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Alles im Blick

Fahrerunterstützung durch 360-Grad-Wrap-Around-View-System

26. September 2016, 13:11 Uhr | Von Manuel Haj-Saleh Ramirez

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

You'll never walk alone

Für Entwurf und Test der visuellen Lösung vor dem Einbau in ein Fahrzeug gibt es verschiedene Design-Werkzeuge, mit denen die Systementwicklung und insbesondere die Erstellung der gewünschten Perspektiven für das Zielprodukt erleichtert werden. Mit den Design-Werkzeugen können beispielsweise Parameter wie Kamerawinkel oder Tageslichthelligkeit angepasst werden, um im Rahmen des Kalibrierungsprozesses die Genauigkeit zu steigern.

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Im ersten Arbeitsgang (Bild 5) geht es um Benutzereingabedaten wie die Verzerrungsparameter der Kameralinse, um die Anfertigung von Standbildern mit den Kameras und um ein 3D-Modell des Zielfahrzeugs. Mit dem S3D Converter Tool wird das 3D-Modell zunächst in ein geeignetes Eingabeformat konvertiert. Die Daten stammen aus einer Datei, die mit Autodesk, 3ds Max oder einem vergleichbaren Design-Werkzeug erstellt wurde. Anschließend werden die Fahrzeugmodelldaten mit dem Material Editor Tool angepasst. So lassen sich Farben, Lichtquellenpositionen oder die Achsendrehung ändern. Des Weiteren können verschiedene Materialkombinationen in csv-Dateien gespeichert werden. Damit kann man einfach Materialkombinationen nach Kundenwunsch wechseln. Die mit den Werkzeugen erstellten Datensätze werden Bestandteil der finalen visuellen Anwendung.

Für die Kameraeinstellungen werden die Kameras zunächst an geeigneten Stellen des Fahrzeugs (vorne, hinten, links, rechts) montiert. In definiertem Abstand werden Markierungsdreiecke angebracht. Dann werden Aufnahmen gemacht, die als Eingabe für das System Data Creator Tool dienen. Dieses Werkzeug ist das Herzstück des Kalibrierungsprozesses und wesentlicher Teil des gesamten Design Workflow. Neben den Aufnahmen müssen weitere wichtige Daten erfasst werden, etwa Verzerrungs- und Texturparameter, Größe und Position der Markierungen und Clipping-Bereiche. Diese Daten können über eine sehr komfortable Bedienoberfläche angepasst und zur späteren Verwendung gespeichert werden. Damit sind die Randbedingungen für die finalen Ansichten definiert. Das Data Creator Tool sammelt die Informationen und erstellt Kalibrierungsdaten, die als Eingabe für die nächsten Tools dienen.

Das Werkzeug View Maker erhält die vom System Data Creator Tool erstellten Kalibrierungsdaten und führt sie mit den 3D-Modelldaten des Fahrzeugs zusammen. Der Designer erhält somit eine Vorschau auf die zukünftige Display-Anzeige im Fahrzeug. Nun kann der Designer entscheiden, welche Objekte und Perspektiven in die finale Anwendung Eingang finden sollen. Das können zum Beispiel eine Vogelperspektive, nur einzelne Kameraeinstellungen, wie die Rückwärtskamera, oder die komplette 360°-Rundumsicht sein. Bei Auswahl der 360°-Rundumsicht kann der Designer die Projektionsfläche neu definieren und eine Vorschau des Ergebnisses ansehen. Das View Maker Tool hält weitere Werkzeuge bereit, mit denen Stitching-Fehler bei der Bildzusammensetzung minimiert sowie tote Winkel und unerwünschte Übergangseffekte eliminiert werden können.

