歐盟將在 2022 年 7 月開始強制新車都必須配備 DMS。歐盟的要求分兩項，一項為 driver drowsiness and attention warning;另一項為 advanced driver distraction warning。不過尷尬的是，歐盟目前還拿不出一個統一的 DMS 測量標準，僅有簡短的一句話，driver drowsiness and attention warning’ means a system thatassesses the driver’s alertness through vehicle systems analysis and warnsthe driver if needed。
 
如何量化界定疲勞狀態、瞌睡狀態是個難題，真值的確定也是個難題。最有效的方法是脈搏和心跳變異 HRV（Heart rate variability），但目前絕大多數視覺 DMS 系統都無法測量脈搏和心率變異 HRV。美國 NHTSA 早在 1999 年就開始研究疲勞駕駛，2009 年和 2012 年都有測試草案出爐，但都附加了車道偏離數據。

這種方法屬于后發性質，缺乏提前預測能力，意義不大，也難以測量，駕駛員如何扮瞌睡？2012 年 NHTSA 的文件里也提到了脈搏測量是最好的，最權威的，醫學界一致認同的方法。目前大部分視覺 DMS 是以視線位置、眨眼次數、閉眼時間、眼瞼閉合度等眼部信息來判斷是否疲勞或瞌睡，戴眼鏡，太陽鏡近視鏡都會嚴重影響算法魯棒性。這種基于眼部信息因人而異，人的眼睛差異性太大，很難準確反映人的疲勞或瞌睡狀態，并且也很難下一個大家都認同的標準，只能各自為政，每家都有一套自己的標準。測試標準就更難了，那個 groundtruth 真值如何界定？脈搏是最好的 groundtruth。如果是脈搏測量則很簡單，可以接觸測量駕駛員的脈搏，這就是個極容易量化的真值，再與之對比，就可看出系統的優劣。
 
歐洲 NCAP 和澳大利亞 NCAP 也將 DMS 加入輔助駕駛加分項，但目前都沒有測試標準，只能單方面由廠商提供數據。
 

近些年，隨著 PPG 技術的興起，視覺直接測量脈搏技術開始出現，并且開始慢慢成熟。全球第一個商用視覺測量脈搏技術已經出現，正在申請 FDA 認證。為避免做廣告的嫌疑，暫時就不說這家公司的名字，只能透露，這是一家臺灣新竹的初創企業。不僅可用于 DMS，對于駕駛員的健康信息也可以實時監測并回傳到總部，防止突發心臟病造成事故，尤其在客車領域非常有必要。在醫療領域前景極為廣闊，目前脈搏測量都需要皮膚接觸，對小孩，燒傷病人，發燒病人，精神病人或不愿去醫院在家的老年人并不合適，對于護士可以無接觸看護。在人臉支付領域也有極強的應用潛力，利用臉部識別加脈搏測量可以判斷是否為活體，增加支付安全。用圖片或視頻再也不能蒙混過關。在安防領域也有前途。
 

還可以進一步判斷人的情緒，人的情緒波動臉上或許看不出來，但脈搏和心率變化極難撒謊。甚至可以做簡單的測謊儀。眼下的疫情中也可以發揮巨大作用，額溫槍的精度不高，手機也無法測體溫，脈搏比體溫可靠度更高，免疫系統增加活躍度、呼吸困難必然心跳加速。將來手機的攝像頭也可以測脈搏，而現在的所謂健康碼完全憑自覺，可靠度極低。

光電容積脈搏波描記法（PPG）是借助光電技術在人體皮膚組織下檢測因心臟跳動引起血液容積變化的方法，血液容積的變化反映了脈搏波的形態。某些手機可以用攝像頭檢測脈搏就是此技術，不過目前的技術，手機還需要用手指緊貼攝像頭。PPG 技術僅僅需要一些光電設備：一個光源照射人體組織（皮膚）和一個用來檢測光照強度的光檢測器。當一定波長的光照射到皮膚表面時一部分光被人體組織吸收，光電接收器接收到經過透射和反射后的部分光，這其中以臉部皮膚最為敏感，臉部的毛細血管最密集（臉一直露在空氣當中，需要足夠的毛細血管加熱保暖）。
 

根據 Lambert-Beer 定律，當單色光入射人體組織時，皮膚、肌肉、軟組織等非搏動組織吸收的光強不隨時間改變；而動脈中的血液容積是隨心臟的舒張和收縮周期性波動的，因此其吸收的光強與心脈搏動同步變化，此時光檢測器檢測到的光強度也是一個波動信號。最后利用光電轉換器件將此波動信號轉換為電信號，其中由于血液容積變化產生的波動成分即為 PPG 信號。

如圖為 PPG 的兩種模式。其中在此過程中大部分的光被骨骼、組織和血液吸收了，同時血液比周圍其他組織吸收更多的光，因此光檢測器檢測到的光強度將減弱。影響血液吸收光的強度關鍵因素有：血容量、血管壁的運動、紅細胞的方向。經歷年來的研究和分析得知皮膚在獲取 PPG 信號時是最容易利用的組織。光束入射到皮膚表面，一部分被皮膚組織吸收和散射，而散射和吸收的情況主要有皮膚組織內的色素（血紅蛋白、黑色素等）決定；而另一部分未被吸收的光束最終會重新通過皮膚表面而進入空氣中。在皮膚表面可通過光檢測設備檢測到未被吸收的光強度，形成 PPG 信號。
 

人體各部分的組織對光譜的吸收在人體循環系統中是不同的：因血管內的血液容量跟隨心臟的跳動同步波動變化，所以血液對光的吸收是波動變化的。而類似皮膚、肌肉和骨骼等組織對光譜的吸收基本是恒定的，在一個心動周期內，心臟收縮時血液射入動脈，光吸收量增多，檢測到光照強度相應的減弱；而在心臟舒張時正好相反，檢測到的光強度增強，如此以來光接收器接收到的光強度隨之呈脈動性變化，呈現的脈動變化也就是容積脈搏波的波形。
 

PPG 信號波形攜帶了眾多的生理信息，因此可以從 PPG 中提取人體的生理信息作為臨床診斷和治療的依據。在中醫學中，“切脈”作為一種診斷疾病的關鍵手段，就是最早的對脈搏波的應用。1938 年 Hertzlman 首次提出光電容積脈搏波描記法(PhotoPlethysmography)，并從 PPG 的脈搏波的上升沿中推導出一個峰值的時間，而將其規化為心率。北京工業大學的羅志昌教授等一直致力于脈搏波工程的研究，研制了通過脈搏壓力和容積脈搏血流兩者間關系的光電容積脈搏波法的血流參數監護系統。

不僅脈搏，還有 HRV，即心率變異，這是指人體心臟搏動周期存在的微小變異，通常情況下是指逐次心跳間Ｒ波間期的微小漲落。研究表明，腦的高級神經活動、中樞神經系統的自發性節律活動等因素對心臟自主神經系統進行調制導致了 HRV 的產生?HRV 信號包含了有關心血管系統神經及體液調節的大量信息，檢測患者心率變異度的數據，可以得到很多有關自主神經系統平衡狀態的信息?HRV 的提出和研究是現代醫學史上的一項具有重要意義的突破和成就，特別是對于一些心血管疾病和其它相關疾病的早期診斷?治療及預后評估， HRV 分析所表現出來的與其潛在的臨床價值是令人注目的?