A IA para visão impulsiona os sistemas de monitorização da atenção dos condutores

Um longo trecho de autoestrada, uma viagem noturna ou um dia agitado podem deixar qualquer condutor cansado. Mas até uma breve distração pode fazer uma grande diferença quando se trata da segurança rodoviária.

É por isso que muitos fabricantes de automóveis estão a recorrer a novas tecnologias para ajudar a manter os condutores alertas e concentrados. Desde sensores que monitorizam os padrões de direção até câmaras que detetam sinais de fadiga, os veículos atuais estão a tornar-se mais inteligentes na identificação do momento em que a atenção do condutor começa a dispersar-se.

Em particular, graças à visão computacional, um ramo da inteligência artificial (IA), as máquinas podem agora interpretar imagens e vídeos de forma semelhante aos seres humanos. No caso dos veículos, a visão computacional pode ser utilizada em sistemas de monitorização da atenção do condutor para analisar a postura, as expressões faciais e os movimentos dos olhos do condutor.

Por exemplo, modelos de IA de visão como o Ultralytics YOLO11 e o Ultralytics YOLO26 permitem realizar tarefas de visão computacional, como deteção de objetos (identificação e localização de objetos numa imagem), seguimento de objetos (acompanhamento desses objetos ao longo dos fotogramas) e segmentação de instâncias (separação de objetos individuais do fundo), que podem ser aplicadas para monitorizar a postura, a posição da cabeça e o nível geral de atenção do condutor.

Neste artigo, vamos explorar as causas da falta de atenção e da sonolência do condutor, a forma como a IA de visão potencia os sistemas de monitorização da atenção do condutor e como estes sistemas estão a contribuir para um futuro mais seguro para os condutores em todo o mundo.

O que são a falta de atenção e a sonolência do condutor?#

Manter a concentração ao volante exige atenção constante. A cada segundo, os condutores processam sinais de trânsito, semáforos e o movimento dos veículos ao seu redor. Quando essa concentração falha, mesmo que por breves instantes, o risco de acidente aumenta acentuadamente.

Estudos mostram que os condutores que tiram os olhos da estrada mais de uma vez ou premem frequentemente os botões do veículo têm maior probabilidade de se envolver num acidente ou quase acidente, mesmo que o aumento do risco não seja exatamente o dobro.

Estas conclusões mostram como é fácil a atenção dispersar-se, um problema conhecido como falta de atenção do condutor. Isto acontece quando os olhos ou a mente do condutor se afastam da estrada, seja por verificar o telemóvel, mudar a música ou ficar perdido em pensamentos. Até um rápido desvio de atenção de dois segundos pode ser suficiente para não ver um carro a abrandar ou um semáforo vermelho mais à frente.

Fig. 1. Exemplos de um condutor distraído. (Fonte)

Entretanto, a sonolência do condutor desenvolve-se gradualmente, sendo frequentemente causada por cansaço ou falta de sono. Um condutor sonolento pode pestanejar lentamente, deixar cair a cabeça ou afrouxar a mão no volante. À medida que a fadiga se instala, os tempos de reação aumentam e torna-se mais difícil manter o controlo.

Identificar se um condutor está alerta#

Eis alguns sinais comuns de falta de atenção ou sonolência do condutor:

• Frequência e duração do pestanejar: O condutor pestaneja mais lentamente ou com mais frequência do que o habitual.
• Posição e inclinação da cabeça: A cabeça do condutor inclina-se para a frente ou para um dos lados.
• Movimento dos olhos e direção do olhar: O condutor desvia o olhar da estrada durante demasiado tempo.
• Falta de movimentos do volante: O condutor faz correções pequenas ou tardias na direção enquanto conduz.

Estes sinais podem começar por ser subtis, mas tornam-se mais visíveis com o tempo, sobretudo em viagens longas ou durante a noite. Reconhecê-los atempadamente ajuda os condutores a permanecer alertas, concentrados e seguros na estrada.

A necessidade de monitorizar a atenção do condutor#

Mesmo com funcionalidades avançadas, como o assistente de manutenção na faixa de rodagem, que ajuda a manter o veículo centrado, ou o controlo de velocidade adaptativo, que mantém uma distância segura do veículo da frente, ainda podem ocorrer acidentes se a atenção do condutor falhar. A tecnologia pode aumentar a segurança, mas manter-se alerta continua a ser responsabilidade do condutor.

