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Fahrerassistenz

Daimler-Forschung: Maschinelle Erkennung von Ampeln und Hindernissen

(Foto: Daimler-Presse)

Prototyp zur Erkennung von Querverkehr in einer Mercedes-Benz E-Klasse: Eine Stereokamera beobachtet das Geschehen vor dem eigenen Fahrzeug. Innerhalb weniger Millisekunden – und damit schneller als das menschliche Auge – erfasst die Bildverarbeitung Objekte, die sich von der Seite auf die Fahrbahn zu bewegen. Anhand deren Bewegungsrichtung, Abstand und ihrer Geschwindigkeit in Relation zum eigenen Fahrzeug beurteilt das System, ob die Gefahr einer Kollision besteht. Mit Hilfe dieser Kreuzungsassistenz-Funktion wird der Fahrer in kritischen Situationen gewarnt werden und kann rechtzeitig reagieren.

Unfallschwerpunkt Nummer Eins sind im innerstädtischen Verkehr Kreuzungen und Einmündungen mit ihren oft nicht leicht erfassbaren Verkehrsführungen und Regelungen. Die meisten Unfälle ereignen sich dort, weil die Fahrer rote Ampeln oder Stopp-Schilder übersehen, beziehungsweise die „Rechts-vor-links-Regel“ missachten. Fehler beim Einfahren, Abbiegen und beim Wenden gehören ebenfalls zu den häufigen Unfallursachen. Fahrerassistenzsysteme können in solchen Situationen für mehr Verkehrssicherheit sorgen, indem sie den Fahrer entlasten und ihn rechtzeitig vor drohenden Gefahren warnen. Die Daimler AG hat deshalb innerhalb der Forschungsinitiative AKTIV, die bereits im Vorgängerprojekt INVENT-VAS gestarteten Aktivitäten weitergeführt. Ein Stopp-Schild oder eine rote Ampel kann schnell übersehen, die Vorfahrtregelung falsch interpretiert werden. Das zeigt sich auch in der Statistik: Nicht zuletzt aus diesen Gründen geschehen innerorts die meisten Vorfahrt-Unfälle.

Bilderkennungsverfahren

Die von der Daimler-Forschung entwickelten Bilderkennungsverfahren zur Umgebungserfassung leisten hier Hilfestellung: Hinter der Windschutzscheibe montierte Stereo-Kamerasysteme liefern Bilder von der aktuellen Verkehrssituation, die laufend nach relevanten Objekten durchsucht werden. Durch einen vergrößerten Blickwinkel lassen sich neben vorausfahrenden auch seitlich einfahrende oder abbiegende sowie entgegenkommende Objekte erkennen. So werden bei der Ampelerkennung von der Bildverarbeitung rote Bildpunkte untersucht, die annähernd kreisförmig sind. Dank des Stereo-Kamerasystems lässt sich deren Abstand zum Fahrzeug und somit deren Größe abschätzen. Neben anderen Merkmalen hilft dies dabei, zum Beispiel die Bremslichter des vorausfahrenden Verkehrs innerhalb von Sekundebruchteilen von der Ampel zu unterscheiden. Gleichzeitig erkennt das System die aktuellen Signale. Um Objekte zu erkennen, mit denen Kollisionsgefahr besteht, kombinieren die Daimler-Forscher unter anderem die bisherigen Verfahren des räumlichen Sehens mit einer zeitlichen Bildanalyse in Echtzeit.

Daimler AG präsentiert erste Arbeitsergebnisse bei Meilensteinpräsentation der Forschungsinitiative AKTIV
(Foto: Daimler-Presse)

Die zentrale Idee dieser Technologie besteht darin, interessante Bildpunkte zu identifizieren und sie über einen gewissen Zeitraum zu verfolgen. Das ist zum Beispiel ein Radfahrer, der vor dem Auto unterwegs ist und möglicherweise bald nach links abbiegen möchte. Das Stereo-Bildsystem peilt den Radfahrer an und erkennt ihn als eine Vielzahl einzelner Bildpunkte, von denen jeder einzelne in Bewegung ist. Beim so genannten Tracking wird die Bewegung der Bildpunkte über die Zeit verfolgt und so die wahrscheinliche Bewegungsrichtung vorhergesagt. Mit anderen Worten: Das System kann eine Unfallgefahr vorausberechnen. So erfährt der Autofahrer, dass sich der Radfahrer langsam in Richtung Fahrbahnmitte bewegt und sich damit auf Kollisionskurs befindet.

Situationsgerecht warnen

Verkehrsteilnehmer oder Ampeln? – Ist das Objekt als solches erkannt und der Fahrer reagiert nicht entsprechend, wird er gewarnt. Und zwar in mehreren Stufen: zunächst optisch und dann akustisch. Reagiert er auf diese Alarmzeichen nicht, kann eine kurze Warnbremsung erfolgen, um seine Aufmerksamkeit wieder auf das Verkehrsgeschehen zu lenken. Die hohe Zuverlässigkeit der Erkennungsleistung demonstrierten die Daimler-Forscher bei der Halbzeitpräsentation anhand einer automatischen Gefahrenbremsung. Die Ingenieure untersuchen nicht nur moderne Technologien, mit denen neue Assistenzfunktionen umgesetzt werden können. Sie gehen auch der Frage nach, wie und zu welchem Zeitpunkt der Fahrer am besten informiert wird. Basis dafür ist eine von Daimler entwickelte Methode zur Messung des Ablenkungs- beziehungsweise Unaufmerksamkeitsgrades des Fahrers. So soll sichergestellt werden, dass auch unaufmerksame oder abgelenkte Fahrer von dem Warn- und Eingriffskonzept situativ und intuitiv erreicht werden.

Ein weiterer Aspekt der Untersuchungen ist die Akzeptanz von Assistenzsystemen bei den Fahrern. Dr. Ulrich Kreßel, verantwortlich für industrielle Bildverarbeitung bei der Daimler AG und Projektleiter AKTIV-AS, sieht neben den entsprechenden Technologien gerade bei der Fahrerkonditionserkennung großes Potenzial für die Steigerung der Sicherheit: „Die immer komplexer werdende Verkehrsführung überfordert manchen Autofahrer heute. Wenn sich hierzu obendrein Konzentrationsmängel und nachlassende Aufmerksamkeit einstellen, steigt das Unfallrisiko erheblich.“

Fahrerassistenzsysteme, wie sie bei der AKTIV-Halbzeitpräsentation dargestellt wurden, können wesentlich zur Unfallvermeidung beitragen. Analysen der Unfallursachen an ampelgeregelten Kreuzungen zeigen zum Beispiel, dass mehr als die Hälfte aller Unfälle dort bereits zum Beispiel durch eine rechtzeitige Warnung des Fahrers vor dem versehentlichen Überfahren des Rotlichts verhindert werden könnte. Die Aufgabe im Rahmen der zweiten Hälfte des AKTIV-Projektes wird es deshalb sein, die prototypischen Ansätze weiter zu optimieren und so neue wegweisende Sicherheitssysteme für den Verkehr der Zukunft zu entwickeln.

Daimler Communications/GLH