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

Un lungo tratto di autostrada, una guida a tarda notte o una giornata intensa possono far sentire stanco qualsiasi guidatore. Ma anche una breve distrazione può fare una grande differenza quando si parla di sicurezza stradale.

Ecco perché molti produttori di auto si stanno rivolgendo a nuove tecnologie per aiutare a mantenere i conducenti vigili e concentrati. Dai sensori che tracciano gli schemi di sterzata alle telecamere che osservano i segnali di affaticamento, i veicoli di oggi stanno diventando più intelligenti nel riconoscere quando l'attenzione di un guidatore inizia a calare.

In particolare, grazie alla computer vision, una branca dell'intelligenza artificiale (AI), le macchine possono ora interpretare immagini e video in modo simile a come fanno gli umani. Quando si parla di veicoli, la computer vision può essere utilizzata nei sistemi di monitoraggio dell'attenzione del conducente per analizzare la postura, le espressioni facciali e i movimenti oculari di chi guida.

Ad esempio, modelli di Vision AI come Ultralytics YOLO11 e Ultralytics YOLO26 supportano attività di computer vision come l'object detection (identificare e localizzare oggetti in un'immagine), il tracking degli oggetti (seguire quegli oggetti tra i fotogrammi) e l'instance segmentation (separare i singoli oggetti dallo sfondo), che possono essere applicate per monitorare la postura, la posizione della testa e l'attenzione generale del conducente.

In questo articolo esploreremo le cause della disattenzione e della sonnolenza del conducente, come la Vision AI alimenta i sistemi di monitoraggio dell'attenzione e come questi sistemi stiano plasmando un futuro più sicuro per tutti i guidatori.

Link to this sectionChe cos'è la disattenzione e la sonnolenza del conducente?#

Rimanere concentrati al volante richiede un'attenzione costante. Ogni secondo, i conducenti elaborano segnali stradali, semafori e il movimento dei veicoli circostanti. Quando quella concentrazione scema, anche solo brevemente, il rischio di un incidente aumenta drasticamente.

Gli studi dimostrano che i conducenti che distolgono gli occhi dalla strada più di una volta o che premono frequentemente i pulsanti all'interno 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 del doppio.

Questi risultati evidenziano quanto facilmente l'attenzione possa calare, un problema noto come disattenzione del conducente. Ciò si verifica quando gli occhi o la mente di un conducente vagano lontano dalla strada, che sia per controllare il telefono, cambiare la musica o perdersi nei pensieri. Anche un rapido sguardo altrove di due secondi può essere sufficiente per non vedere un'auto che rallenta o un semaforo rosso davanti a sé.

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

Nel frattempo, la sonnolenza del conducente si sviluppa gradualmente, spesso causata da stanchezza o mancanza di sonno. Un guidatore assonnato può sbattere le palpebre lentamente, far cadere la testa in avanti o allentare la presa sul volante. Man mano che la fatica aumenta, i tempi di reazione rallentano e mantenere il controllo diventa più difficile.

Link to this sectionIdentificare se un guidatore è vigile#

Ecco alcuni segnali comuni di disattenzione o sonnolenza del conducente:

• Frequenza e durata dell'ammiccamento: Il conducente batte le palpebre più lentamente o più spesso del solito.
• Posizione e inclinazione della testa: La testa del conducente ciondola in avanti o si inclina su un lato.
• Movimento oculare e direzione dello sguardo: Il conducente guarda lontano dalla strada per troppo tempo.
• Mancanza di input di sterzata: Il conducente effettua correzioni di sterzata minime o ritardate durante la guida.

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

Link to this sectionIl bisogno del monitoraggio dell'attenzione del conducente#

Anche con funzionalità avanzate come il lane-keeping assist, che aiuta a mantenere il veicolo centrato, o l'adaptive cruise control, che mantiene una distanza di sicurezza, gli incidenti possono comunque accadere se l'attenzione del conducente cala. La tecnologia può migliorare la sicurezza, ma rimanere vigili rimane comunque responsabilità del conducente.

Per aiutare a ridurre questi rischi, nuove innovazioni utilizzano ora telecamere alimentate dalla Vision AI per monitorare il viso e gli occhi del conducente. Queste tecnologie, note come sistemi di monitoraggio dell'attenzione del conducente, sono progettate per rilevare precoci segnali di affaticamento o distrazione e aiutare a mantenere i conducenti vigili e al sicuro.

Fig 2. I sistemi basati su Vision AI possono essere utilizzati per il monitoraggio dell'attenzione del conducente. (Fonte)

Quando il sistema nota segnali di avvertimento, come ammiccamenti più lenti, testa che ciondola o sguardo che vaga lontano dalla strada, solitamente invia avvisi delicati, come un avviso visivo o acustico, spingendo il conducente a rimettersi a fuoco prima che il pericolo aumenti.

Link to this sectionMonitoraggio dell'attenzione del conducente: come funziona#

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

Per garantire prestazioni affidabili in tutte le condizioni, molti sistemi utilizzano telecamere a infrarossi in grado di catturare dettagli facciali in modo nitido anche di notte, in condizioni di scarsa illuminazione o maltempo. Poiché il monitoraggio dell'attenzione del conducente è un'applicazione in cui il tempo è critico, il filmato catturato dalle telecamere deve essere analizzato in tempo reale per rilevare e rispondere ai segni di affaticamento o distrazione.

Link to this sectionCome la Vision AI interpreta il comportamento del conducente#

Quindi, come funzionano effettivamente questi sistemi? Le telecamere catturano video in diretta che viene analizzato da modelli di Vision AI addestrati a interpretare la postura umana e il comportamento facciale. Questi modelli rilevano sottili segnali visivi che rivelano quanto il conducente possa essere vigile o distratto.

