ドライバーの状態行動を識別できる監視システムは、実際には十分に正確で信頼できるものではない

ドライバーモニタリングシステム（DMS）は、近年、自動車市場で注目を集めています。

DMS の出現により自動車の安全性が実際に向上することが認識され、新しい規制規定や新しい自動車の安全性評価方法も促進されました。欧州議会は、DMS の型式承認を促進するために一般安全規則 (GSR) を更新しており、欧州の CNAP (新車アセスメント プログラム) も DMS テスト プロトコルの開発に取り組んでいます。ちなみに、NCAP 5つ星衝突評価プログラムのテスト作業は2年間延期されており、関連作業は2024年に正式に開始される予定です。

しかし、それだけではありません。

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自動車業界は恐ろしい真実を発見した。それは、ドライバーが部分的に自動化された機能を長く使用すればするほど、運転そのものに対する注意力が散漫になるということだ。

自動車メーカーは先進運転支援システム（ADAS）によってユーザーにさらなる安全保護を提供できると期待しているのは事実だが、こうしたシステムへの過度の依存が多くの事故を引き起こしている。人間と機械のこの極めて不安定な関係こそが、DMS が作用する場所です。

これにより、新たな疑問が生じます。DMS は人間と機械の制御の間に新たなバランスを見つけることができるのでしょうか?

最近のインタビューで、MIT AgeLab の研究科学者であるブライアン・ライマー氏は、一貫して主張している「DMS データはアクティブ セーフティ システムと統合する必要がある」と繰り返し述べました。道路安全保険協会 (IIHS) の研究員である同氏は、ある研究で、L1 および L2 の自動運転システムは実際には運転の安全性レベルを低下させることを発見しました。

ライマー氏は、目標は「自動化と人間による制御の利点をより理想的な形で組み合わせ、安全レベルを最大化すること」だと述べた。人間と車両の共同システムが安全性能の面で純粋な手動運転を真に上回ることを保証するためには、「強力なデータを裏付けとして使用する必要がある」。

セミキャストリサーチのチーフアナリスト、コリン・バーンデン氏は「ADASとDMSは連携する必要がある」と強調した。またバーンデン氏は、DMSがドライバーに対して検出した結果をADASのブレーキやステアリングなどの応答操作に変換する必要があると指摘した。

Seeing Machinesのヒューマンファクターおよび将来ソリューション担当上級副社長のマイク・レネ氏は、「内部および外部のセンシングシステムの統合は、安全性を強化するための新たな機会をもたらします」と述べています。また、ADASとDMSがもたらすと予想される2つの中核的な価値として、1) 現実世界の安全リスクを理解して人間の状態を正しく検出すること、2) DMSを使用してADAS機能を制限することを挙げています。

例えば、現在のADASでは、ドライバーはハンドルに手を置いたままにしておくだけで済みますが、ドライバーは間に合うようにハンドルを操作できるでしょうか？

レネ氏は、重要な課題は「さまざまな運転シナリオ/環境に合わせて DMS 機能を調整する方法を決定することです。たとえば、市街地運転と田舎の運転条件に合わせて干渉信号をどのように調整すればよいでしょうか」と述べています。

さらに、自動車メーカーは「ヒューマン・マシン・インターフェース（HMI）と車両の対応をリスクの重大度に合わせる」必要もあります。つまり、HMIと車両の対応は、安全リスクの重大度に基づいて決定する必要があります。

DMSの「基本バージョン」

明らかに、あまり高い目標を設定するのは賢明ではありません。たとえば、ユーロ NCAP のテクニカル ディレクターであるリチャード シュラム氏は、「ドライバー モニタリングを超えた高レベルの安全性」に関するウェビナーで、ユーロ NCAP は「問題解決に現実的かつ迅速なアプローチを採用している」と述べました。シュラム氏は、ユーロ NCAP は「まずすべての車両に DMS の基本バージョンを使用し、その後、技術ロードマップに従って徐々に前進するべきである。完璧な DMS を一度に実現しようとすると、答えは見つからないだろう」と強調しました。

それで、これはどのような基本バージョンになるのでしょうか? カメラベースでしょうか、それとも視覚認識ベースでしょうか?

