面向商用車的人臉識(shí)別技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用展望

          人臉識(shí)別屬于生物特征識(shí)別，是利用攝像頭采集含有人臉的圖像或視頻流，并在采集過程中自動(dòng)檢測和跟蹤人臉，進(jìn)而對檢測到的人臉進(jìn)行臉部識(shí)別的一系列相關(guān)技術(shù)。人臉識(shí)別技術(shù)流程主要包含以下四個(gè)部分，即人臉圖像的采集與預(yù)處理、人臉檢測、人臉特征提取、特征匹配與識(shí)別。人臉識(shí)別需要進(jìn)行人臉圖像采集、圖像檢測、圖像預(yù)處理、圖像特征提取、特征匹配與識(shí)別。其中，“圖像檢測”和“特征匹配與識(shí)別”是人臉識(shí)別技術(shù)的核心，技術(shù)成熟度在很大程度上影響人臉識(shí)別的準(zhǔn)確率、識(shí)別速度和適用性。人臉圖像中包含的模式特征十分豐富，如顏色特征、模板特征、結(jié)構(gòu)特征等，通過描繪出人臉中的某些特征，可以準(zhǔn)確標(biāo)定出人臉的位置和大小，再把這其中有用的信息挑出來，利用這些特征實(shí)現(xiàn)圖像檢測。特征匹配與識(shí)別主要依靠軟件算法，將待識(shí)別的人臉特征與數(shù)據(jù)庫中所有的原始參數(shù)進(jìn)行比較、判斷，根據(jù)相似程度對身份信息進(jìn)行判斷，一般要求判斷時(shí)間低于1秒。

          人臉識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用可以分為兩大類：一類是身份確認(rèn)，將人臉圖像與數(shù)據(jù)庫中已存的該人圖像比對，判斷是否為同一個(gè)人，通過快速的人臉識(shí)別比對，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付認(rèn)證、安全性身份核對等身份驗(yàn)證功能；另一類是對象辨認(rèn)，將人臉圖像與數(shù)據(jù)庫中已存的所有圖像匹配，判斷被檢測對象的身份。人臉識(shí)別技術(shù)目前已逐漸應(yīng)用到金融、社會(huì)和企業(yè)管理、教育、校園安保、公共安全、手機(jī)、司法刑偵、交通、服務(wù)行業(yè)等諸多領(lǐng)域。

          隨著汽車智能化水平的提高，汽車個(gè)性化和安全性的需求越來越強(qiáng)烈，汽車行業(yè)對人臉識(shí)別技術(shù)的關(guān)注度也在逐漸上升。人臉識(shí)別技術(shù)作為一種新型的人機(jī)交互方式，已在少量量產(chǎn)乘用車中實(shí)現(xiàn)前裝應(yīng)用。如圖1所示，目前，車載人臉識(shí)別技術(shù)在汽車防盜、行車安全，甚至是自動(dòng)駕駛等方面起到至關(guān)重要的作用，目前可實(shí)現(xiàn)身份驗(yàn)證、駕駛員狀態(tài)監(jiān)測兩大類功能。其中，身份驗(yàn)證類功能主要包括：車輛解鎖和啟動(dòng)、車內(nèi)支付、個(gè)性化服務(wù)、資質(zhì)認(rèn)證等；駕駛員狀態(tài)監(jiān)測類功能主要包括：疲勞駕駛監(jiān)測、分心駕駛監(jiān)測、健康狀態(tài)監(jiān)測、情緒識(shí)別等。

圖1  車載人臉識(shí)別技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)功能

           在商用車行駛過程中，由于駕駛員的疲勞、看手機(jī)、走神等不良駕駛行為，把車開出車道，或與周圍車輛相撞，成為事故發(fā)生的主要原因。因此，商用車領(lǐng)域應(yīng)用人臉識(shí)別技術(shù)對行駛中駕駛員狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測具有較大應(yīng)用價(jià)值。