Die erstellten Ansichten werden anschließend in einer Datei dem finalen Design Tool, dem Layout Creator, übergeben. Die Ansichten werden im Layout Creator in das kundenspezifische Layout eingebaut und es werden Ausgabebibliotheken erzeugt. Die Vorgehensweise ist komfortabel, insbesondere dann, wenn ohne Neukalibrierung des Systems verschiedene Layout-Arten auf dem Endprodukt getestet werden sollen. Beispielsweise ein Layout, das ausschließlich die Vogelperspektive umfasst, im Vergleich zu einem Layout, das neben der 360°-Rundumsicht die seitlichen Kameraperspektiven enthält. Die Zielanwendung schließlich zeigt mit Hilfe der Ausgabebibliotheken des Layout Creator die Ansichten des Fahrerassistenzsystems im Fahrzeug an.

Darüber hinaus stellt das 360°-Wrap-Around-System weitere hilfreiche Werkzeuge zur Vervollständigung des Design-Prozesses bereit. Ein derartiges Tool ist der Screen Builder. Damit erstellt und bearbeitet der Designer eine Projektionsfläche, die später mit dem View Maker Tool für die Objekttypen der 360°-Rundumsicht verwendet wird. Ein weiteres Tool ist der Lens Effector. Er kommt hauptsächlich für die Bearbeitung von Perspektiven und Projektionen einzelner Kameras zum Einsatz. Die Ausgabedaten des Lens Effector Tool werden zu den Eingabedaten des Layout Creator hinzugefügt, um das Endergebnis weiter zu verbessern.

Auf dem Weg zum automatisierten Fahren

Was wird die Zukunft bringen? Fahrzeuge, die miteinander über die Vermeidung potenzieller Unfälle kommunizieren? Die Realität des autonomen Fahrens mit eingebauter Sicherheit? Augmented Reality Dashboards, die den Fahrer mit aktuellen Informationen zu seiner Fahrstrecke versorgen? Keiner weiß genau, wie sich diese Technologien zukünftig entwickeln werden. Mit der 360°-Technik ist der Fahrer auf der Straße erheblich sicherer unterwegs, weil er mehr Informationen bekommt.

Diese Technik wurde mit dem Grafik-Controller MB86R24 und einem kompletten Satz von Entwicklungs-Tools realisiert. Die Authoring Tool Suite unterstützt die Generierung dreidimensionaler Rundumsichten und Middleware für die Steuerung und Anzeige der Bilder. Der anfängliche Evaluierungsprozess des Wrap-Around-View-Systems wird von Socionext durchgeführt. Er umfasst die Optimierung der Kamerapositionen, das Feintuning der Bildsynthese und die Erzeugung von Ansichten. Im gesamten Evaluierungsprozess bringt das Tool erhebliche Zeiteinsparungen. Hardware und Software werden in einem Gesamtpaket geliefert. So bekommt der Designer schnell und einfach alles, was für die Implementierung der Technologie benötigt wird. Sollten die Hardware und Software nicht notwendig sein, lassen sich die Werkzeuge auch für eine vorläufige Prüfung und Bewertung des 360-Grad-Wrap-Around-View-Systems nutzen.

Der Autor:

Manuel Haj-Saleh Ramírez
hat sein Studium der Telekommunikationstechnik an der Universität Sevilla in Spanien mit dem Master abgeschlossen. Seine Diplomarbeit hat er an der RWTH Aachen erstellt. Im Jahr 2008 begann er seine Arbeit als Application Engineer am Fujitsu Graphics Competence Centre in München. Dort ist er auch heute noch tätig – mittlerweile für Socionext, das im März 2015 aus dem LSI-Geschäft von Fujitsu und Panasonic entstand.

Manuel Haj-Saleh Ramírez

hat sein Studium der Telekommunikationstechnik an der Universität Sevilla in Spanien mit dem Master abgeschlossen. Seine Diplomarbeit hat er an der RWTH Aachen erstellt. Im Jahr 2008 begann er seine Arbeit als Application Engineer am Fujitsu Graphics Competence Centre in München. Dort ist er auch heute noch tätig – mittlerweile für Socionext, das im März 2015 aus dem LSI-Geschäft von Fujitsu und Panasonic entstand.