AEROS -
Automatische Erfassung von Objekten aus Bildfolgen des Straßenraums

Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM

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© Fraunhofer ITWM

Projektbeschreibung

Ziel des Projektes war die automatische Erfassung und Positionsbestimmung von relevanten Objekten im Straßenraum, wie z.B. von Verkehrszeichen, Ampeln, Fahrbahnmarkierungen und Schutzplanken. Diese Informationen sind besonders wichtig, um die Verkehrssicherheit zu Gewährleisten und um den Verkehrsfluß zu optimieren. Dazu ist eine regelmäßige Überprüfung des Straßenraums notwendig. So kann z.B. festgestellt werden, ob sich alle Verkehrszeichen noch an ihrem vorgesehenen Ort befinden oder durch äußere Einflüsse unleserlich geworden sind. Für die Erfassung wurden Straßeninspektionsfahrzeuge eingesetzt, die mit mehreren Kameras bestückt sind. Die Positionsbestimmung der einzelnen detektierten Objekte erfolgt mittels GPS und visueller Entfernungsmessung.

weitere Informationen

Bei der Realisierung arbeitete die Bildverarbeitungsabteilung des Fraunhofer ITWM eng mit den Projektpartnern aus der Industrie und der Fachhochschule Kaiserslautern zusammen. Dabei wurden State-of-the-Art Algorithmen im Bereich der visuellen Objektdetektion evaluiert und auf die praktischen Anforderungen des Projektes abgestimmt. Im Rahmen des Projektes wurden mehrere Abschlussarbeiten am Fraunhofer ITWM erfolgreich betreut und auf einem Workshop vorgestellt. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für einen einsatzbereiten Prototyp, der zuverlässig 43 unterschiedliche Verkehrszeichen in Bildern erkennt. Bei der Entwicklung der Systemsoftware wurde insbesondere auf Modularität, Skalierbarkeit und Interoperabilität geachtet.

Verkehrszeichenerkennung

Für die Erkennung wurden verschiedene Algorithmen eingesetzt, die Farb- und insbesondere Formmerkmale auswerten. Das System ist in der Lage, 43 verschiedene Verkehrszeichen aus unterschiedlichen Blickwinkeln und unter verschiedenen Umgebungsbedingungen zuverlässig zu erkennen. Dabei werden auch visuell sehr ähnliche Zeichen korrekt zugeordnet. Das nachfolgende Bild zeigt einige unserer Ergebnisse.

Erkennungsergebnisse unseres Prototyps: Die gefundenen Verkehrszeichen sind mit einem roten Viereck markiert. Die automatisch ermittelte Verkehrszeichenklasse wird links daneben als Icon angezeigt.

 

Architektur

Die Architektur von AEROS basiert auf einer Kernkomponente, die sich um die Ausführung verschiedener Detektions-Algorithmen kümmert, mit fest definierten Ein- und Ausgabeschnittstellen. Dabei werden die Detektionsverfahren in einer Baumstruktur parallel ausgeführt und die Ergebnisse danach zusammengeführt. Jedes Verfahren liefert dabei mögliche Regionen für detektierte Verkehrszeichen oder Objekte. Dabei wird jeweils ein Konfidenzwert mitgeliefert, wie sicher sich der Algorithmus ist, dass es sich um ein korrektes Verkehrszeichen an der jeweiligen Position handelt. Mit einem Votingverfahren kann dann entschieden werden, ob das Objekt auch von anderen Verfahren an dieser Stelle erkannt wurde und ob der Konfidenzwert hoch genug ist. Erst dann wird das Zeichen als gültiges Verkehrszeichen akzeptiert. Zudem kann noch zusätzliches Expertenwissen verwendet werden, um die Konsistenz der Ergebnisse zu validieren, so wäre es zum Beispiel nicht zulässig, wenn ein Vorfahrtsschild unter einem Stoppschild gefunden würde. Nachfolgendes Bild zeigt schematisch die Architektur von AEROS:

System-Architektur von AEROS: Verschiedene Detektionsalgorithmen  können parallel und unabhängig voneinander ausgeführt und die Ergebnisse kombiniert werden.

 

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Projektpartner