現在、欧州 NCAP が策定中の DNS テスト プロトコルによれば、その焦点は完全に視覚認識に基づくシステムに置かれていることがわかります。

スマートアイのCEO、マーティン・クランツ氏は、「テスラなどのブランドが使用するステアリングホイールのトルクセンサーは、DMSに分類されることもありますが、そのようなソリューションが時代遅れであることは明らかです」と皮肉った。

インタビューの中で、Jungo ConnectivityのCEOであるOphir Herbst氏は、「DMSと乗員監視システム（OMS）の技術はどちらも2Dカメラに基づいています...実際、いくつかの企業はすでに私たちと協力して、ドライバーの「認知状態」や「精神状態」を測定するために私たちのシステムを使用しています」と認めました。 OEM は他のセンサー ソリューションも積極的に追求していますが、さまざまな機能に対してカメラが依然として最高の投資収益率を提供することを認識しています。コストは重要であり、これが目視検査を選択することが正当化される理由です。 ”

最近Cipiaに社名を変更したアイサイト・テクノロジーズも、視覚認識がドライバー監視を実現する主な方法になると主張している。

同社の製品担当副社長タル・クリポウ氏はインタビューで、視覚分析は「運転手が疲れていたり気が散っていたりすることを示す直接的な指標である目を閉じたり、視線や表情（など）を検出できる」と語った。

同氏はさらに、「注意散漫は特に重要であり、安全事故の主な原因の 1 つです。視覚分析以外に、ドライバーの視線を正確に追跡する方法はありません」と付け加えました。

クリポウ氏は、呼吸を監視するレーダーなどの他のセンサーを軽視しなかったが、「市場は規制要件によって大きく左右されるが、ビジュアル分析はそれをよりうまく対処できる」と強調した。

次世代の DMS センサーはどのようなものになるでしょうか?

ほとんどの OEM は視覚認識に基づく DMS を優先していますが、DMS 開発者は他のセンサー ソリューションの探求をやめることはありません。

スマートアイのCEO、クランツ氏は、より広範な発展の展望について語った。 「CES 2020では、レーダーベースの呼吸検出器を実演しました。」他のDMSテクノロジーサプライヤーと同様に、彼らも新しい乗員監視ソリューションを追求しています。クランツ氏は、「我々は包括的な車内認識ソリューションも追求しています。これには、1台または2台の接続されたカメラを使用して乗員室全体を追跡し、体の姿勢、子供の存在、シートベルトが正しく締められているかどうかなどを測定することが含まれます」と述べ、「また、すべての乗客の表情を抽出し、基本的な感情にマッピングします」と付け加えました。彼の見解では、車内は「マルチモーダルセンサースイートを使用してリアルタイムで監視されます」。スマートアイは、「複数のセンサーモダリティとインターフェイスできるようにソフトウェアの開発を継続する」ことも計画しています。

報道によると、ヴァレオなどの一流メーカーも、後部座席に誤って置き去りにされた赤ちゃんやペットを適時に検出するレーダーソリューションを研究しているという。

DMS では、飛行時間 (ToF) センサーも重要な役割を果たすことが期待されています。 ADIとJungoは今年初めに提携を発表した。JungoのCEOであるハーブスト氏は、ToFセンサーによって顔認識、ジェスチャー、姿勢/姿勢などの認識アルゴリズムの精度を向上させることができると説明した。同氏は、「場合によっては、ToF センサーは、手がハンドルから離れているかどうかを検出するなど、冗長な機能を提供することができます」と述べました。同氏は、ToF センサーが DMS ソリューションで初めて使用されるのは「来年」になると述べました。

