ИИ машинного зрения расширяет возможности систем мониторинга внимания водителя

Длинная трасса, ночная поездка или насыщенный день могут утомить любого водителя. Но даже кратковременная потеря внимания может иметь огромное значение, когда речь идет о безопасности дорожного движения.

Вот почему многие автопроизводители обращаются к новым технологиям, помогающим водителям сохранять бдительность и концентрацию. От датчиков, отслеживающих траекторию руления, до камер, наблюдающих за признаками усталости, — современные автомобили всё лучше распознают моменты, когда внимание водителя начинает ослабевать.

В частности, благодаря computer vision, разделу искусственного интеллекта (AI), машины теперь могут интерпретировать изображения и видео подобно тому, как это делают люди. Что касается транспортных средств, computer vision используется в системах мониторинга внимания для анализа осанки водителя, выражения его лица и движений глаз.

Например, модели Vision AI, такие как Ultralytics YOLO11 и Ultralytics YOLO26, поддерживают такие задачи computer vision, как object detection (обнаружение и локализация объектов на изображении), object tracking (отслеживание этих объектов в кадрах) и instance segmentation (отделение отдельных объектов от фона), которые можно применять для контроля осанки, положения головы и общей внимательности водителя.

В этой статье мы рассмотрим причины невнимательности и сонливости водителей, то, как Vision AI питает системы мониторинга внимания, и как эти системы формируют более безопасное будущее для водителей повсюду.

Link to this sectionЧто такое невнимательность и сонливость водителя?#

Сохранение концентрации за рулем требует постоянного внимания. Каждую секунду водители обрабатывают данные о дорожных знаках, сигналах светофора и движении окружающих транспортных средств. Когда эта концентрация ослабевает, даже на мгновение, риск аварии резко возрастает.

Исследования показывают, что водители, которые отвлекаются от дороги более одного раза или часто нажимают кнопки в автомобиле, с большей вероятностью попадают в аварию или оказываются в опасной ситуации, даже если повышение риска не является ровно двукратным.

Эти выводы подчеркивают, как легко может рассеиваться внимание — проблема, известная как невнимательность водителя. Это происходит, когда глаза или мысли водителя блуждают вдали от дороги, будь то проверка телефона, переключение музыки или погружение в раздумья. Даже быстрого двухсекундного отвлечения может быть достаточно, чтобы не заметить замедляющуюся машину или красный свет впереди.

Рис. 1. Примеры отвлеченного водителя. (Источник)

Тем временем сонливость водителя развивается постепенно, зачастую из-за усталости или недостатка сна. Сонный водитель может медленно моргать, кивать головой или ослаблять хватку на руле. По мере того как нарастает усталость, время реакции замедляется, и становится труднее контролировать автомобиль.

Link to this sectionОпределение того, сохраняет ли водитель бдительность#

Вот некоторые общие признаки невнимательности или сонливости водителя:

• Частота и продолжительность моргания: Водитель моргает медленнее или чаще, чем обычно.
• Положение и наклон головы: Голова водителя кивает вперед или наклоняется в одну сторону.
• Движение глаз и направление взгляда: Водитель слишком долго не смотрит на дорогу.
• Отсутствие рулевого управления: Водитель совершает незначительные или запоздалые корректировки руля во время движения.

Эти признаки могут проявляться поначалу слабо, но со временем становятся более заметными, особенно в долгих поездках или ночью. Их своевременное распознавание помогает водителям оставаться бдительными, сосредоточенными и в безопасности на дороге.

Link to this sectionНеобходимость мониторинга внимания водителя#

Даже при наличии современных функций, таких как система удержания в полосе, помогающая держать автомобиль в центре, или адаптивный круиз-контроль, поддерживающий безопасную дистанцию, аварии могут случаться, если внимание водителя ослабевает. Технологии могут повысить безопасность, но сохранение бдительности по-прежнему остается обязанностью водителя.

