Vision AI расширяет возможности систем мониторинга внимания водителя

Долгий участок шоссе, ночная поездка или напряжённый день могут утомить любого водителя. Но даже кратковременная потеря внимания может существенно повлиять на безопасность на дороге.

Поэтому многие автопроизводители обращаются к новым технологиям, которые помогают водителям сохранять бодрость и концентрацию. От датчиков, отслеживающих характер руления, до камер, распознающих признаки усталости, современные автомобили всё лучше определяют, когда внимание водителя начинает рассеиваться.

В частности, благодаря компьютерному зрению — области искусственного интеллекта (AI), — машины теперь могут интерпретировать изображения и видео подобно человеку. В автомобилях компьютерное зрение можно использовать в системах мониторинга внимания водителя для анализа его позы, выражения лица и движений глаз.

Например, модели Vision AI, такие как Ultralytics YOLO11 и Ultralytics YOLO26, поддерживают задачи компьютерного зрения, включая обнаружение объектов (идентификацию и определение местоположения объектов на изображении), отслеживание объектов (сопровождение этих объектов между кадрами) и сегментацию экземпляров (отделение отдельных объектов от фона), которые можно применять для мониторинга позы водителя, положения головы и его общей внимательности.

В этой статье мы рассмотрим причины невнимательности и сонливости водителей, то, как Vision AI помогает системам мониторинга внимания водителя, а также то, как эти системы формируют более безопасное будущее для водителей по всему миру.

Что такое невнимательность и сонливость водителя?#

Сохранение концентрации за рулём требует постоянного внимания. Каждую секунду водители обрабатывают информацию о дорожных знаках, сигналах светофора и движении окружающих автомобилей. Когда концентрация ослабевает, даже ненадолго, риск аварии резко возрастает.

Исследования показывают, что водители, которые чаще одного раза отводят взгляд от дороги или часто нажимают кнопки в автомобиле, с большей вероятностью попадут в аварию или столкнутся с опасной ситуацией, даже если рост риска не достигает ровно двукратного значения.

Эти выводы показывают, насколько легко может рассеяться внимание. Эта проблема известна как невнимательность водителя. Она возникает, когда взгляд или мысли водителя отвлекаются от дороги — например, при проверке телефона, смене музыки или погружении в свои мысли. Даже быстрого взгляда в сторону на две секунды может хватить, чтобы не заметить замедлившийся автомобиль или красный сигнал светофора впереди.

Рис. 1. Примеры отвлечённого водителя. (Источник)

Сонливость водителя развивается постепенно и часто вызвана усталостью или недостатком сна. Сонный водитель может медленнее моргать, кивать головой или ослаблять хватку на руле. По мере нарастания усталости время реакции увеличивается, а сохранять контроль над автомобилем становится сложнее.

Как определить, бодр ли водитель#

Вот несколько распространённых признаков невнимательности или сонливости водителя:

• Частота и длительность моргания: Водитель моргает медленнее или чаще обычного.
• Положение и наклон головы: Голова водителя клонится вперёд или наклоняется в одну сторону.
• Движение глаз и направление взгляда: Водитель слишком долго смотрит в сторону от дороги.
• Отсутствие управляющих воздействий на руль: Во время движения водитель выполняет небольшие или запаздывающие корректировки рулём.

Сначала эти признаки могут быть едва заметными, но со временем становятся более выраженными, особенно в длительных поездках или ночью. Раннее распознавание помогает водителям сохранять бодрость, концентрацию и безопасность на дороге.

Зачем нужен мониторинг внимания водителя#

Даже при наличии продвинутых функций, таких как система удержания в полосе, помогающая сохранять автомобиль по центру полосы, или адаптивный круиз-контроль, поддерживающий безопасную дистанцию, аварии всё равно возможны, если внимание водителя ослабевает. Технологии повышают безопасность, но сохранять бдительность по-прежнему обязан водитель.

Чтобы снизить эти риски, в новых инновационных решениях используются камеры с поддержкой Vision AI, которые следят за лицом и глазами водителя. Эти технологии, известные как системы мониторинга внимания водителя, предназначены для обнаружения ранних признаков усталости или отвлечения и помогают водителям сохранять бодрость и безопасность.

Рис. 2. Системы с поддержкой Vision AI можно использовать для мониторинга внимания водителя. (Источник)

Когда система замечает предупреждающие признаки, такие как замедленное моргание, кивки головой или уход взгляда от дороги, она обычно подаёт ненавязчивые сигналы — например, визуальное или звуковое предупреждение, — побуждая водителя вновь сосредоточиться до того, как опасность возрастёт.

Мониторинг внимания водителя: принцип работы#

Системы мониторинга внимания водителя предназначены для распознавания момента, когда водитель начинает терять концентрацию, что может происходить постепенно и оставаться незамеченным самим водителем. Обычно в таких системах используется небольшая камера, установленная рядом с рулём или на приборной панели, которая непрерывно наблюдает за лицом и глазами водителя.

Для обеспечения стабильной работы в любых условиях многие системы используют инфракрасные камеры, способные чётко фиксировать детали лица даже ночью, при слабом освещении и плохой погоде. Поскольку в мониторинге внимания водителя критически важна своевременность, камеры должны анализировать полученные кадры в реальном времени, чтобы обнаруживать признаки усталости или отвлечения и реагировать на них.

Как Vision AI интерпретирует поведение водителя#

Итак, как именно работают эти системы? Камеры захватывают видео в реальном времени, которое анализируют модели Vision AI, обученные интерпретировать позу и мимику человека. Эти модели обнаруживают тонкие визуальные признаки, показывающие, насколько водитель бодр или отвлечён.