Link to this sectionAnalisi dei segnali facciali e corporei#

Un sistema di Vision AI integrato con questi modelli può rilevare e tracciare il viso e la postura corporea generale del conducente utilizzando tecniche di pose estimation. Identifica punti chiave come occhi, naso, bocca, spalle e posizione della testa, permettendogli di monitorare il movimento e l'allineamento anche quando le luci cambiano o il conducente cambia posizione.

Una volta rilevato il viso del conducente, il sistema stima l'orientamento della testa per determinare dove il conducente stia guardando, se dritto verso la strada, verso il basso verso un dispositivo o lateralmente. Il sistema si concentra quindi sugli occhi, analizzando la frequenza dell'ammiccamento, la durata dell'ammiccamento 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)

L'ammiccamento lento, gli occhi chiusi o gli occhi che si allontanano dalla strada possono indicare stanchezza o distrazione. Alcuni sistemi utilizzano anche il machine learning per tracciare la postura e i pattern di movimento nel tempo, confrontandoli con un comportamento normale e attento per identificare segnali graduali come il ciondolare della testa, l'incurvarsi o reazioni più lente.

Link to this sectionRilevamento della fatica ed emissione di avvisi sull'attenzione del conducente#

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

Link to this sectionLa Vision AI supporta anche altre funzionalità di assistenza alla guida e sicurezza#

Oltre a monitorare l'attenzione del conducente, la Vision AI può migliorare una serie di funzionalità di sicurezza e assistenza alla guida presenti nei veicoli di oggi. Ad esempio, quando il sistema rileva segnali di distrazione o sonnolenza, può condividere tali informazioni con altri sistemi di bordo, rendendo possibile per l'auto regolare il proprio comportamento e aiutare a mantenere una guida sicura e costante.

Ecco alcuni altri sistemi progettati per assistere un conducente:

• Adaptive cruise control: Mantiene una velocità impostata e si regola automaticamente per mantenere una distanza di sicurezza dal veicolo che precede.
• Lane keeping assist: Questo sistema fornisce un leggero input di sterzata per aiutare l'auto a rimanere centrata all'interno della propria corsia e ridurre le deviazioni involontarie.
• Forward collision warning: Mira ad avvisare il conducente quando rileva una potenziale collisione o un rallentamento improvviso nel traffico.
• Sistemi di assistenza alla guida a mani libere: Queste funzionalità consentono una guida a mani libere limitata su strade compatibili, monitorando al contempo l'attenzione del conducente per aiutare a garantire la sicurezza. Un paio di esempi sono Super Cruise di General Motors e BlueCruise di Ford, che utilizzano entrambi telecamere interne al veicolo per tracciare la concentrazione del guidatore ed emettere avvisi se l'attenzione cala.

Fig 4. Un esempio di Vision AI utilizzata per avvisare i conducenti di collisioni frontali. (Fonte).

Link to this sectionLa Vision AI può salvare vite sulla strada#

I sistemi di monitoraggio dell'attenzione del conducente non sono solo innovazioni sperimentali; sono già in produzione. La fatica e la distrazione sono sfide quotidiane per i camionisti a lunga percorrenza, che spesso trascorrono lunghe ore sulla strada con poche pause.

La Vision AI sta ora aiutando ad affrontare questo problema monitorando la vigilanza di un conducente in tempo reale. Un buon esempio è il sistema aggiornato Driver Alert Support introdotto da Volvo Trucks. Combina una telecamera di tracciamento oculare rivolta verso l'interno con una telecamera rivolta in avanti che monitora la posizione nella corsia e i pattern di guida. Oltre a questo, altre case automobilistiche stanno integrando sistemi di monitoraggio del conducente alimentati da computer vision e AI per aiutare a mantenere i conducenti vigili e concentrati.

Link to this sectionPro e contro 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 computer vision possono analizzare espressioni facciali, movimenti oculari e posizione della testa in tempo reale, consentendo il rilevamento precoce di fatica o distrazione.
• Monitoraggio non invasivo: A differenza dei sensori indossabili, i sistemi basati su telecamere tracciano l'attenzione in modo passivo senza richiedere alcun contatto fisico o sforzo extra da parte del conducente.
• Scalabilità e adattabilità: I modelli basati sulla visione possono essere continuamente riaddestrati e migliorati con nuovi dati, migliorando la precisione in diverse condizioni di illuminazione, tipi di viso e ambienti.

Sebbene i sistemi di monitoraggio dell'attenzione del conducente offrano molti vantaggi, ci sono anche alcune limitazioni da considerare. Ecco alcuni fattori chiave da tenere a mente:

• Problemi di illuminazione e visibilità: Le prestazioni della computer vision possono diminuire in caso di scarsa illuminazione, abbagliamento o quando il conducente indossa occhiali riflettenti o un cappello che oscura i lineamenti del viso.
• Preoccupazioni sulla privacy dei dati: L'acquisizione e l'elaborazione di video all'interno dell'abitacolo sollevano domande su come i dati facciali e i pattern comportamentali vengano archiviati, utilizzati e protetti.
• Richiesta computazionale: L'analisi video in tempo reale richiede una potenza di elaborazione significativa, che può aumentare il costo del sistema e il consumo energetico.

Link to this sectionPunti chiave#

Rimanere vigili al volante è essenziale per una guida sicura. Anche un breve momento di distrazione o fatica può aumentare il rischio di un incidente.

I sistemi di monitoraggio dell'attenzione del conducente alimentati da Vision AI aiutano a ridurre tale rischio tracciando segnali visivi come i movimenti oculari, i pattern di ammiccamento e la posizione della testa. Riconoscendo i primi segnali di sonnolenza o disattenzione, questi sistemi possono avvisare i conducenti in tempo per rimettersi a fuoco e rimanere al sicuro sulla strada.

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