Telemática de vídeo con DMS: una guía completa

ADAS-basados en electrónica que ayudan al conductor y mejoran la seguridad fueron el punto de partida de una evolución tecnológica que nos ha llevado por el camino hacia la automatización total (niveles 1-5). Desde sus humildes comienzos con alertas pasivas al conductor hasta los sistemas de conducción autónoma más sofisticados que se prueban hoy en las carreteras, el enfoque principal ha sido detectar y reaccionar ante el entorno externo. Echar un vistazo a algunas de las características de seguridad más comunes disponibles en los vehículos de producción en masa actuales valida esa evaluación:

• Detección/evitación de peatones
• Advertencia/corrección de cambio de carril
• Reconocimiento de señales de tráfico
• Frenado automático de emergencia
• Detección de puntos ciegos

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Los DMS (sistemas de monitorización del conductor), por otro lado, controlan el interior del habitáculo del vehículo, más concretamente al conductor, principalmente a través de cámaras orientadas hacia el interior. Los algoritmos de IA monitorizan en tiempo real la atención, la fatiga, la somnolencia y otros factores del conductor. Como queda claro en la norma J3016, hasta el nivel 3 (y posiblemente incluso el nivel 4) se requiere que el conductor esté atento y listo para tomar el control en cualquier momento. Dado que los tiempos de reacción humana son los que son, resulta imperativo monitorizar al conductor en todo momento para asegurarse de que nunca caiga en un estado de complacencia con consecuencias fatales.

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Incluso dejando de lado la opinión, ahora predominante, de que los DMS serán un componente clave en el camino hacia la automatización total, existen hoy suficientes casos de uso urgentes tanto en vehículos comerciales como de pasajeros que hacen de los sistemas DMS un componente crítico de cualquier sistema de seguridad de fabricantes de equipos originales (OEM) y del mercado de accesorios. Nos centramos en telemática de video, el segmento de mayor crecimiento en la telemática de flotas, y el papel fundamental que desempeñarán los sistemas de monitoreo del conductor (DMS) basados en cámaras en tres casos de uso principales: identificación del conductor, alertas en cabina y capacitación efectiva del conductor. También analizamos los diferentes tipos de hardware de posventa disponibles para DMS, así como sus ventajas y desventajas.

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Identificación del conductor

Asociar a un conductor con cada viaje es de importancia fundamental para una flota, ya sea desde una perspectiva de cumplimiento (horas de servicio) o de análisis para fines operativos como la seguridad del conductor. Esto se ha resuelto tradicionalmente mediante diversas modalidades, incluyendo la autenticación a través de aplicaciones móviles, tarjetas NFC, asignaciones posteriores por parte del gestor de flota, entre otras. Todas ellas requieren intervención manual y, por lo tanto, son susceptibles al error humano en distintos grados:

• Los viajes quedan sin asignar cuando el conductor olvida su tarjeta de identificación.

• Los conductores se asignan incorrectamente cuando hay cambios de turno y el conductor saliente olvida cerrar sesión.
• Errores del gestor de flota al tener que conciliar múltiples viajes sin asignar con diferentes conductores (un proceso laborioso, meticuloso y lento).

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Una cámara orientada al conductor capaz de identificarlo de manera fiable mediante reconocimiento facial puede resolver muchos de los problemas observados en los esquemas de autenticación manual. El flujo de trabajo se puede dividir en dos partes:

• Registro del conductor: Se refiere al proceso mediante el cual se registran imágenes del rostro de un conductor en un sistema (con su consentimiento) para ayudar al sistema a "aprender" cómo es el conductor. Se genera una representación de los rasgos faciales del conductor y se almacena de forma segura en una base de datos asociada a la flota. Esto se realiza para todos los conductores activos de la flota y puede ser llevado a cabo por los propios conductores mediante aplicaciones móviles, o por los gestores de flota con acceso centralizado a un portal de gestión de conductores. También es posible un sistema híbrido, donde el registro se realiza automáticamente cuando el conductor ha iniciado sesión mediante otra modalidad, como una tarjeta NFC, cubriendo así a toda la flota con el tiempo.
• Reconocimiento del conductor: Se refiere al proceso de asignar automáticamente un conductor a un viaje comparando la representación de su rostro con la biblioteca de conductores registrados para esa flota en particular. Si se encuentra una coincidencia con un nivel de confianza suficientemente alto, se asigna al conductor a dicho viaje. Algunas normativas, como el mandato ELD, no permiten la asignación automática de conductores, por lo que suele ser más apropiado ofrecer una sugerencia al gestor de flota utilizando un identificador independiente.

