Telemática de vídeo com DMS: Um guia completo

ADAS-baseados em sistemas eletrônicos que auxiliam o motorista e aumentam a segurança foram o ponto de partida de uma evolução tecnológica que nos colocou na rampa em direção à automação total (Níveis 1-5). Desde seus primórdios, com alertas passivos ao motorista, até os sistemas de direção autônoma mais sofisticados sendo testados nas estradas hoje, o foco principal tem sido detectar e reagir ao ambiente externo. Analisar alguns dos recursos de segurança mais comuns disponíveis em veículos de produção em massa hoje valida essa avaliação:

• Detecção/evitação de pedestres
• Aviso/correção de saída de faixa
• Reconhecimento de sinais de trânsito
• Frenagem automática de emergência
• Detecção de ponto cego

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DMS (Sistemas de Monitoramento do Motorista), por outro lado, monitoram o interior da cabine do veículo, mais especificamente o motorista, principalmente por meio de câmeras voltadas para dentro. Algoritmos de IA monitoram em tempo real a atenção, fadiga, sonolência e outros estados do motorista. Como fica claro pelo padrão J3016, até o Nível 3 (e possivelmente até o Nível 4), o motorista deve estar atento e pronto para assumir o controle a qualquer momento. Sendo os tempos de reação humana o que são, torna-se imperativo monitorar o motorista o tempo todo, para garantir que ele nunca seja levado a um estado de complacência com consequências fatais.

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Mesmo deixando de lado a visão agora predominante de que o DMS será um componente chave na jornada rumo à automação total, existem hoje casos de uso urgentes em veículos comerciais e de passeio que tornam os sistemas DMS um componente crítico de qualquer sistema de segurança de OEM e de pós-venda. Nós nos concentramos em telemática de vídeo, o segmento de telemática para frotas que mais cresce, e o papel fundamental que os sistemas de monitoramento do motorista (DMS) baseados em câmera desempenharão em três casos de uso principais: identificação do motorista, alertas na cabine e treinamento eficaz do motorista. Também analisamos os diferentes tipos de hardware de reposição disponíveis para DMS, bem como seus prós e contras.

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Identificação do motorista

A associação de um motorista a cada viagem é de importância fundamental para uma frota – seja sob a perspectiva de conformidade (HoS) ou de análise para fins operacionais, como a segurança do motorista. Isso tem sido resolvido normalmente por meio de diversas modalidades, incluindo autenticação via aplicativos móveis, cartões NFC, atribuições feitas posteriormente pelo gestor da frota, entre outras. Todas elas exigem intervenção manual e, portanto, estão sujeitas a erros humanos em diferentes graus:

• Viagens ficam sem atribuição quando o motorista esquece seu cartão de identificação.

• Motoristas são atribuídos incorretamente quando há troca de turno e o motorista que saiu esqueceu de encerrar a sessão.
• Erros do gestor da frota ao ter que conciliar várias viagens não atribuídas com diferentes motoristas (um processo trabalhoso, minucioso e lento).

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Uma câmera voltada para o motorista, capaz de identificá-lo de forma confiável usando reconhecimento facial, pode resolver muitos dos problemas observados nos esquemas de autenticação manual. O fluxo de trabalho pode ser dividido em duas partes:

• Cadastro do motorista: Refere-se ao processo em que imagens do rosto de um motorista são registradas em um sistema (com seu consentimento) para ajudar o sistema a "aprender" a aparência do motorista. Uma representação das características faciais do motorista é gerada e armazenada com segurança em um banco de dados associado à frota. Isso é feito em toda a frota para todos os motoristas ativos e pode ser realizado pelos próprios motoristas por meio de aplicativos móveis ou pelos gestores da frota com acesso centralizado a um portal de gerenciamento. Um sistema híbrido também é possível, no qual o cadastro é feito automaticamente quando o motorista inicia a sessão por meio de outra modalidade, como um cartão NFC, cobrindo toda a frota ao longo do tempo.
• Reconhecimento do motorista: Refere-se ao processo de atribuir automaticamente um motorista a uma viagem, comparando a representação do rosto do motorista com a biblioteca de motoristas cadastrados naquela frota específica. Se for encontrada uma correspondência com um nível de confiança suficientemente alto, o motorista é atribuído à viagem em questão. Alguns regulamentos, como o mandato ELD, não permitem a atribuição automática de motoristas; portanto, uma sugestão ao gestor da frota usando um identificador separado costuma ser mais apropriada.