Para ajudar a reduzir estes riscos, novas inovações utilizam agora câmaras equipadas com IA de visão para monitorizar o rosto e os olhos do condutor. Estas tecnologias, conhecidas como sistemas de monitorização da atenção do condutor, foram concebidas para detetar sinais precoces de fadiga ou distração e ajudar a manter os condutores alertas e seguros.

Fig. 2. Os sistemas equipados com IA de visão podem ser utilizados para monitorizar a atenção do condutor. (Fonte)

Quando o sistema deteta sinais de alerta, como pestanejar mais lentamente, deixar cair a cabeça ou desviar o olhar da estrada, normalmente envia alertas suaves, como um aviso visual ou sonoro, incentivando o condutor a voltar a concentrar-se antes que o perigo aumente.

Monitorização da atenção do condutor: como funciona#

Os sistemas de monitorização da atenção do condutor foram concebidos para reconhecer quando um condutor começa a perder a concentração, o que pode acontecer gradualmente sem que o próprio se aperceba. Estes sistemas utilizam normalmente uma pequena câmara montada junto ao volante ou no painel de instrumentos para observar continuamente o rosto e os olhos do condutor.

Para garantir um desempenho fiável em todas as condições, muitos sistemas utilizam câmaras de infravermelhos que conseguem captar claramente os detalhes faciais mesmo à noite, com pouca luz ou em condições meteorológicas adversas. Como a monitorização da atenção do condutor é uma aplicação em que o tempo é crítico, as imagens captadas pelas câmaras têm de ser analisadas em tempo real para detetar e responder a sinais de fadiga ou distração.

Como a IA de visão interpreta o comportamento do condutor#

Então, como funcionam realmente estes sistemas? As câmaras captam vídeo em direto que é analisado por modelos de IA de visão treinados para interpretar a postura e o comportamento facial humanos. Estes modelos detetam sinais visuais subtis que revelam o nível de alerta ou distração do condutor.

Analisar sinais faciais e corporais#

Um sistema de IA de visão integrado com estes modelos pode detetar e acompanhar o rosto e a postura corporal geral do condutor utilizando técnicas de estimativa de pose. O sistema identifica pontos-chave, como os olhos, o nariz, a boca, os ombros e a posição da cabeça, permitindo monitorizar o movimento e o alinhamento mesmo quando a iluminação muda ou o condutor altera a sua posição.

Depois de o rosto do condutor ser detetado, o sistema estima a orientação da cabeça para determinar para onde o condutor está a olhar: diretamente para a estrada, para baixo, na direção de um dispositivo, ou para o lado. Em seguida, o sistema concentra-se nos olhos, analisando a frequência e a duração do pestanejar e a direção do olhar para avaliar a atenção.

Fig. 3. Um vislumbre de um sistema de monitorização da atenção do condutor em ação. (Fonte)

Pestanejar lentamente, manter os olhos fechados ou desviá-los da estrada pode indicar cansaço ou distração. Alguns sistemas também utilizam aprendizagem automática para acompanhar os padrões de postura e movimento ao longo do tempo, comparando-os com um comportamento normal e atento para identificar sinais graduais, como deixar cair a cabeça, curvar-se ou reagir mais lentamente.

Detetar fadiga e emitir alertas de atenção ao condutor#

Quando são detetados sinais precoces de fadiga ou falta de atenção, o sistema envia alertas suaves para ajudar o condutor a voltar a concentrar-se. Estes alertas podem assumir a forma de um toque suave, uma vibração no volante ou um lembrete apresentado no painel de instrumentos. Se o condutor não responder, os avisos tornam-se mais percetíveis até que volte a prestar atenção à estrada.

A IA de visão também suporta outras funcionalidades de assistência ao condutor e segurança#

Além de monitorizar a atenção do condutor, a IA de visão pode melhorar várias funcionalidades de segurança e assistência ao condutor presentes nos veículos atuais. Por exemplo, quando o sistema deteta sinais de distração ou sonolência, pode partilhar essa informação com outros sistemas integrados no veículo, permitindo que o automóvel ajuste o seu comportamento e ajude a manter uma condução segura e estável.

