文／李育賢 臧金環(huán)

人機交互技術(shù)可視為人與智能駕艙之間圍繞“人—車—環(huán)境”交流信息的溝通工具。人臉識別是人機交互技術(shù)之一，它不僅可以用于身份驗證、駕駛員狀態(tài)監(jiān)測，還可以實現(xiàn)預警類功能，提供座艙智能化應用，等等。預計2022年，車載人臉識別技術(shù)將進入快速發(fā)展期。

近年來，智能網(wǎng)聯(lián)汽車發(fā)展熱度不斷提升，智能駕艙成為其中受到重點關(guān)注的領(lǐng)域之一。智能駕艙是由一系列交互界面及不同交互方式所構(gòu)成的，可以根據(jù)應用需求呈現(xiàn)智能化、信息化反饋的車內(nèi)駕駛環(huán)境系統(tǒng)。其中，具備信息化顯示功能的交互界面及新型交互方式所組成的這類人機交互技術(shù)是實現(xiàn)智能駕艙的重要支撐。駕乘人員通過交互方式發(fā)出指令，智能駕艙通過交互界面呈現(xiàn)信息給予反饋，實現(xiàn)駕艙中的信息、環(huán)境、事件處理等人機交互需求。

一、車載人機交互技術(shù)概述

人機交互技術(shù)可視為人與智能駕艙之間圍繞“人—車—環(huán)境”交流信息的溝通工具。

人機交互技術(shù)的發(fā)展可分為三個階段。第一階段為人機交互技術(shù)的早期形態(tài)，由以物理按鍵為主的傳統(tǒng)中控、后視鏡及其他按鍵旋鈕等構(gòu)成；第二階段為人機交互技術(shù)的當前主要應用，包括信息化電子屏、HUD、智能后視鏡、觸控、語音交互、手勢識別等新型交互技術(shù)；第三階段為人機交互技術(shù)的未來應用方向，如人臉識別、智能車窗、AR 顯示、全息影像等將逐漸應用。

總體而言，人機交互技術(shù)呈現(xiàn)出從不可視到可視、從接觸式到接觸式與非接觸式相結(jié)合、從現(xiàn)實到虛擬、從局部到整體的演變特征。

二、人臉識別技術(shù)的特點

人臉識別是人機交互技術(shù)之一，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)原理主包括以下步驟：一是建立一個包含大批量人臉圖像的數(shù)據(jù)庫；二是通過各種方式來獲得當前要進行識別的目標人臉圖像；三是將目標人臉圖像與數(shù)據(jù)庫中既有的人臉圖像進行比對和篩選。根據(jù)人臉識別技術(shù)原理具體實施起來的技術(shù)流程則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。

人臉識別的面部信息提取目前主要包括三種方案，分別是3D 結(jié)構(gòu)光、雙目視覺以及TOF 技術(shù)。相比雙目立體攝像頭，3D 結(jié)構(gòu)光技術(shù)精度高，更為成熟。

表1 人臉識別面部信息提取技術(shù)對比

三、車載人臉識別技術(shù)的應用

1.車載人臉識別技術(shù)用于身份驗證、駕駛員狀態(tài)監(jiān)測

人臉識別可實現(xiàn)身份確認和對象辨認，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。

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，目前可以實現(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。

2.基于人臉識別技術(shù)的駕駛員狀態(tài)監(jiān)測可實現(xiàn)預警類功能，提供座艙智能化應用

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。也可在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)智能座艙內(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。

表2 人臉識別技術(shù)主要應用領(lǐng)域

圖1 車載人臉識別技術(shù)主要實現(xiàn)功能

表3 裝備人臉識別技術(shù)的主要車型

3.人臉識別技術(shù)能應用在車機端和手機端

當前人臉識別在部分車型中已經(jīng)裝備應用。經(jīng)統(tǒng)計，2019 年人臉識別技術(shù)車型裝備率為5.26%，款型裝備率為0.29%。車機端的人臉識別技術(shù)支持感應解鎖、車載信息系統(tǒng)登錄、發(fā)動機啟動、車輛個性化調(diào)整、駕駛員狀態(tài)監(jiān)測、車內(nèi)支付等功能；手機端的人臉識別技術(shù)支持人臉識別代替密碼登錄進行車主身份認證、快速驗證車輛操控指令，實現(xiàn)手機遠程控制車輛。

表4 人臉識別技術(shù)供應商

4.人臉識別技術(shù)在其他行業(yè)應用成熟且供應商充分，是汽車行業(yè)應用快速提升的重要基礎(chǔ)

人臉識別技術(shù)在其他行業(yè)已經(jīng)有了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)，如商湯科技、百度等部分企業(yè)已經(jīng)在汽車行業(yè)的人臉識別開展業(yè)務布局。

四、車載人臉識別技術(shù)的發(fā)展趨勢

1.人臉識別技術(shù)需進一步解決技術(shù)難點

盡管近年來人臉識別技術(shù)得到了快速發(fā)展，但是當采集的圖像不理想時，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。

（1）光照：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。在車輛行駛過程中，人臉的光照狀況也是實時變化的。

（2）表情姿態(tài)：在識別過程中，當側(cè)臉、低頭等姿態(tài)不正時，或當人臉發(fā)生很大程度的變化時，例如夸張表情、大哭、大笑等，人臉識別的識別率將會下降。在車輛行駛環(huán)境中，人臉的位置、姿態(tài)會有晃動，也影響識別效果。

（3）飾物及遮擋：有些情況下，被識別人會帶著墨鏡、帽子等日常的飾物，長發(fā)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，導致識別結(jié)果不好。

2.預計車載人臉識別技術(shù)2022 年進入快速發(fā)展期

當前車載人臉識別技術(shù)處于起步期，陸續(xù)會有新車型裝備。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，車輛解鎖和啟動、資質(zhì)認證、駕駛員疲勞監(jiān)測、分心監(jiān)測、健康監(jiān)測會率先在汽車上得到應用；車內(nèi)支付和個性化服務需要與車內(nèi)更多控制器整合；情緒識別預計只能夠在個別車型上得以實現(xiàn)，若想規(guī)?；瘧眠€需要較長時間。