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Alertas na cabine

Assim como no ADAS, este é o caso de uso original de qualquer sistema de assistência: fornecer feedback ao motorista em tempo real para corrigir comportamentos potencialmente perigosos. Os eventos de motorista mais comuns detectados pelo DMS são:

• Distração do motorista: Isso se refere a uma ampla categoria de eventos que desviam a atenção do motorista da estrada – olhar para o celular, falar ou enviar mensagens, conversar com passageiros, comer, fumar, etc. Ao alertar o motorista em tempo real, é possível evitar potenciais incidentes críticos. Os algoritmos de detecção de distração precisam ser robustos diante de variações como etnia, gênero, idade, etc., e também de diferentes veículos com distâncias relativas variadas entre a câmera e o motorista. Isso geralmente é tratado por meio de um processo de autocalibração baseado no rosto do motorista e na posição padrão de direção em relação à câmera. Outros parâmetros, como velocidade do veículo, setas, etc., também são fundamentais para ajustar os algoritmos de distração do motorista, de modo a ignorar casos legítimos em que o condutor precisa desviar o olhar da estrada por curtos períodos.

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• Sonolência do motorista: Isso se refere a eventos causados pela fadiga do motorista, resultando em episódios de microssono. Câmeras DMS de alta resolução, montadas adequadamente, utilizam pontos de referência ao redor do rosto e dos olhos para detectar padrões indicativos de microssono e alertar o motorista. Esses algoritmos geralmente apresentam limitações quanto ao uso de óculos escuros que bloqueiam a luz infravermelha (as câmeras DMS precisam de iluminação infravermelha para iluminar a cabine na ausência de luz ambiente).

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• Alerta de cinto de segurança: Detectar o uso do cinto de segurança por meio de sinais do barramento do veículo é notoriamente desafiador em diversas classes de veículos e também sofre com a limitação técnica de detectar apenas se o cinto está travado, e não se o motorista o está usando. Algoritmos de IA podem detectar de forma confiável a assinatura do cinto de segurança no tronco do motorista e fornecer alertas temporizados até que ele esteja em conformidade.

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Quando combinados com o ADAS, os dados de qualquer um dos sistemas podem ser usados para dar mais nuances aos alertas gerados pelo outro; por exemplo, quando um sistema DMS detecta que o motorista está olhando para fora da estrada, os limites do ADAS que alertam contra colisão frontal ou desvio de faixa podem ser reconfigurados automaticamente.

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No contexto da gestão de frotas, os alertas do DMS também são frequentemente combinados em metaeventos para notificar o gestor da frota. Em situações em que um motorista gera múltiplos alertas de distração em um curto espaço de tempo, notificações automáticas podem ser configuradas para que o gestor da frota intervenha manualmente e evite um possível incidente.

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Treinamento do motorista

Embora o treinamento do motorista em tempo real para prevenir acidentes seja fundamental para evitar colisões, padrões de comportamento surgem com o tempo e só podem ser corrigidos por meio de análises de comportamento ao volante, juntamente com uma revisão manual dos vídeos dos incidentes. Os facilitadores mais comuns para o treinamento pós-evento do motorista usando DMS são:

• Destaques baseados na gravidade de eventos críticos de distração ou sonolência do motorista, ajudando os gestores de frota a focar facilmente nos incidentes mais graves. A gravidade dos eventos DMS é geralmente uma combinação de métricas intrínsecas, como ângulo e duração da posição da cabeça e do olhar, e parâmetros externos, como localização, velocidade e entradas de outros sistemas, como o ADAS. Os gestores de frota podem marcar ou salvar eventos para revisão, que o motorista pode concluir como parte da lista de verificação pré-viagem antes do próximo trajeto, geralmente por meio de um aplicativo móvel.