          基于人臉識(shí)別技術(shù)的駕駛員狀態(tài)監(jiān)測將進(jìn)一步提升商用車駕艙智能化水平，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，與ADAS系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)預(yù)警類功能，通過攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控和測量駕駛員臉部特征變化、頭部活動(dòng)及身體上半部分的動(dòng)作，通過人工智能算法分析駕駛員的狀態(tài)，對比預(yù)先設(shè)定的檢測標(biāo)準(zhǔn)，判斷駕駛員的注意力程度，判定駕駛員是否存在不良駕駛行為，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警提示。同時(shí)，干線運(yùn)輸車輛在L2級、L3級自動(dòng)駕駛中，加強(qiáng)對駕駛員接管能力的實(shí)時(shí)監(jiān)控；第二，可實(shí)現(xiàn)座艙內(nèi)個(gè)性化交互，并提供如視線追蹤與HUD聯(lián)動(dòng)、救援時(shí)車內(nèi)感知等更高階的智能化應(yīng)用。

          駕駛員狀態(tài)監(jiān)測主要通過檢測駕駛員以下特征：①頭部及上肢特征變化，如：面部表情、面部輪廓、眼鼻口位置、面部朝向、雙手動(dòng)作；②眼部信號(hào)，如視線方向、眼瞼開合程度、眨眼頻率、瞳孔狀態(tài)；③其他生物指標(biāo)：如分析皮膚、眼周、嘴唇、骨骼等面部構(gòu)造識(shí)別體脂，BMI指數(shù)和血壓等。例如，當(dāng)駕駛員視線偏離時(shí)間比例高于30%或一次視線偏離時(shí)間超過閾值時(shí)進(jìn)行預(yù)警等。

          目前，汽車上使用人臉識(shí)別技術(shù)主要有車載端應(yīng)用和管理端應(yīng)用兩種模式。

          車載端應(yīng)用是在汽車內(nèi)外安裝攝像頭，車外攝像頭一般鑲嵌在A柱或B柱上，用來識(shí)別用戶信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車門感應(yīng)解鎖、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、車載信息系統(tǒng)賬號(hào)登錄等功能。另外，也可以通過“刷臉”開啟各類個(gè)性化服務(wù)，在用戶身份驗(yàn)證通過后，人臉識(shí)別系統(tǒng)根據(jù)用戶專屬ID的使用記錄進(jìn)行座椅角度以及信息娛樂內(nèi)容等方面的個(gè)性化調(diào)節(jié)。這類功能主要應(yīng)用于乘用車。

          商用車人臉識(shí)別是將車內(nèi)攝像頭則安裝在中控臺(tái)、駕駛員頭頂前部或車內(nèi)后視鏡，主要作用是實(shí)現(xiàn)駕駛員狀態(tài)監(jiān)測功能。如危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛、客運(yùn)車輛、渣土運(yùn)輸車輛可通過臉識(shí)別技術(shù)，識(shí)別駕駛員是否處于離崗狀態(tài)或駕駛員面部被遮擋，當(dāng)車輛處于前進(jìn)檔時(shí)，攝像頭沒有探測駕駛員、或者攝像頭被遮擋可進(jìn)行立即預(yù)警；商用車行車過程中，當(dāng)駕駛員出現(xiàn)分神，諸如玩手機(jī)、吸煙、打電話、找東西、回頭聊天等行為，會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)預(yù)警提示。

          管理端應(yīng)用是將人臉識(shí)別技術(shù)集成進(jìn)商用車車隊(duì)管理APP中，用人臉識(shí)別的方式運(yùn)營監(jiān)控中心通過實(shí)時(shí)監(jiān)控了解駕員狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)或異常狀態(tài)時(shí)，遠(yuǎn)程平臺(tái)向車輛發(fā)送主動(dòng)預(yù)警，同時(shí)平臺(tái)還可以記錄違規(guī)信息，便于部門后期處罰。

          人臉識(shí)別企業(yè)在其他行業(yè)均已進(jìn)行較為成熟的市場應(yīng)用，為汽車行業(yè)的落地應(yīng)用提供了一定技術(shù)基礎(chǔ)，部分企業(yè)已經(jīng)開展在汽車行業(yè)的人臉識(shí)別業(yè)務(wù)布局。

