanano dalla strada, ad esempio mentre controlla il telefono, cambia musica o si perde nei propri pensieri. Anche una rapida occhiata di due secondi può bastare per non vedere un’auto che rallenta o un semaforo rosso più avanti.

Fig. 1. Esempi di un conducente distratto. (Fonte)

Nel frattempo, la sonnolenza del conducente si sviluppa gradualmente, spesso a causa della stanchezza o della mancanza di sonno. Un conducente assonnato può sbattere lentamente le palpebre, ciondolare con la testa o allentare la presa sul volante. Con l’aumentare della stanchezza, i tempi di reazione si allungano e mantenere il controllo diventa più difficile.

Come identificare se un conducente è vigile#

Ecco alcuni segnali comuni di disattenzione o sonnolenza del conducente:

• Frequenza e durata degli ammiccamenti: il conducente sbatte le palpebre più lentamente o più spesso del solito.
• Posizione e inclinazione della testa: la testa del conducente si inclina in avanti o da un lato.
• Movimento degli occhi e direzione dello sguardo: il conducente distoglie lo sguardo dalla strada per troppo tempo.
• Mancanza di input sullo sterzo: il conducente effettua correzioni dello sterzo minime o ritardate durante la guida.

Questi segnali possono iniziare in modo lieve, ma diventare più evidenti nel tempo, soprattutto durante i viaggi lunghi o di notte. Riconoscerli tempestivamente aiuta i conducenti a rimanere vigili, concentrati e al sicuro sulla strada.

La necessità di monitorare l’attenzione del conducente#

Anche con funzioni avanzate come l’assistenza al mantenimento della corsia, che aiuta a mantenere il veicolo centrato, o il controllo adattivo della velocità, che mantiene una distanza di sicurezza, gli incidenti possono comunque verificarsi se l’attenzione del conducente cala. La tecnologia può migliorare la sicurezza, ma rimanere vigile è ancora responsabilità del conducente.

Per contribuire a ridurre questi rischi, nuove innovazioni utilizzano telecamere basate sull’IA visiva per monitorare il volto e gli occhi del conducente. Queste tecnologie, note come sistemi di monitoraggio dell’attenzione del conducente, sono progettate per rilevare i primi segnali di stanchezza o distrazione e aiutare i conducenti a rimanere vigili e al sicuro.

Fig. 2. I sistemi basati sull’IA visiva possono essere utilizzati per monitorare l’attenzione del conducente. (Fonte)

Quando il sistema rileva segnali di allarme, come un rallentamento degli ammiccamenti, il ciondolamento della testa o lo sguardo che si allontana dalla strada, in genere invia avvisi discreti, come un segnale visivo o acustico, invitando il conducente a riconcentrarsi prima che il pericolo aumenti.

Monitoraggio dell’attenzione del conducente: come funziona#

I sistemi di monitoraggio dell’attenzione del conducente sono progettati per riconoscere quando un conducente inizia a perdere la concentrazione, cosa che può avvenire gradualmente senza che se ne accorga. Questi sistemi utilizzano in genere una piccola telecamera montata vicino al volante o sul cruscotto per osservare continuamente il volto e gli occhi del conducente.

Per garantire prestazioni affidabili in ogni condizione, molti sistemi utilizzano telecamere a infrarossi in grado di catturare chiaramente i dettagli del volto anche di notte, in condizioni di scarsa illuminazione o con maltempo. Poiché il monitoraggio dell’attenzione del conducente è un’applicazione in cui la tempestività è fondamentale, le riprese acquisite dalle telecamere devono essere analizzate in tempo reale per rilevare e gestire i segnali di stanchezza o distrazione.

Come l’IA visiva interpreta il comportamento del conducente#

Ma come funzionano concretamente questi sistemi? Le telecamere acquisiscono video in tempo reale, analizzati da modelli di IA visiva addestrati a interpretare la postura e il comportamento facciale umano. Questi modelli rilevano segnali visivi impercettibili che indicano quanto il conducente possa essere vigile o distratto.

Analisi dei segnali facciali e corporei#

Un sistema di IA visiva integrato con questi modelli può rilevare e tracciare il volto e la postura complessiva del corpo del conducente utilizzando tecniche di stima della posa. Identifica punti chiave come occhi, naso, bocca, spalle e posizione della testa, consentendo di monitorare i movimenti e l’allineamento anche quando cambiano le condizioni di illuminazione o il conducente cambia posizione.

Una volta rilevato il volto del conducente, il sistema stima l’orientamento della testa per determinare dove sta guardando: dritto davanti a sé verso la strada, verso il basso in direzione di un dispositivo o lateralmente. Il sistema si concentra quindi sugli occhi, analizzando la frequenza e la durata degli ammiccamenti e la direzione dello sguardo per valutare l’attenzione.

Fig. 3. Uno sguardo a un sistema di monitoraggio dell’attenzione del conducente in azione. (Fonte)

Ammiccamenti lenti, occhi chiusi o occhi che si allontanano dalla strada possono indicare stanchezza o distrazione. Alcuni sistemi utilizzano anche il machine learning per tracciare nel tempo i modelli di postura e movimento, confrontandoli con un comportamento normale e attento per identificare segnali graduali come il ciondolamento della testa, l’incurvamento della schiena o reazioni più lente.