Чтобы помочь снизить эти риски, новые инновации теперь используют камеры на базе Vision AI для наблюдения за лицом и глазами водителя. Эти технологии, называемые системами мониторинга внимания водителя, разработаны для обнаружения ранних признаков усталости или отвлечения и помогают держать водителей в тонусе и безопасности.

Рис. 2. Системы на базе Vision AI могут использоваться для мониторинга внимания водителя. (Источник)

Когда система замечает предупреждающие сигналы, такие как более медленное моргание, кивание головой или отведение взгляда от дороги, она обычно подает мягкие сигналы, например визуальное или звуковое предупреждение, побуждая водителя вновь сфокусироваться, прежде чем опасность возрастет.

Link to this sectionМониторинг внимания водителя: как это работает#

Системы мониторинга внимания водителя созданы для того, чтобы распознавать момент, когда водитель начинает терять концентрацию, что может происходить постепенно, даже без ведома самого водителя. Эти системы обычно используют маленькую камеру, установленную рядом с рулем или на приборной панели, для постоянного наблюдения за лицом и глазами водителя.

Чтобы обеспечить надежную работу в любых условиях, многие системы используют инфракрасные камеры, которые могут четко фиксировать детали лица даже ночью или при слабом освещении и плохой погоде. Поскольку мониторинг внимания водителя — это приложение, где критически важна скорость, видеопоток с камер должен анализироваться в режиме реального времени, чтобы обнаруживать признаки усталости или отвлечения и реагировать на них.

Link to this sectionКак Vision AI интерпретирует поведение водителя#

Итак, как же работают эти системы? Камеры записывают живое видео, которое анализируется моделями Vision AI, обученными интерпретировать позу человека и выражение лица. Эти модели обнаруживают тонкие визуальные сигналы, раскрывающие степень бдительности или отвлеченности водителя.

Link to this sectionАнализ сигналов лица и тела#

Система Vision AI, интегрированная с этими моделями, может обнаруживать и отслеживать лицо водителя и общую позу тела с помощью методов pose estimation. Она идентифицирует ключевые точки, такие как глаза, нос, рот, плечи и положение головы, позволяя отслеживать движение и выравнивание, даже если меняется освещение или водитель меняет позу.

Как только лицо водителя обнаружено, система оценивает ориентацию головы, чтобы определить, куда смотрит водитель: прямо на дорогу, вниз на устройство или в сторону. Затем система фокусируется на глазах, анализируя частоту и продолжительность моргания, а также направление взгляда для оценки внимания.

Рис. 3. Взгляд на работу системы мониторинга внимания водителя. (Источник)

Медленное моргание, закрытые глаза или взгляд, блуждающий вдали от дороги, могут указывать на усталость или отвлечение. Некоторые системы также используют машинное обучение для отслеживания осанки и паттернов движения в течение времени, сравнивая их с нормальным, внимательным поведением, чтобы выявлять постепенные признаки, такие как кивание головой, сутулость или замедленные реакции.

Link to this sectionОбнаружение усталости и выдача предупреждений о внимании#

При обнаружении ранних признаков усталости или невнимательности система отправляет мягкие оповещения, чтобы помочь водителю сфокусироваться. Эти предупреждения могут принимать форму мягкого звукового сигнала, вибрации руля или напоминания на приборной панели. Если водитель не реагирует, предупреждения становятся более заметными, пока водитель снова не начнет следить за дорогой.

Link to this sectionVision AI также поддерживает другие функции помощи водителю и безопасности#

Помимо мониторинга внимания, Vision AI может улучшить ряд функций безопасности и помощи водителю, присутствующих в современных автомобилях. Например, когда система обнаруживает признаки отвлечения или сонливости, она может передать эту информацию другим бортовым системам, позволяя автомобилю корректировать свое поведение и помогая поддерживать безопасное и стабильное вождение.

