Projekte

Sicheres Überqueren der Straße: „EPSCAM - Enhanced Pedestrian Safety Camera“

Immer komplexere Systeme sorgen in modernen Fahrzeugen für eine Verringerung der Unfallfolgen für Fahrzeuginsassen. Insbesondere Airbags verringern im Zusammenspiel mit Gurtstraffern als sogenanntes „Supplemental Restraint System“ schwere Verletzungen.

Weitestgehend ungeschützt bleiben derzeit jedoch Fußgänger die als schwächstes Glied bei Verkehrsunfällen besonders gefährdet sind. Eine Verringerung der Unfälle mit Fußgängerbeteiligung durch präventive Maßnahmen ist deshalb erklärtes Ziel des Projekts „EPSCAM - Enhanced Pedestrian Safety Camera“, welches im Rahmen des „Jugend forscht“-Wettbewerbs 2009 auf Regionalebene mit dem dritten Platz im Fachbereich Technik ausgezeichnet wurde.

Auf Basis einer fest installierten Kamera sucht das System die Fahrbahn mittels bildanalytischer Verfahren gezielt nach Fußgängern ab. Dazu werden zunächst anhand des sogenannten Differenzbildverfahrens sämtliche bewegte Objekte durch Subtraktion aufeinanderfolgender Einzelbilder registriert. Ein Vergleich von Größen- und Seitenverhältnissen ermöglicht daraufhin eine effiziente Unterscheidung der Daten von Fußgängern, Fahrzeugen und Tieren. Anschließend kann deren geographische Position aus den Bilddaten heraus unter Zuhilfennahme des Kamerastandortes mit vergleichsweise großer Genauigkeit bestimmt werden. Die so gewonnen Informationen können dann als Grundlage für eine intelligente Ampelsteuerung genutzt sowie zur gezielten Information und Warnung des Fahrers drahtlos an vorbeifahrende Fahrzeuge übermittelt werden.

Um mögliche Störeinflüsse gering zu halten, kommt eine Vielzahl von Filtersystemen zur Anwendung. So werden etwa langsame Bewegungen und Bildrauschen herausgefiltert.

Bisherige Tests des Systems haben uns äußerst positiv überrascht. Lediglich sonnenlichtbedingte Farbraumverschiebungen stellen derzeit noch ein Problem dar.

Der Quellcode des Systems wurde vollkommen in C++ unter Zuhilfenahme der Klassenbibliothek Qt® erstellt.

Eine unfallfreie Welt: „car warning system“

Jährlich sterben weltweit eine Vielzahl von Menschen durch folgenschwere Verkehrsunfälle. Unfälle, die in aller Regel hätten verhindert werden können. Die Vielzahl dieser Unfälle sind Folge einer Missachtung von Verkehrsregeln. Verkehrsregeln, die im Allgemeinen über Verkehrszeichen mitgeteilt werden. Verkehrszeichen, die insbesondere an unübersichtlichen Stellen häufig übersehen werden. Bereits an dieser Stelle kann man Unfällen kann man gegensteuern, so unser Ansatz.

Nach vielen Überlegungen entstand so das Konzept eines Fahrerassistenzsystems, das den Fahrer über die für ihn relevanten Verkehrszeichen aufklärt. Sollte der Fahrer dennoch ein Verkehrsschild missachten, so wird der darauf über Warnmeldungen unverzüglich aufmerksam gemacht. Das bei der Umsetzung des Konzepts entstandene Fahrerassistenzsystem bekam deshalb den Namen „car warning system“.

Das System wurde komplett in C++ geschrieben, die grafische Benutzeroberfläche mittels Qt® umgesetzt. Die notwendigen Daten wurden in eine aktuell zu haltende Geodatenbank mit den genauen Standorten von Schildern eingetragen, die zusätzlich notwendige Positionsbestimmung erfolgt über Satellitennavigation, wozu das System auf einen im Auto oder Lastwagen verbauten Empfänger zurückgreift. Zur Georeferenzierung der Verkehrszeichenstandorte kam ein im Vorjahr entwickeltes Vermessungsprogramm zum Einsatz. Neben der reinen Entwicklung des Fahrerassistenzsystems wurde auch viel weitere Software, etwa zur Simulation spezieller Verkehrslagen, entwickelt.

Bisher verliefen sämtliche Test zu unsrer vollsten Zufriedenheit: Es traten weder Fehlinformationen auf, noch wurden Schwächen in der Programmstabilität festgestellt. Insgesamt also ein sehr zuverlässiges Fahrerassistenzsystem getreu unsrer Leitprinzipien.

Für dieses Projekt erhielten wir von der Vogel Stiftung die Auszeichnung „Visionärste Arbeit“.

Sprachgesteuertes, mobiles Informationssystem: „car dialogue system“

Die Fahrzeugtechnik bietet derzeit ein weites Spektrum an Informationssystemen. So können sich Fahrer heutzutage mittels Satellitennavigation gezielt zu jedem erdenklichen Ort leiten lassen. Aber auch das Anzeigen aktueller Staumeldungen ist schon möglich. Eines haben diese Systeme gemein: Sie bieten dem Fahrer ausschließlich Informationen, die das Fahren als solches betreffen. Unsre Idee war es, das Informationsangebot auch über das Fahren hinaus zu erweitern. So wollten wir auch mittelbar damit im Zusammenhang stehende Informationen auf die Straße bringen - und unsrem Leitsatz getreu über einer möglichst einfache Bedienung abrufbar machen, die ohne viele Knöpfe auskommt: Bedienung via Sprachkommunikation.

Was schließlich entstand, war ein System, welches dem Fahrer Informationen zu freien Hotelzimmern in einer fremden Stadt und den Spritkosten an den umliegenden Tankstellen anzeigen kann. Die Navigation durch das Menü erfolgt dabei über Sprache, genauso wie die Rückmeldung, die von einer konfigurierbaren Computerstimme zurückgegeben wird.

Die Spracherkennung erfolgt dabei über die freie Software CMU Sphinx. Die Sprachsynthese, also die Sprachausgabe, wird von der ebenfalls freien Software Mbrola abgewickelt. Die eigene, in C und C++ programmierte Software stellt nun die Verbindung zwischen den beiden Sprachtools und einer informationsgefüllten Datenbank her. Die Ausgabe über Sprachsynthese wird hierbei optisch durch das Anzeigen der vorgetragenen Informationen unterstützt. Für die Visualisierung verantwortlich ist ein PHP-Skript, welches die Informationen als Website anbietet.

Durch das Programm ist es möglich, den Komfort zu verbessern, da selbst über das Fahren hinausreichende Informationen angeboten werden können. Aber auch der Umweltaspekt ist keineswegs zu vernachlässigen: Da bei direkter Anzeige der freien Betten die manuelle Suche mit dem Fahrzeug nach dem nächsten freien Hotel eingespart werden kann, können sowohl Energiekosten, als auch der Treibhausgasausstoß gesenkt werden.

Für dieses „car dialogue system“ genannte Projekt bekamen wir die Auszeichnung für den „schönsten Stand“.

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