Rilevamento della stanchezza e invio di avvisi sull’attenzione del conducente#

Quando vengono rilevati i primi segnali di stanchezza o disattenzione, il sistema invia avvisi discreti per aiutare il conducente a riconcentrarsi. Questi avvisi possono assumere la forma di un lieve segnale acustico, una vibrazione nel volante o un promemoria visualizzato sul cruscotto. Se il conducente non risponde, gli avvisi diventano più evidenti finché non torna a prestare attenzione alla strada.

L’IA visiva supporta anche altre funzioni di assistenza alla guida e sicurezza#

Oltre a monitorare l’attenzione del conducente, l’IA visiva può migliorare numerose funzioni di sicurezza e assistenza alla guida presenti nei veicoli odierni. Ad esempio, quando il sistema rileva segnali di distrazione o sonnolenza, può condividere queste informazioni con altri sistemi di bordo, consentendo all’auto di adattare il proprio comportamento e contribuire a mantenere una guida sicura e regolare.

Ecco alcuni altri sistemi progettati per assistere il conducente:

• Controllo adattivo della velocità: mantiene una velocità prestabilita e si regola automaticamente per mantenere una distanza di sicurezza dal veicolo che precede.
• Assistenza al mantenimento della corsia: questo sistema fornisce un leggero intervento sullo sterzo per aiutare l’auto a rimanere centrata nella corsia e ridurre gli spostamenti involontari.
• Avviso di collisione frontale: mira ad avvisare il conducente quando rileva una potenziale collisione o un rallentamento improvviso del traffico.
• Sistemi di assistenza alla guida a mani libere: queste funzioni consentono una guida a mani libere limitata su strade compatibili, monitorando al contempo l’attenzione del conducente per contribuire a garantire la sicurezza. Due esempi sono Super Cruise di General Motors e BlueCruise di Ford, che utilizzano entrambi telecamere interne per monitorare l’attenzione del conducente e inviare avvisi se questa cala.

Fig. 4. Un esempio di utilizzo dell’IA visiva per avvisare i conducenti di collisioni frontali. (Fonte).

L’IA visiva può salvare vite sulla strada#

I sistemi di monitoraggio dell’attenzione del conducente non sono solo innovazioni sperimentali: sono già in fase di produzione. La stanchezza e la distrazione sono difficoltà quotidiane per i conducenti di camion impegnati in lunghe percorrenze, che spesso trascorrono molte ore sulla strada con poche pause.

L’IA visiva sta ora contribuendo ad affrontare questo problema monitorando in tempo reale il livello di vigilanza del conducente. Un buon esempio è il sistema Driver Alert Support aggiornato introdotto da Volvo Trucks. Combina una telecamera rivolta verso l’interno per il tracciamento degli occhi con una telecamera rivolta in avanti che monitora la posizione nella corsia e i comportamenti di guida. Oltre a ciò, altri produttori automobilistici stanno integrando sistemi di monitoraggio del conducente basati sulla visione artificiale e sull’IA per aiutare i conducenti a rimanere vigili e concentrati.

Vantaggi e svantaggi del monitoraggio dell’attenzione del conducente#

Ecco alcuni vantaggi chiave dell’utilizzo dei sistemi di monitoraggio dell’attenzione del conducente:

• Rilevamento in tempo reale: i modelli di visione artificiale possono analizzare in tempo reale le espressioni facciali, i movimenti degli occhi e la posizione della testa, consentendo di rilevare tempestivamente stanchezza o distrazione.
• Monitoraggio non invasivo: a differenza dei sensori indossabili, i sistemi basati su telecamere monitorano passivamente l’attenzione senza richiedere alcun contatto fisico o sforzo aggiuntivo da parte del conducente.
• Scalabilità e adattabilità: i modelli basati sulla visione possono essere riaddestrati e migliorati continuamente con nuovi dati, aumentando la precisione in diverse condizioni di illuminazione, tipologie di volto e ambienti.

Sebbene i sistemi di monitoraggio dell’attenzione del conducente offrano molti vantaggi, presentano anche alcune limitazioni da considerare. Ecco alcuni fattori chiave da tenere presenti:

• Problemi di illuminazione e visibilità: le prestazioni della visione artificiale possono diminuire in condizioni di scarsa illuminazione, abbagliamento o quando il conducente indossa occhiali riflettenti o un cappello che nasconde caratteristiche facciali importanti.
• Problemi di privacy dei dati: l’acquisizione e l’elaborazione di video nell’abitacolo sollevano interrogativi su come i dati facciali e i modelli comportamentali vengano archiviati, utilizzati e protetti.
• Esigenze computazionali: l’analisi video in tempo reale richiede una notevole potenza di elaborazione, che può aumentare i costi del sistema e il consumo energetico.

Punti chiave#

Rimanere vigili al volante è essenziale per guidare in sicurezza. Anche un breve momento di distrazione o stanchezza può aumentare il rischio di incidente.

I sistemi di monitoraggio dell’attenzione del conducente basati sull’IA visiva contribuiscono a ridurre questo rischio monitorando segnali visivi come i movimenti degli occhi, i modelli di ammiccamento e la posizione della testa. Riconoscendo i primi segnali di sonnolenza o disattenzione, questi sistemi possono avvisare i conducenti in tempo per consentire loro di riconcentrarsi e rimanere al sicuro sulla strada.

Scopri di più sull’IA unendoti alla nostra community e visitando il nostro repository GitHub. Consulta le nostre pagine sulle soluzioni per saperne di più sull’IA nella robotica e sulla visione artificiale nel settore sanitario. Scopri le nostre opzioni di licenza e inizia oggi stesso a creare con l’IA visiva!