Вот несколько других систем, предназначенных для помощи водителю:

• Адаптивный круиз-контроль: Поддерживает заданную скорость и автоматически корректирует её для соблюдения безопасной дистанции от впереди идущего транспортного средства.
• Система удержания в полосе: Эта система обеспечивает мягкое рулевое управление, помогая автомобилю оставаться в центре полосы и снижая риск непреднамеренного съезда.
• Предупреждение о лобовом столкновении: Цель этой системы — предупредить водителя при обнаружении потенциального столкновения или резкого замедления в потоке.
• Системы помощи при вождении без участия рук: Эти функции обеспечивают ограниченное вождение без рук на совместимых дорогах, одновременно контролируя внимание водителя для обеспечения безопасности. Парой примеров являются Super Cruise от General Motors и BlueCruise от Ford, которые используют внутрисалонные камеры для отслеживания концентрации водителя и выдают предупреждения, если внимание ослабевает.

Рис. 4. Пример использования Vision AI для предупреждения водителей о лобовых столкновениях. (Источник).

Link to this sectionVision AI может спасать жизни на дороге#

Системы мониторинга внимания водителя — это не просто экспериментальные инновации; они уже внедряются в производство. Усталость и отвлечение — повседневные вызовы для водителей дальнемагистральных грузовиков, которые часто проводят долгие часы за рулем с редкими перерывами.

Vision AI теперь помогает решать эту проблему, отслеживая бдительность водителя в режиме реального времени. Хороший пример — обновленная система Driver Alert Support, представленная Volvo Trucks. Она сочетает в себе направленную внутрь камеру отслеживания глаз и направленную вперед камеру, контролирующую положение в полосе и траекторию движения. Кроме того, другие автопроизводители внедряют системы мониторинга водителя на базе computer vision и AI, чтобы помогать водителям сохранять бдительность и концентрацию.

Link to this sectionПлюсы и минусы мониторинга внимания водителя#

Вот некоторые ключевые преимущества использования систем мониторинга внимания водителя:

• Обнаружение в реальном времени: Модели computer vision могут анализировать выражения лица, движения глаз и положение головы в реальном времени, что позволяет обнаруживать усталость или отвлечение на ранних этапах.
• Неинвазивный мониторинг: В отличие от носимых датчиков, системы на основе камер отслеживают внимание пассивно, не требуя никакого физического контакта или дополнительных усилий со стороны водителя.
• Масштабируемость и адаптивность: Модели на базе компьютерного зрения могут постоянно дообучаться и улучшаться с помощью новых данных, повышая точность в различных условиях освещения, для разных типов лиц и в разных средах.

Хотя системы мониторинга внимания водителя предлагают множество преимуществ, существуют и некоторые ограничения, которые стоит учитывать. Вот ключевые факторы, о которых следует помнить:

• Проблемы с освещением и видимостью: Производительность computer vision может падать при плохом освещении, бликах или когда водитель носит отражающие очки или головной убор, закрывающий ключевые черты лица.
• Вопросы конфиденциальности данных: Запись и обработка видео внутри салона вызывает вопросы о том, как данные о лице и поведенческие паттерны хранятся, используются и защищаются.
• Вычислительная нагрузка: Анализ видео в реальном времени требует значительной вычислительной мощности, что может увеличить стоимость системы и энергопотребление.

Link to this sectionОсновные выводы#

Сохранение бдительности за рулем необходимо для безопасного вождения. Даже короткий момент отвлечения или усталости может повысить риск аварии.

Системы мониторинга внимания водителя на базе Vision AI помогают снизить этот риск, отслеживая визуальные сигналы, такие как движения глаз, паттерны моргания и положение головы. Распознавая ранние признаки сонливости или невнимательности, эти системы могут своевременно предупредить водителей, чтобы те перефокусировались и оставались в безопасности на дороге.

Узнай больше об AI, присоединившись к нашему сообществу и посетив наш репозиторий GitHub. Ознакомься с нашими страницами решений, чтобы почитать об AI в робототехнике и computer vision в здравоохранении. Открой для себя наши варианты лицензирования и начни создавать свои проекты с Vision AI уже сегодня!