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• Análises que correlacionam a sonolência do motorista com a duração da viagem, o que pode ajudar os gestores de frota a orientar os motoristas a fazerem as pausas necessárias em viagens de longa distância. Da mesma forma, eventos de distração podem ser correlacionados com a hora do dia, tráfego, clima e outros fatores externos, criando programas direcionados para a melhoria do motorista.
• Subclassificação automática de eventos de direção distraída em categorias como fumar, comer ou beber, para fornecer informações mais práticas aos motoristas.

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Hardware de reposição (aftermarket)

As câmeras voltadas para o motorista para DMS apresentam-se em duas variantes principais:

• Unibody dash cams: Esta é a categoria mais comum de dash cams de reposição e consiste em uma câmera voltada para a estrada e outra para o motorista, integradas na mesma unidade. Embora isso reduza a complexidade da instalação, é preciso cuidado para garantir que as visões da estrada e do motorista estejam ideais tanto para o ADAS quanto para o DMS. Além disso, o ideal é que as câmeras ofereçam suportes giratórios independentes para ambas, proporcionando máxima flexibilidade para garantir que as áreas apropriadas da estrada e da cabine sejam cobertas adequadamente pela unidade única. Vale ressaltar que, para dashcams unibody, a posição da câmera não pode ficar diretamente à frente do motorista, conforme a maioria das normas de segurança; portanto, a visão da câmera do motorista fica em um ângulo e não diretamente centralizada – as posições de montagem ideais são geralmente descentralizadas e voltadas para o motorista. As soluções de DMS de reposição precisam ser calibradas para a posição do motorista e levar isso em conta nos diferentes algoritmos que consideram a posição da cabeça e o olhar em relação à linha de movimento do veículo.
• Dedicadas câmeras DMS: Câmeras deste tipo são mais populares em sistemas DMS de fábrica (OEM), onde uma câmera dedicada é instalada para uma cobertura ideal da cabeça e dos olhos do motorista. No mercado de reposição, é mais comum encontrar câmeras DMS como um acessório separado de uma câmera principal voltada para a estrada ou de uma unidade MDVR, com a flexibilidade de montá-las independentemente. A complexidade adicional de instalação, devido à fiação extra e instruções de montagem separadas, é compensada pela visão ideal do motorista que pode ser garantida por uma unidade dedicada.

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LEDs infravermelhos que fornecem iluminação na ausência de luz ambiente são essenciais para todas as câmeras voltadas para o motorista e são projetados para oferecer uma visão nítida das características faciais do condutor em todos os momentos. Consequentemente, os algoritmos de DMS devem ser treinados para funcionar igualmente bem em vídeos capturados sob iluminação normal e sob iluminação infravermelha, que podem variar significativamente em aparência.

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A rápida penetração da telemática de vídeo, aliada a uma maior conscientização sobre as questões de segurança relacionadas à distração do motorista, criou um impulso significativo para a adoção de DMS por frotas comerciais em todo o mundo. As instalações de reposição também têm o efeito benéfico de aprimorar os algoritmos de DMS por meio da exposição a um grande volume de dados do mundo real, abrangendo etnia, idade, gênero, pelos faciais, uso de óculos e muito mais, além de diferentes ambientes e condições de iluminação. Sob essa ótica, as instalações de reposição são um passo crítico para a criação de soluções robustas baseadas em DMS por parte dos fabricantes (OEMs) e podem até ser precursoras de muitas inovações que acabam sendo incorporadas posteriormente nos sistemas instalados na linha de montagem.

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À medida que os sistemas de segurança baseados em DMS se consolidam no mercado, é hora de os provedores de serviços de telemática e as frotas adotarem e integrarem ativamente essas tecnologias às suas soluções e fluxos de trabalho existentes. Fale conosco para saber mais sobre os recursos de DMS disponíveis no RideView.