Fraunhofer goVISCAN:多光谱非接触生命体征传感器的座舱潜力
Fraunhofer goVISCAN:多光谱非接触生命体征传感器的座舱潜力
9通道微透镜阵列实现 1 米距离心率/呼吸/血氧检测
技术信息
- 发布方: Fraunhofer IOF(耶拿应用光学与精密工程研究所)
- 合作方: Advanced Multimodal Imaging 联盟
- 发布日期: 2026年9月23日
- 传感器名称: goVISCAN
- 尺寸: 10 × 7.5 × 2.5 cm
- 来源: https://www.hospimedica.com/critical-care/articles/294813231/
核心创新
goVISCAN 是一个多光谱快照相机,通过 9 个微透镜同时捕获多个波长的光,实现非接触生命体征检测:
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 尺寸 | 10 × 7.5 × 2.5 cm |
| 视场角 | 40° |
| 工作距离 | 70cm - 130cm |
| 传感器 | 1.25 MP 共享传感器 |
| 微透镜阵列 | 3×3(9个通道) |
| 光谱范围 | 蓝/绿/红/近红外 |
| 内置光源 | LED 补光 |
| 检测参数 | 心率、呼吸率、血氧饱和度 |
精度验证(12人试点研究)
| 参数 | 参考设备 | 平均误差 |
|---|---|---|
| 呼吸率 | 指夹血氧仪 | 1.3 次/分 |
| 心率 | 指夹血氧仪 | 2.8 次/分 |
| 血氧饱和度 | 指夹血氧仪 | 3.8 个百分点 |
技术架构
graph TD
A[入射光] --> B[3×3 微透镜阵列]
B --> C[9 个光谱通道]
C --> D[1.25 MP 共享传感器]
D --> E[多光谱融合算法]
E --> F[皮肤亮度变化检测]
F --> G[脉动血流信号]
G --> H[心率]
G --> I[呼吸率]
G --> J[血氧饱和度]
K[内置 LED 补光] --> B
多光谱 rPPG 原理
1 | """ |
座舱应用潜力
从医疗到汽车的迁移
| 医疗场景 | 汽车座舱场景 | 挑战 |
|---|---|---|
| 床旁监测 | 驾驶员监测 | 振动、光照变化 |
| 70-130cm 距离 | 60-80cm 距离 | 距离更近但角度变化 |
| 静态患者 | 运动驾驶员 | 运动伪影更严重 |
| 室内恒定光照 | 日夜变化光照 | 光照范围极大 |
| 12人试点 | 全人群适用 | 皮肤色调泛化 |
对比传统 rPPG 方案
| 方案 | 通道数 | 波长范围 | 鲁棒性 | 量产状态 |
|---|---|---|---|---|
| 传统 RGB rPPG | 3 | R/G/B | ⚠️ 光照敏感 | 研究阶段 |
| goVISCAN | 9 | 450-850nm | ✅ 多光谱融合 | 医疗验证 |
| 红外摄像头 rPPG | 1-2 | 850/940nm | ⚠️ 仅红外 | 部分量产 |
| 60GHz 雷达 | - | - | ✅ 不受光照影响 | 量产 |
座舱集成方案
graph TD
A[goVISCAN 多光谱传感器] --> B[9通道信号采集]
B --> C[多光谱融合算法]
C --> D[心率/呼吸/SpO2]
D --> E[驾驶员健康状态]
E --> F{健康预警}
F -->|异常| G[舱内警报]
F -->|紧急| H[ADAS 干预]
I[DMS 摄像头] --> J[疲劳/分心检测]
J --> E
K[60GHz 雷达] --> L[CPD/生命体征]
L --> E
对 IMS 开发的启示
1. 多光谱比单光谱更鲁棒
goVISCAN 的核心优势是9 通道同时采集,通过多光谱融合克服了传统 rPPG 的光照敏感性。对 IMS 的启示:
- 考虑在 DMS 摄像头中增加多光谱通道
- RGB-IR 传感器(如 OV2311)已支持 2 通道,但远不如 9 通道
2. 10×7.5×2.5cm 可以嵌入顶控台
goVISCAN 的尺寸(10×7.5×2.5cm)与汽车顶控台相当,可以集成到 overhead console 中。
3. 血氧检测在座舱中的价值
| 应用场景 | SpO2 检测价值 |
|---|---|
| 疲劳驾驶 | 低 SpO2 与疲劳相关 |
| 突发疾病 | 心脏/呼吸问题导致 SpO2 下降 |
| 酒驾检测 | 酒精影响呼吸和血氧 |
| 高原驾驶 | 高海拔低氧环境监测 |
4. 开发路线建议
| 阶段 | 时间 | 目标 | 方案 |
|---|---|---|---|
| Phase 1 | 0-6月 | RGB-IR rPPG | 现有 DMS 摄像头 + rPPG 算法 |
| Phase 2 | 6-12月 | 多通道 rPPG | 评估多光谱传感器方案 |
| Phase 3 | 12-24月 | goVISCAN 类似方案 | 9 通道多光谱定制 |
| Phase 4 | 24-36月 | 融合生命体征 | rPPG + 雷达 + 座椅传感器 |
结论
Fraunhofer goVISCAN 证明了多光谱非接触生命体征检测在 1 米距离可靠工作。虽然设计用于医疗场景,但其技术原理可直接迁移到汽车座舱——特别是驾驶员健康监测和突发疾病检测。
对 IMS 开发而言,多光谱 rPPG 是传统摄像头和雷达之间的有力补充,可以在不需要额外硬件的情况下增加血氧检测能力,为 Euro NCAP 2026/2027 的驾驶员健康监测要求提供技术储备。
参考链接:
- goVISCAN 传感器介绍
- Fraunhofer IOF 官网
- goVISCAN 论文 (Optical Instrument Science, Technology, and Applications IV)
https://dapalm.com/2026/09/26/2026-09-26-27-fraunhofer-goviscan-multispectral-vital-signs-cabin-ims/
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