Kamerabasierte Verkehrszeichenerkennung Schonzeit für das Punktekonto

Eine kurze Unaufmerksamkeit im Straßenverkehr – und schon ist man sich nicht mehr sicher, ob man nicht gerade ein Verkehrszeichen verpasst hat. Eine Anzeige der erlaubten Geschwindigkeit hilft, solche Situationen zukünftig zu vermeiden, und ermöglicht so eine souveränere Fahrweise.

Kamerabasierte Verkehrszeichenerkennung

Eine kurze Unaufmerksamkeit im Straßenverkehr – und schon ist man sich nicht mehr sicher, ob man nicht gerade ein Verkehrszeichen verpasst hat. Eine Anzeige der erlaubten Geschwindigkeit hilft, solche Situationen zukünftig zu vermeiden, und ermöglicht so eine souveränere Fahrweise.

Den Ansatz, neben der aktuell gefahrenen Geschwindigkeit auch die derzeit erlaubte Geschwindigkeit anzuzeigen (Speed-Limit-Anzeige), gibt es schon länger. Die meisten Anbieter von externen Navigationssystemen bieten eine solche Anzeige. Sie basiert hier allerdings nur auf Informationen, die in den Navigationskarten enthalten sind.

Die ausschließliche Benutzung dieser Navigationsinformationen hat mehrere Nachteile. Der größte Nachteil ist ihre Aktualität. Sie sind nur zum Zeitpunkt der Kartierung aktuell, später erfolgte Veränderungen der Geschwindigkeitsbegrenzungen können nicht in Betracht gezogen werden.

Ein weiterer Nachteil ergibt sich dadurch, dass variable Geschwindigkeitsbegrenzungen, wie sie zum Beispiel bei Schilderbrücken auf Autobahnen vorkommen, oder andere nichtstatische Geschwindigkeitsbegrenzungen, wie zum Beispiel an Baustellen, nicht berücksichtigt werden können. Außerdem ist die Abdeckung dieser Geschwindigkeitsinformationen nicht komplett und schwankt je nach Land zwischen 0 und 90 Prozent.

Kombination aus Kamera und Karte

Um den hohen Erwartungen von BMW-Fahrern zu entsprechen, wurde ein neuartiger Ansatz gewählt, bei dem Karten und Kamera-Informationen für die Bestimmung der gültigen Geschwindigkeitsbegrenzung benutzt werden. Die Kamera liefert Informationen über Art und Lage von im Bild erkannten Schildern. Die Karteninformationen werden dazu benutzt, die Position des Fahrzeuges in Bezug auf die Verkehrsumgebung zu bestimmen und gegebenenfalls mit den von der Kamera erkannten Verkehrsschildern abzugleichen. Nur durch diese Informationsverknüpfung (Fusion) kann garantiert werden, dass dem Kunden die gesetzlich erlaubte Geschwindigkeitsberenzung korrekt angezeigt wird.

Bei BMW werden solche vorausschauenden Kameras bereits für den Fernlichtassistenten und die Spurverlassenswarnung eingesetzt. Die Integration einer speziellen Kamera für jede Funktion ist aus design- bzw. konstruktiven Gründen nicht möglich und auch aus Kostensicht nicht effizient. BMW verfolgt deshalb die Strategie, mehrere Kundenfunktionen basierend auf nur einer Kamera und nur einem Steuergerät zu entwickeln. Dies ist mit Hilfe des Zulieferers Continental und des Sublieferanten Mobil Eye erstmalig gelungen. So liefert im neuen BMW 7er eine Kamera die Bilder für die Kundenfunktionen Fernlichtassistent, Spurverlassenswarnung und Speed- Limit-Anzeige.

Was für unser menschliches Auge schon eine Herausforderung darstellt – ein Verkehrsschild bei allen möglichen Belichtungsverhältnissen zu erkennen –, ist für eine Kamera eine umso größere Herausforderung. Dabei darf nicht vergessen werden, dass Kameras, die für ein solches System aus Kostengründen in Frage kommen, nicht mit den aktuellen, am Markt erhältlichen digitalen Kameras hinsichtlich Auflösung, Dynamik und Sensitivität verglichen werden können.

Die Erkennung von Verkehrsschildern besteht im Wesentlichen aus zwei Schritten. Als erstes muss das Bild nach möglichen Schilderkandidaten durchsucht werden. Hier besteht die größte Herausforderung darin, dass sich Schilder bei verschiedenen Belichtungsverhältnissen und vor verschiedenen Hintergründen nicht immer gut vom diesen abheben. Im zweiten Schritt wird nun die Kamera so eingestellt, dass der Inhalt der Schilderkandidaten möglichst deutlich zu erkennen ist und das Schild klassifiziert werden kann.

Um eine hohe Trefferrate sowohl bei der Erkennung als auch bei der Klassifizierung von Verkehrsschildern zu gewährleisten, wurde eine neuartige, komplexe und mehrstufige Kamerasteuerung entwickelt. Es werden normale statische, aber auch elektronische Wechselverkehrsschilder sowie auch die gängigsten Zusatzschilder erkannt.

Eine hohe Erkennungsrate ist die Voraussetzung für eine stabile und richtige Anzeige der Geschwindigkeitsbegrenzung. Trotz der Einschränkung, dass bei hohen Geschwindigkeiten die Anzahl der zur Verfügung stehenden Bilder abnimmt und Smearing-Effekte die Bilder undeutlicher machen, kann der Algorithmus Verkehrszeichen auch bei Geschwindigkeiten über 200 km/h zuverlässig erkennen.

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