Eis alguns outros sistemas concebidos para ajudar o condutor:

• Controlo de velocidade adaptativo: Mantém uma velocidade definida e ajusta-a automaticamente para conservar uma distância segura do veículo da frente.
• Assistente de manutenção na faixa de rodagem: Este sistema aplica suavemente correções na direção para ajudar o automóvel a permanecer centrado na faixa e reduzir desvios involuntários.
• Aviso de colisão frontal: Procura alertar o condutor quando deteta uma possível colisão ou uma redução súbita da velocidade do trânsito.
• Sistemas de assistência à condução sem mãos: Estas funcionalidades permitem uma condução limitada sem usar as mãos em estradas compatíveis, enquanto monitorizam a atenção do condutor para ajudar a garantir a segurança. Dois exemplos são o Super Cruise da General Motors e o BlueCruise da Ford, que utilizam câmaras no interior do veículo para acompanhar a concentração do condutor e emitir alertas se a atenção se dispersar.

Fig. 4. Um exemplo da utilização de IA de visão para alertar os condutores sobre colisões frontais. (Fonte).

A IA de visão pode salvar vidas na estrada#

Os sistemas de monitorização da atenção do condutor não são apenas inovações experimentais; já estão a ser colocados em produção. A fadiga e a distração são desafios quotidianos para os condutores de camiões de longo curso, que passam frequentemente muitas horas na estrada com poucas pausas.

A IA de visão está agora a ajudar a enfrentar este problema ao monitorizar o estado de alerta do condutor em tempo real. Um bom exemplo é o sistema Driver Alert Support atualizado, introduzido pela Volvo Trucks. Combina uma câmara direcionada para o interior, que acompanha os olhos, com uma câmara virada para a frente, que monitoriza a posição na faixa e os padrões de condução. Além disso, outros fabricantes de automóveis estão a integrar sistemas de monitorização do condutor baseados em visão computacional e IA para ajudar a manter os condutores alertas e concentrados.

Vantagens e desvantagens da monitorização da atenção do condutor#

Eis algumas das principais vantagens da utilização de sistemas de monitorização da atenção do condutor:

• Deteção em tempo real: Os modelos de visão computacional podem analisar expressões faciais, movimentos dos olhos e posição da cabeça em tempo real, permitindo detetar precocemente a fadiga ou a distração.
• Monitorização não intrusiva: Ao contrário dos sensores vestíveis, os sistemas baseados em câmaras acompanham a atenção de forma passiva, sem exigir contacto físico ou esforço adicional por parte do condutor.
• Escalabilidade e adaptabilidade: Os modelos baseados em visão podem ser continuamente treinados e melhorados com novos dados, aumentando a precisão em diferentes condições de iluminação, tipos de rosto e ambientes.

Embora os sistemas de monitorização da atenção do condutor ofereçam muitas vantagens, também existem algumas limitações a considerar. Eis alguns fatores importantes a ter em conta:

• Problemas de iluminação e visibilidade: O desempenho da visão computacional pode diminuir com pouca luz, encandeamento ou quando o condutor usa óculos refletores ou um chapéu que oculta características faciais importantes.
• Preocupações com a privacidade dos dados: A captação e o processamento de vídeo no habitáculo levantam questões sobre a forma como os dados faciais e os padrões de comportamento são armazenados, utilizados e protegidos.
• Exigência computacional: A análise de vídeo em tempo real requer uma capacidade de processamento significativa, o que pode aumentar o custo do sistema e o consumo de energia.

Principais conclusões#

Manter-se alerta ao volante é essencial para uma condução segura. Mesmo um breve momento de distração ou fadiga pode aumentar o risco de acidente.

Os sistemas de monitorização da atenção do condutor alimentados por IA de visão ajudam a reduzir esse risco ao acompanhar sinais visuais, como movimentos dos olhos, padrões de pestanejar e posição da cabeça. Ao reconhecer sinais precoces de sonolência ou falta de atenção, estes sistemas podem alertar os condutores a tempo de voltarem a concentrar-se e permanecerem seguros na estrada.

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