Анализ признаков лица и тела#

Система Vision AI, интегрированная с такими моделями, может обнаруживать и отслеживать лицо водителя и общую позу его тела с помощью методов оценки позы. Она определяет ключевые точки, такие как глаза, нос, рот, плечи и положение головы, что позволяет отслеживать движения и положение тела даже при изменении освещения или позы водителя.

После обнаружения лица водителя система оценивает ориентацию его головы, чтобы определить направление взгляда: прямо на дорогу, вниз на устройство или в сторону. Затем система сосредотачивается на глазах, анализируя частоту и длительность моргания, а также направление взгляда для оценки внимания.

Рис. 3. Система мониторинга внимания водителя в действии. (Источник)

Медленное моргание, закрытые глаза или взгляд, отклоняющийся от дороги, могут указывать на усталость или отвлечение. Некоторые системы также используют машинное обучение для отслеживания позы и характера движений с течением времени, сравнивая их с нормальным внимательным поведением и выявляя постепенные признаки, такие как кивки головой, сутулость или замедленная реакция.

Обнаружение усталости и выдача предупреждений о внимании водителя#

При обнаружении ранних признаков усталости или невнимательности система подаёт ненавязчивые сигналы, помогающие водителю вновь сосредоточиться. Это может быть тихий звуковой сигнал, вибрация рулевого колеса или напоминание на приборной панели. Если водитель не реагирует, предупреждения становятся более заметными, пока он снова не начнёт следить за дорогой.

Vision AI также поддерживает другие функции помощи водителю и безопасности#

Помимо мониторинга внимания водителя, Vision AI может улучшать широкий спектр функций безопасности и помощи водителю, доступных в современных автомобилях. Например, обнаружив признаки отвлечения или сонливости, система может передать эту информацию другим бортовым системам, чтобы автомобиль мог скорректировать своё поведение и помочь сохранить безопасное и плавное движение.

Вот несколько других систем, предназначенных для помощи водителю:

• Адаптивный круиз-контроль: Поддерживает заданную скорость и автоматически регулирует её, сохраняя безопасную дистанцию до впереди идущего автомобиля.
• Система удержания в полосе: Выполняет плавные подруливания, помогая автомобилю оставаться по центру полосы и уменьшая непреднамеренный съезд с неё.
• Предупреждение о фронтальном столкновении: Предупреждает водителя при обнаружении возможного столкновения или внезапного замедления потока транспорта.
• Системы помощи при вождении без рук: Эти функции обеспечивают ограниченное вождение без необходимости держать руки на руле на совместимых дорогах, одновременно отслеживая внимание водителя для повышения безопасности. Примеры — Super Cruise от General Motors и BlueCruise от Ford: обе системы используют камеры в салоне для отслеживания концентрации водителя и подачи предупреждений при рассеивании внимания.

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

Vision AI может спасать жизни на дороге#

Системы мониторинга внимания водителя — это не просто экспериментальные инновации: их уже внедряют в рабочие решения. Усталость и отвлечение — повседневные проблемы водителей большегрузных автомобилей, которые часто проводят много часов в дороге, делая мало остановок.

Vision AI уже помогает решать эту проблему, отслеживая бдительность водителя в реальном времени. Хороший пример — обновлённая система Driver Alert Support, представленная Volvo Trucks. Она объединяет направленную внутрь камеру для отслеживания взгляда с направленной вперёд камерой, которая контролирует положение автомобиля в полосе и характер вождения. Кроме того, другие автопроизводители интегрируют системы мониторинга водителя на базе компьютерного зрения и AI, чтобы помогать водителям сохранять бодрость и концентрацию.

Преимущества и недостатки мониторинга внимания водителя#

Вот несколько ключевых преимуществ использования систем мониторинга внимания водителя:

• Обнаружение в реальном времени: Модели компьютерного зрения могут в реальном времени анализировать выражение лица, движения глаз и положение головы, обеспечивая раннее обнаружение усталости или отвлечения.
• Ненавязчивый мониторинг: В отличие от носимых датчиков, системы на базе камер пассивно отслеживают внимание, не требуя физического контакта или дополнительных усилий со стороны водителя.
• Масштабируемость и адаптивность: Модели на базе Vision можно постоянно переобучать и улучшать с помощью новых данных, повышая точность при разных условиях освещения, типах лица и окружающей обстановке.

Хотя системы мониторинга внимания водителя дают много преимуществ, у них есть и некоторые ограничения. Вот несколько ключевых факторов, которые стоит учитывать:

• Проблемы с освещением и видимостью: Производительность компьютерного зрения может снижаться при плохом освещении, бликах, а также когда водитель носит отражающие очки или головной убор, скрывающий ключевые черты лица.
• Проблемы конфиденциальности данных: Съёмка и обработка видео в салоне вызывает вопросы о том, как хранятся, используются и защищаются данные о лице и поведенческие особенности.
• Вычислительная нагрузка: Анализ видео в реальном времени требует значительных вычислительных ресурсов, что может увеличить стоимость системы и энергопотребление.

Основные выводы#

Сохранять бдительность за рулём крайне важно для безопасного вождения. Даже кратковременное отвлечение или усталость могут повысить риск аварии.

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

Узнай больше об AI, присоединившись к нашему сообществу и посетив наш репозиторий на GitHub. На страницах наших решений ты можешь прочитать об AI в робототехнике и компьютерном зрении в здравоохранении. Узнай о наших вариантах лицензирования и начни создавать решения с Vision AI уже сегодня!