面向商用車的人臉識別技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應用展望

          人臉識別屬于生物特征識別，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檢測和跟蹤人臉，進而對檢測到的人臉進行臉部識別的一系列相關(guān)技術(shù)。人臉識別技術(shù)流程主要包含以下四個部分，即人臉圖像的采集與預處理、人臉檢測、人臉特征提取、特征匹配與識別。人臉識別需要進行人臉圖像采集、圖像檢測、圖像預處理、圖像特征提取、特征匹配與識別。其中，“圖像檢測”和“特征匹配與識別”是人臉識別技術(shù)的核心，技術(shù)成熟度在很大程度上影響人臉識別的準確率、識別速度和適用性。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，可以準確標定出人臉的位置和大小，再把這其中有用的信息挑出來，利用這些特征實現(xiàn)圖像檢測。特征匹配與識別主要依靠軟件算法，將待識別的人臉特征與數(shù)據(jù)庫中所有的原始參數(shù)進行比較、判斷，根據(jù)相似程度對身份信息進行判斷，一般要求判斷時間低于1秒。

          人臉識別技術(shù)的應用可以分為兩大類：一類是身份確認，將人臉圖像與數(shù)據(jù)庫中已存的該人圖像比對，判斷是否為同一個人，通過快速的人臉識別比對，實現(xiàn)移動支付認證、安全性身份核對等身份驗證功能；另一類是對象辨認，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。人臉識別技術(shù)目前已逐漸應用到金融、社會和企業(yè)管理、教育、校園安保、公共安全、手機、司法刑偵、交通、服務行業(yè)等諸多領(lǐng)域。

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

圖1  車載人臉識別技術(shù)主要實現(xiàn)功能

           在商用車行駛過程中，由于駕駛員的疲勞、看手機、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)域應用人臉識別技術(shù)對行駛中駕駛員狀態(tài)進行監(jiān)測具有較大應用價值。

          基于人臉識別技術(shù)的駕駛員狀態(tài)監(jiān)測將進一步提升商用車駕艙智能化水平，主要體現(xiàn)在兩個方面：第一，與ADAS系統(tǒng)整合，實現(xiàn)預警類功能，通過攝像頭實時監(jiān)控和測量駕駛員臉部特征變化、頭部活動及身體上半部分的動作，通過人工智能算法分析駕駛員的狀態(tài)，對比預先設(shè)定的檢測標準，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，并及時發(fā)出預警提示。同時，干線運輸車輛在L2級、L3級自動駕駛中，加強對駕駛員接管能力的實時監(jiān)控；第二，可實現(xiàn)座艙內(nèi)個性化交互，并提供如視線追蹤與HUD聯(lián)動、救援時車內(nèi)感知等更高階的智能化應用。

          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、雙手動作；②眼部信號，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：如分析皮膚、眼周、嘴唇、骨骼等面部構(gòu)造識別體脂，BMI指數(shù)和血壓等。例如，當駕駛員視線偏離時間比例高于30%或一次視線偏離時間超過閾值時進行預警等。

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

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

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

          管理端應用是將人臉識別技術(shù)集成進商用車車隊管理APP中，用人臉識別的方式運營監(jiān)控中心通過實時監(jiān)控了解駕員狀態(tài)，當出現(xiàn)危險或異常狀態(tài)時，遠程平臺向車輛發(fā)送主動預警，同時平臺還可以記錄違規(guī)信息，便于部門后期處罰。

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

表2  人臉識別技術(shù)供應商

          其中，商湯科技、曠視科技、云從科技以及依圖科技曾被譽為“AI四小龍”，是視覺識別領(lǐng)域的第一梯隊。除了商湯科技以外，另外三家企業(yè)都已先后提交上市計劃，但經(jīng)歷均不順利。云從科技的進展稍微理想一些，其科創(chuàng)板招股書去年12月獲得了受理，并進入到已問詢狀態(tài)，計劃在7月20日首次上會。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，但幾個月過去了仍沒有后續(xù)相關(guān)進展。依圖科技7月初剛剛正式撤回科創(chuàng)板上市申請，有傳聞計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，收集了大量人臉識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，而目前人臉識別的業(yè)務模式尚不清晰，很難實現(xiàn)較好的盈利。這點從上交所對云從科技的問詢中也能看出，應收賬款預期比較高、虧損嚴重是云從科技乃至整個行業(yè)發(fā)展的重大障礙。

          盡管近年來人臉識別技術(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，當采集的圖像不理想，識別的效果就會大打折扣，這也是人臉識別還需進一步解決的難點。

          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，此時人臉的特征值會發(fā)生變化，影響識別率。

          表情姿態(tài)：側(cè)臉、低頭等非正臉姿態(tài)。在識別過程中，當人臉發(fā)生很大程度的扭曲時（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，人臉識別的識別率將會下降。

          飾物及遮擋問題：對于一對多的非強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，圖片都會帶著墨鏡、戴帽子等日常的飾物，長留海也會遮擋住部分臉部特征，使得被采集出來的人臉圖像當中，人臉的特征不完整，導致算法的失效。

          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行識別的方法，就會明顯降低識別率。

          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)備的強制性要求，人臉識別技術(shù)已在這些細分市場后裝應用。從前裝角度來看，當前車載人臉識別技術(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，2022年左右，預計進入快速發(fā)展期。人臉識別實現(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)應用價值更大，有望率先應用；車輛解鎖和啟動、資質(zhì)認證、車內(nèi)支付和個性化服務主要應用于乘用車，且需要與車內(nèi)更多控制器整合；情緒識別預計除了在個別車型上出現(xiàn)外，規(guī)?；瘧眯枰^長時間。