Kamerabasierte Verkehrszeichenerkennung Amerikanische Forscher decken Systemschwächen auf

Die Verkehrzeichenerkennung zählt zu einer wichtigen Voraussetzung für das autonome Fahren.
Die Verkehrzeichenerkennung zählt zu einer wichtigen Voraussetzung für das autonome Fahren.

Eine nun veröffentlichte Forschungsarbeit der Princeton Universität und der Purdue Universität aus dem Jahr 2016 zeigt, wie schnell Verkehrszeichen manipuliert werden können, um die fahrzeugseitige Zeichenerkennung zu täuschen. Durch Fehlinterpretationen können so gefährliche Situationen entstehen.

Die Erkennungssysteme von Verkehrszeichen zählen zu einem wichtigen Bestandteil heutiger Fahrerassistenzsysteme auf dem Weg zum autonomen Fahren. Jede Fehlinterpretation kann hier zu verheerenden Folgen führen, wenn beispielsweise ein autonomes Fahrzeug auf der Landstraße plötzlich eine Vollbremsung durchführt.

Unter der Bezeichnung DARTS (Deceiving Autonomous caRs with Toxic Signs) haben Forscher der Princeton Universität und der Purdue Universität untersucht, wie die Verkehrszeichenerkennung von Fahrzeugen getäuscht werden kann. Die Schilder wurden für den Zweck nach einem bestimmten Muster mit Farbe bearbeitet. Solche Veränderungen könnten, neben Vandalismus, auch durch Schneefall oder andere Witterungsbedingen auf natürliche Weise entstehen.

Zunächst wurden die Täuschungsversuche virtuell durchgeführt. Anschließend wurden überarbeitete Straßenschilder hergestellt und in einer Testumgebung installiert. Die Forscher haben die Manipulationen unter unterschiedlichen Bedingungen in Bezug auf nachfolgende Parameter getestet:

  • Entfernungen
  • Lichtverhältnisse
  • Kameraperspektive

Das Ergebnis: Irreführende Verkehrsschilder können vom Algorithmus falsch interpretiert werden. So wurde beispielsweise die maximal-zulässige Geschwindigkeit eines Tempolimits durch den Einsatz von etwas Farbe verändert (von 120 auf 30), ein anderes überarbeitetes Tempolimit wird vom System als Stoppschild erkannt.

Auch aufgrund der unterschiedlichen Perspektiven von Fahrer und Kamera sind unterschiedliche Wahrnehmungen möglich. So erkennt beispielsweise der Fahrer eine Werbeanzeige, während die Kamera des Assistenzsystems ein »Verbot der Einfahrt«-Zeichen erkennt.

Die Fehlinterpretationsrate liegt bei über 90 Prozent – »langsam statt schnell fahren« oder »Vollbremsung bei einem Werbeschild«.

Unter Umständen besteht hier noch Entwicklungspotenzial. Die wissenschaftliche Arbeit ist online verfügbar.