近来，许多粉丝朋友在搜索了解DMS与红外光的联系，这里给大家分享一篇由知名光学检测系统供应商：RADIANT 2020年发布的文章《最新车载感测应用：将近红外光用于DMS系统和OMS系统》
author:
Anne Corning
原文链接：https://www.radiantvisionsystems.com/zh-hans/blog/latest-vehicle-sensing-applications-near-infrared-light-dms-oms
随着监测、感测、高级驾驶辅助（ADAS）和诊断系统领域的新创新成果不断提高车辆的性能、舒适度和安全性，汽车正变得越来越智能。从能够根据环境光线和天气条件进行自调节的最新型前照灯，到面部识别解锁功能，再到能够对360度环境进行监测和响应的全自动驾驶汽车，设计人员和制造商们正在不断推进新的概念和功能。
为了提供这些新的智能车载功能，汽车制造商们正在整合广泛的技术，包括 radar、 具有AI图像处理功能的摄像头, 红外热感测、近红外（NIR）光探测（ Lidar）等系统。
业界目前正在开发的一类感测系统是针对车舱内应用的，包括驾驶员监控系统（DMS）和乘员监控系统（OMS）。跟LiDAR系统一样，车载DMS系统和OMS系统也依赖于近红外光感测。不可见的近红外光波长从车内表面和物体上反射回来，采集驾驶员和乘员在车内的位置、姿势和状态等信息。
车舱内感测应用
车舱内感测系统对于驾驶员和乘客安全性和便利性的重要性正在加速此类系统的普及。对于DMS系统而言，近红外光可用于以不引人注目的方式监测驾驶员的警觉性、凝视状况、存在和位置，以防止由于驾驶员在驾驶过程中注意力分散或困倦而引起事故。未来，此类系统可能被用于面部识别应用，以实现车辆个性化，每位驾驶员可以根据个人喜好自动调整座椅和后视镜位置、温度、信息娱乐系统等设置。除了与驾驶有关的调整外，配备此类系统的汽车也可以针对乘客进行这些设置。
同样的监测方法也可用于检查汽车后座上婴儿或宠物的存在性，监测车内温度和乘员状况，帮助防止车内高温造成死亡的悲剧。1 在认识到车舱内感测系统具有挽救生命的潜在优点之后，监管机构已迅速开始制定新规则，以将这类系统整合到未来的汽车车型中。
在美国，每年平均有39名儿童和数百只宠物死于车内中暑。2自2022年起，欧洲新车评估测试组织（NCAP）将对配备儿童存在检测（CPD）技术的汽车提供奖励，该技术可以检测到被单独留在车内或者被困在车内的儿童，并向车主和应急服务机构发出危险警报。自2020年起，美国已经开始制定类似的法律。
此前， 欧盟已强制要求到2022年在新车辆中安装DMS系统及其他安全系统，美国也将很快跟进，出台《2020年"随时关注每个人"（SAFE）法案》。此外，欧洲新车评估测试组织（Euro NCAP）已经宣布，其将对自2022年起将儿童存在检测作为标准功能提供的汽车制造商进行奖励（比如：安装感测系统，用于监测被留在车内无人照管的儿童的安全），这可能包括在车舱内的其他区域采用基于近红外光的感测系统。
DMS系统和OMS系统背后的技术：近红外光源
随着近红外光源为车载系统提供新的功能和性能，汽车制造商和供应商们正面临快速、有效地实施感测技术的压力。为了整合此功能，制造商们正在使用近红外光LED或近红外光激光器，尤其是垂直腔面发射激光器（VCSEL）。
左：近红外光LED。右：手机近红外光VCSEL芯片的正面和背面，置于硬币上以显示比例。（图片：版权所有TriLumina公司，经许可使用）
近红外光LED广泛应用于遥控、面部识别系统、监控摄像头和医疗器械等设备中。LED在近红外光感测方面具有优势，因为LED可以投射分布宽广的近红外光，在三维空间感测区域中覆盖较大的视野，并且没有间隙。虽然近红外光LED的价格通常更便宜，但近红外光激光器具备的独特优势正在推动其在一些汽车应用中被迅速普及。
举例来说，相比LED，近红外光激光器能够以更高的精度进行定向和反射。由于激光的空间连贯性和聚焦性，它可以穿过较小的开口，从而易于通过衍射光学元件（DOE）进行集成和操纵。近红外光VCSEL激光器具有卓越的深度测量和测绘功能，能够实现3D成像解决方案，将结构化光（以定义的模式投射的光线）和飞行时间（ToF）方法用于面部识别、手势识别等应用。
近红外光源必须是不可见的，并且对眼睛安全，以避免分散或损害车内人员的视觉。这类光源依赖于特定的近红外波长，在特定的辐射强度下工作，以确保在所有环境照明条件下具有足够的功率进行感测，同时确保人类视觉暴露的安全性。车辆中使用的近红外光源以特定的几何形状分布，以覆盖驾驶员的面部等区域，依赖于LED光源的均匀角度分布或衍射激光创建的发光模式。
测量近红外光源以确保准确性
由于（发射自LED或激光器）的近红外光可能会对人类视觉造成危害，因此制造商们必须对近红外光源进行仔细测量，以确保在人们周围使用时其性能保持在预期范围内3。举例来说，当测量一个近红外光发射器时，我们必须采集所有角度分布点的数据。在测量过程中遗漏任何一点，都可能意味着遗漏了可能对用户造成危害的异常强烈发射点，特别是随着时间的推移。
近红外光源测量系统应当能够直接测量3D空间中任何潜在几何分布点上的光源强度。这类系统可以采用傅立叶光学元件来采集来自单个点（光源）的所有角度发射数据，将其作为由辐射测量相机采集的2D图像进行评估。瑞淀的 NIR 近红外光辐射强度测量镜头与配备专门设计的傅立叶光学元件的ProMetric® Y16 成像辐射计搭配使用，可通过单次2D极化测量采集±70度范围内的完整3D光线发射数据，此解决方案已经部署在多种近红外光感测应用中。相比测角仪等传统系统，这种紧凑的系统可以降低角光源测量的成本和复杂性，并且可以在短短的一秒钟内采集整个光源分布数据（无论是LED的均匀角度分布，还是由激光器产生的分布模式），而且无需旋转或移动组件。
极坐标图（左）和截面图（右），以近红外光LED的角度函数显示辐射强度，由瑞淀的NIR 近红外光辐射强度测量镜头采集，并在TT-NIRI™ software中进行分析。Radiant的NIR近红外光辐射强度测量镜头解决方案将ProMetric Y16辐射测量相机与专门设计的镜头搭配使用（插图）。
采用近红外光发射器的新一代车载感测应用需要新的产品测试方法，以确保这些不可见光源的性能和准确性。在人类身体上及周围使用的DMSandOMS系统等应用需要进行严格的测试，以确保符合企业内部标准和行业标准。实践已经证明，瑞淀的近红外光测量解决方案可以对近红外光源的输出进行表征，并具有明显的效率优势，可以为制造商快速提供全面的数据，以确保产品符合所有适用的标准。
引用文献
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Hogan, H., "Car In-Cabin 3D Sensing Is Within Sight," Photonics Spectra, April 2020.
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"You Can Help Prevent Hot Car Deaths", National Highway Traffic Safety Administration, U.S. Department of Transportation. (Retrieved October 9, 2020).
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Corning, A., "Measuring NIR Sources for Safe and Accurate 3D Sensing", Photonics Spectra, March 2019.
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