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Alertas en cabina

Al igual que con los sistemas ADAS, este es el caso de uso original de cualquier sistema de asistencia: proporcionar retroalimentación al conductor en tiempo real para corregir comportamientos potencialmente peligrosos. Los eventos del conductor más comunes detectados por los DMS son:

• Distracción del conductor: Esto se refiere a una amplia categoría de eventos que desvían la atención del conductor de la carretera, como mirar el teléfono móvil, hablar o enviar mensajes de texto, conversar con los pasajeros, comer, fumar, etc. Al alertar al conductor en tiempo real, se pueden evitar posibles incidentes críticos. Los algoritmos de detección de distracciones deben ser robustos ante variaciones de etnia, género, edad, etc., así como ante diferentes vehículos con distintas distancias relativas entre la cámara y el conductor. Esto suele gestionarse mediante un proceso de autocalibración basado en el rostro del conductor y su posición de conducción predeterminada respecto a la cámara. Otros parámetros, como la velocidad del vehículo o las señales de giro, también son fundamentales para ajustar los algoritmos de distracción y evitar falsas alarmas cuando el conductor necesita apartar la vista de la carretera por breves instantes.

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• Somnolencia del conductor: Esto se refiere a los eventos provocados por la fatiga del conductor que causan episodios de microsueño. Las cámaras DMS de alta resolución, instaladas adecuadamente, utilizan puntos de referencia faciales y oculares para detectar patrones indicativos de microsueño y advertir al conductor. Estos algoritmos suelen tener limitaciones con el uso de gafas de sol que bloquean la luz infrarroja (las cámaras DMS necesitan iluminación infrarroja para iluminar la cabina cuando no hay luz ambiental).

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• Aviso de cinturón de seguridad: Detectar el uso del cinturón de seguridad mediante señales del bus del vehículo es notoriamente difícil en diversas clases de vehículos y, además, presenta la limitación técnica de que solo detecta si el cinturón está abrochado, no si el conductor lo lleva puesto. Los algoritmos de IA pueden detectar de forma fiable la presencia del cinturón sobre el torso del conductor y emitir alertas temporizadas hasta que este cumpla con la normativa.

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Cuando se combinan con los sistemas ADAS, los datos de cualquiera de los dos sistemas pueden utilizarse para aportar más matices a las alertas generadas por el otro; por ejemplo, cuando un sistema DMS detecta que el conductor aparta la vista de la carretera, los umbrales de advertencia ADAS contra colisiones frontales o desvíos de carril pueden reconfigurarse automáticamente.

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En el contexto de la gestión de flotas, las alertas DMS también se combinan frecuentemente en metaeventos para avisar al gestor de la flota. En situaciones en las que un conductor genera múltiples alertas de distracción en un corto periodo de tiempo, se pueden configurar notificaciones automáticas para que el gestor de la flota intervenga manualmente y evite un posible incidente.

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Formación del conductor

Aunque la formación del conductor en tiempo real es fundamental para evitar accidentes, con el tiempo surgen patrones de comportamiento que solo pueden corregirse mediante el análisis del comportamiento al volante, junto con una revisión manual de los vídeos de los incidentes. Los facilitadores más comunes para la formación posterior del conductor mediante DMS son:

• Resúmenes de eventos críticos de distracción o somnolencia basados en su gravedad, lo que ayuda a los gestores de flotas a centrarse fácilmente en los incidentes más importantes. La gravedad de los eventos DMS suele ser una combinación de métricas intrínsecas, como el ángulo y la duración de la posición de la cabeza y la mirada, y parámetros externos como la ubicación, la velocidad y las entradas de otros sistemas como el ADAS. Los gestores de flotas pueden etiquetar o marcar eventos para que el conductor los revise, lo cual puede realizar como parte de la lista de verificación previa a su siguiente viaje, generalmente a través de una aplicación móvil.