しかし、DMSに知覚モードを追加しても、運転者の疲労などの難しい問題が解決するとは限らないという見方もあります。 Seeing Machines の Lenné 氏は、「眠気は最も解決が難しい問題です。私たちは脳の活動、心拍活動、呼吸などの要因に注目しました」と述べています。現在、オーストラリアと英国の学術機関が対応する生理学的センサーを開発していますが、「これらのセンサーは信じられないほどのノイズを発生することがわかりました。また、心拍数や呼吸数が変化する理由は 101 個もあります。」

DMS の要件がより現実的になるにつれ、Seeing Machines は「目は嘘をつかない、すべてを語る」という基本的な考え方を繰り返し述べています。Lenné は、広範な研究開発活動の結果を強調し、「人の注意と認知状態を正確に理解するには、顔の表情、特に目を研究する必要があります」と述べています。

Euro NCAP はどのソリューションをテストすべきでしょうか? また、どのようにテストすべきでしょうか?

Smart Eye の Krantz 氏は、DMS テストの最優先事項は「システムを車に搭載すること」であると述べています。「ラボ環境では問題なく動作する多くのシステムは、実際の車には対応できません。」

セミキャストのバーデン氏は、「直射日光や街灯のストロボ効果」がDMSの判断を妨げる可能性があると強調した。さらに、マスクやサングラスを着用したドライバーもDMSを混乱させます。

では、DMSが「注目すべき」機能とは何でしょうか？ユーロNCAP開発テストに参加したサプライヤーは、関連情報を開示できないと述べていますが、基本的には「信号の可用性」が最も中核的な要件であるとSmart Eyeは考えています。

「頭の姿勢、まぶたの開き具合、視線の方向など、基本的な信号の精度と可用性の両方を追跡することが重要です。これらの信号の整合性が高くなければ、それに基づいて警告アプリケーションを構築することは不可能です。つまり、理想的な DMS システムは、感度が高く、誤報の可能性が非常に低いものでなければなりません。」

カーンツ氏はさらに、「たとえば、DMS は一瞥と居眠りを区別できなければなりません」と付け加えた。

ユーロNCAPのテストプロトコルはまだ開発中ですが、クランツ氏は「このプロトコルは先進技術の必要性を反映しており、将来のDMSシステムが実際に最も重要な基本特性を測定できるようになると確信しています」と強調しました。

Jungo の CEO である Herbst 氏は、次のような潜在的な要件を挙げています。

携帯電話をちらっと見る、車内のエンターテイメント情報を調整するなど、頭の動きを認識して注意の分布を分析します。

眠気やその他の疲労の兆候を特定します。

安定した睡眠に陥っていることを示す指標は、複数の信号（目、あくび、脳波、ハンドルを動かさないこと）によって識別されます。

さまざまな照明条件（昼、夜、直射日光）をサポートします。

一般的なウェアラブルアイテム全般（メガネ、サングラス、帽子、マスク）。

最後に、OEM は NCAP の要件が厳しすぎず、関連する DMS システムが依然として費用対効果に優れていることを保証することを期待しています。 「DMS が既存の車載コンピューティング プラットフォーム (車載インフォテインメント システムなど) 上で実行できることを確認する必要があります」とハーブスト氏は述べた。自動車メーカーは、ソフトウェア アップデートなど、他の機能の実現可能性も考慮する必要がある。さらに、一流メーカーには、現在推奨されているチップセットと互換性のあるソリューションも必要です。もちろん、規制当局は技術的な解決策に制限を設けることはありません。規制当局が重視するのは、使用の有効性と、極端なケースに適応できるかどうかだけです。

衝突安全ダミーとは対照的に、「睡眠テストダミー」はありますか?

これは奇妙な質問ですが、非常に現実的な質問です。言い換えれば、Euro NCAP は車載 DMS の有効性をどのようにテストするのでしょうか? 「眠気テストダミー」を使用するのでしょうか?