表2  人臉識(shí)別技術(shù)供應(yīng)商

          其中，商湯科技、曠視科技、云從科技以及依圖科技曾被譽(yù)為“AI四小龍”，是視覺識(shí)別領(lǐng)域的第一梯隊(duì)。除了商湯科技以外，另外三家企業(yè)都已先后提交上市計(jì)劃，但經(jīng)歷均不順利。云從科技的進(jìn)展稍微理想一些，其科創(chuàng)板招股書去年12月獲得了受理，并進(jìn)入到已問詢狀態(tài)，計(jì)劃在7月20日首次上會(huì)。曠視科技早在2019年就已經(jīng)向港交所遞交招股書，失利以后又于今年3月又轉(zhuǎn)戰(zhàn)申請上交所科創(chuàng)板，雖已獲批受理，但幾個(gè)月過去了仍沒有后續(xù)相關(guān)進(jìn)展。依圖科技7月初剛剛正式撤回科創(chuàng)板上市申請，有傳聞?dòng)?jì)劃開啟境外上市方案，但隨著國家對于數(shù)據(jù)安全監(jiān)管趨嚴(yán)，收集了大量人臉識(shí)別信息的依圖科技赴海外上市可能困難重重。

          3家企業(yè)之所以上市融資失敗，主要原因之一是這個(gè)行業(yè)還仍屬于發(fā)展初期階段，企業(yè)需要大量的資源和技術(shù)研發(fā)投資，而目前人臉識(shí)別的業(yè)務(wù)模式尚不清晰，很難實(shí)現(xiàn)較好的盈利。這點(diǎn)從上交所對云從科技的問詢中也能看出，應(yīng)收賬款預(yù)期比較高、虧損嚴(yán)重是云從科技乃至整個(gè)行業(yè)發(fā)展的重大障礙。

          盡管近年來人臉識(shí)別技術(shù)得到了飛躍發(fā)展，但是對于技術(shù)的研究成果往往是在條件理想或者苛刻的情況下獲得的，當(dāng)采集的圖像不理想，識(shí)別的效果就會(huì)大打折扣，這也是人臉識(shí)別還需進(jìn)一步解決的難點(diǎn)。

          圖像光照：側(cè)光、頂光、背光和高光。如光線照射方向和角度不同，光線折射到人臉的部分陰影也不同，此時(shí)人臉的特征值會(huì)發(fā)生變化，影響識(shí)別率。

          表情姿態(tài)：側(cè)臉、低頭等非正臉姿態(tài)。在識(shí)別過程中，當(dāng)人臉發(fā)生很大程度的扭曲時(shí)（例如夸張表情、大哭、大笑、做怪相等），或者是側(cè)臉、低頭等姿態(tài)不正時(shí)，人臉識(shí)別的識(shí)別率將會(huì)下降。

          飾物及遮擋問題：對于一對多的非強(qiáng)制性采集到的人臉圖像，如出入境視頻監(jiān)控中采集到的圖像，圖片都會(huì)帶著墨鏡、戴帽子等日常的飾物，長留海也會(huì)遮擋住部分臉部特征，使得被采集出來的人臉圖像當(dāng)中，人臉的特征不完整，導(dǎo)致算法的失效。

          人臉的變化或相似：如年齡的變化，人臉部皺紋變多，紋理特征改變，對采用紋理特征來進(jìn)行識(shí)別的方法，就會(huì)明顯降低識(shí)別率。

          目前，多省市對兩客一危、重型貨車提出安裝駕駛員狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備的強(qiáng)制性要求，人臉識(shí)別技術(shù)已在這些細(xì)分市場后裝應(yīng)用。從前裝角度來看，當(dāng)前車載人臉識(shí)別技術(shù)處于起步期，陸續(xù)有乘用車裝備。隨著管理部門對商用車監(jiān)管要求加嚴(yán)，2022年左右，預(yù)計(jì)進(jìn)入快速發(fā)展期。人臉識(shí)別實(shí)現(xiàn)的功能方面，駕駛員疲勞監(jiān)測、分心監(jiān)測、健康監(jiān)測對商用車行業(yè)應(yīng)用價(jià)值更大，有望率先應(yīng)用；車輛解鎖和啟動(dòng)、資質(zhì)認(rèn)證、車內(nèi)支付和個(gè)性化服務(wù)主要應(yīng)用于乘用車，且需要與車內(nèi)更多控制器整合；情緒識(shí)別預(yù)計(jì)除了在個(gè)別車型上出現(xiàn)外，規(guī)模化應(yīng)用需要較長時(shí)間。