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• Análisis que correlacionan la somnolencia del conductor con la duración del viaje, lo que puede ayudar a los gestores de flotas a instruir a los conductores para que tomen los descansos necesarios en trayectos largos. Del mismo modo, los eventos de distracción pueden correlacionarse con la hora del día, el tráfico, el clima y otros factores externos, creando programas específicos para la mejora del conductor.
• Subclasificación automática de los eventos de conducción distraída en categorías como fumar, comer o beber, para proporcionar información más práctica a los conductores.

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Hardware de posventa

Las cámaras orientadas al conductor para DMS se presentan en dos variantes principales:

• Unibody cámaras de tablero: Esta es la categoría más común de cámaras de tablero de posventa y consiste en una cámara orientada a la carretera y otra al conductor integradas en la misma unidad. Aunque esto reduce la complejidad de la instalación, es necesario asegurarse de que las vistas tanto de la carretera como del conductor sean óptimas para el ADAS y el DMS. Además, lo ideal es que las cámaras cuenten con soportes giratorios independientes para ambas, a fin de ofrecer la máxima flexibilidad para garantizar que las áreas adecuadas de la carretera y la cabina estén cubiertas correctamente por una sola unidad. Cabe señalar que, en las cámaras de tablero unibody, la posición de la cámara no puede estar directamente frente al conductor según la mayoría de las normas de seguridad; por lo tanto, la vista de la cámara del conductor es angular y no frontal. Las posiciones de montaje óptimas suelen estar descentradas y orientadas hacia el conductor. Las soluciones DMS de posventa deben calibrarse según la posición del conductor y tenerlo en cuenta en los diferentes algoritmos que consideran la posición de la cabeza y la mirada con respecto a la línea de movimiento del vehículo.
• Dedicadas cámaras DMS: Este tipo de cámaras son más populares en los sistemas DMS de fabricantes de equipos originales (OEM), donde se instala de fábrica una cámara dedicada para una cobertura óptima de la cabeza y los ojos del conductor. En el mercado de posventa, es más común ver las cámaras DMS como un accesorio independiente de una cámara principal orientada a la carretera o de una unidad MDVR, con la flexibilidad de montarlas por separado. La mayor complejidad de instalación debido al cableado adicional y a las instrucciones de montaje independientes se compensa con la vista óptima del conductor que garantiza una unidad dedicada.

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Los LED infrarrojos que proporcionan iluminación en ausencia de luz ambiental son imprescindibles para todas las cámaras orientadas al conductor y están diseñados para ofrecer una visión nítida de los rasgos faciales del conductor en todo momento. En consecuencia, los algoritmos DMS deben estar entrenados para funcionar igual de bien con vídeos capturados con iluminación normal y bajo iluminación infrarroja, cuya apariencia puede variar significativamente.

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La rápida penetración de la telemática de vídeo, junto con una mayor concienciación sobre los problemas de seguridad relacionados con la distracción del conductor, ha creado un impulso significativo para la adopción de DMS por parte de las flotas comerciales a nivel mundial. Las instalaciones de posventa también tienen el efecto beneficioso de mejorar los algoritmos DMS mediante la exposición a un gran corpus de datos del mundo real que abarcan etnia, edad, género, vello facial, gafas y más, así como diferentes entornos y condiciones de iluminación. Visto así, las instalaciones de posventa son un paso fundamental hacia la creación de soluciones sólidas basadas en DMS por parte de los fabricantes de equipos originales, y podrían incluso ser precursoras de muchas innovaciones que terminarán incorporándose en los sistemas instalados en la línea de montaje.

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Ahora que los sistemas de seguridad basados en DMS se están consolidando, es el momento de que los proveedores de servicios telemáticos y las flotas los adopten e integren activamente en sus soluciones y flujos de trabajo existentes. Escríbanos para obtener más información sobre las funciones DMS disponibles en RideView.