「私たちの見解では、シミュレーターやテストトラックで、人間/ドライバーがテスト対象のシステムに積極的に関与する必要がある」と、Seeing Machines の Lenné 氏は言う。「これがどのように達成されるかは明らかではないが、眠気のレベルに関する合意が必要になるかもしれない。」

眠気に関して、スマートアイのクランツ氏は「被験者が眠気を自覚しているときに警告することに加えて、DMS は運転能力の急激な低下にもつながる重度の疲労を認識する必要があります。そのため、シミュレーションと実際の運転で、ドライバーの実際の眠気を同じ間隔で継続的に評価する必要があります。違いは、シミュレーターでは被験者が完全に眠ってしまうことを許せることです」と述べています。

実際のところ、実際のテストはクランツ氏とレネ氏が想定していたよりもはるかに複雑であるようだ。 Cipia の Krzypow 氏は、「眠気の測定には 2 つの課題があります。測定が難しく、シミュレーションが難しいことです」と述べている。Euro NCAP は、これらの課題にどのように対処する予定なのかをまだ説明していない。

DMS はどうすればドライバーの不満を招かないようにできるでしょうか?

現在の DMS 技術の弱点は、誤報の頻度が高くなりすぎると、ドライバーが DMS を直接オフにして、完全に機能しなくなることであると、多くの人が経験したことがあると思います。

JungoのCEOは、「確かに、誤報が多すぎると迷惑です。Jungoでは、道路を見ていない、電話に出ている、喫煙しているなど、注意散漫になるような出来事を排除することを優先しています。現時点では、道路に目を向けているが注意力が散漫になっているなど、ドライバーの「認知」状態を積極的に評価していません」と認めた。これは誤報が発生しやすいため、実用的な意味はありません。 ”

「エラー率を最小限に抑える鍵は、基礎となる信号の精度を極めて高く維持することです」と Smart Eye の CEO である Krantz 氏は語ります。「そのためには、基礎となる信号を貴重なドライバーの状態情報に変換し、最終的にはドライバーに不快感を与えることなくリマインダーを発する包括的な警告戦略を採用する、適切に設計され、徹底的にテストされたアプリケーションを構築する必要があります。」

Seeing Machines の Lenné も同意します。 「人間中心設計は非常に重要であり、行動とそれに伴うリスクを理解し、それを特性として解釈して、実際に「本当の意味」をサポートできるようにする必要があります。」誤検知の数は、信号の可用性や信頼性など、他の要因にも左右されるため、これらにも細心の注意を払う必要があります。 ”

MITのライマー氏はゼネラルモーターズを例に挙げ、ドライバー警告システムが過剰に作動すると悪い体験を生み出す可能性があることを強調した。

「GMは、強化（サイレントアラート）とエスカレーションアラートの組み合わせで問題に対処する、スーパークルーズによる多段階アラートアプローチを開発しました。」

理論的には、ドライバーの状態を正確に識別し、DMS アラーム システムに接続することで、これらの煩わしい感情を効果的に軽減できます。

しかし、ライマー氏はまた、「どのシステムが認知機能の低下や注意力の低下という問題を実際に解決できるのかはわかっていません。当社グループ全体と多くの OEM およびサプライヤー パートナーが、この問題を積極的に研究しています」と指摘しました。

現在のDMSソリューション

現在の DMS ソリューションでは、前の記事で取り上げたさまざまな実際的な問題を解決できないことは明らかです。 「ドライバー監視の既存のソリューションは非常に貧弱です」とセミキャストリサーチのバーンデン氏は言う。ヒュンダイの前方注意警告（FAW）システムの宣伝用クリップでは、ナレーションで「FAWは、ドライバーが偏光グラスをかけていたり、濃いアイメイクをしていたり​​、髪の毛や帽子で顔が隠れていたり、ハンドルで映像が隠れていたりする場合など、特定の状況では適切に機能しない場合があります」と警告している。

FAW システムは、安全運転の習慣や技術に代わるものではないことにご注意ください。車両と前方の車両との速度差と距離を常に監視するのは運転者の責任です。

つまり、DMS は信頼性が十分ではなく、自動車メーカーは依然としてコストを犠牲にして使い勝手の悪いソリューションを発売し、それを重要なセールスポイントとして利用しているのが実情です。