forschung

Kameragestützte Fahrzeuglokalisierung (Visuelle Odometrie)

Quelle: www.bandwidthplace.com
Quelle: www.bandwidthplace.com

Um autonomes Fahren zu realisieren, oder den Fahrer durch Navigationshilfen zu unterstützen, muss die Position, sowie die Ausrichtung des Fahrzeugs stets bekannt sein.
Hierzu werden klassischerweise Sensoren wie GPS und Beschleunigungssensoren eingesetzt.

Um die Qualität der Bewegungsschätzung zu verbessern und Szenarien zu beherrschen, in denen die klassischen Systeme versagen, wird der Einsatz von Kameras erforscht.

Ein Vorteil der kameragestützen Lokalisierung liegt im autonomen Einsatzes: Im Vergleich zum GPS, welches nur im Zusammenspiel mit Satelliten funktionsfähig ist, kann das optische System auch in GPS-kritischen Szenarien wie Häuserschluchten, Tunnel oder bei schlechten Satellitenkonstellationen verwendet werden. Die Integration der visuellen Odometrie bietet daher das Potenzial bestehende Ausfälle der Fahrzeuglokalisierung zu vermeiden.
Diesem stehen jedoch verschiedene Probleme entgegen:

Aufgrund der relativen Messmethode führt jeder Fehler in der Bewegungsschätzung zu einer Drift. Hierdurch wird die Verwendbarkeit des Systems zeitlich begrenzt.

Bild zum Proseminaraushang
Quelle: TU Darmstadt

Problemstellung

/www.umweltrat.de
Quelle: www.umweltrat.de

Um den Einsatzradius zu erhöhen, sind Algorithmen notwendig, welche die Robustheit erhöhen, also beispielsweise andere bewegte Verkehrsteilnehmer erkennen und in der Berechnung berücksichtigen. So können beispielsweise Ransac-Ansätze verwendet werden, oder direkt durch das Formulieren eines Optimierungsproblems Einfluss auf die Auswirkungen von bestimmten Messfehlern genommen werden.

Weiterhin kann die Fusionierung mit zusätzlichen Sensordaten zu einer verbesserten Gesamtgenaugkeit führen. Besonders durch die Verwendung absoluter Messungen lässt sich das Aufintegrieren der Drift verhindern und so ein dauerhafter Einsatz realisieren.
Eine weitere Möglichkeit ist der Einsatz von Kartenmaterial zur Stützung der Messung. Diese kann entweder offline zur Verfügung gestellt werden, oder online aufgebaut werden (VSLAM).

Von Interesse ist auch der Vergleich verschiedener Kamerasysteme. Ein Stereosystem bietet zwar den Vorteil einer möglichen Tiefenmessung, verursacht jedoch gravierende Fehler bei Veränderung der Ausrichtung der beiden Einzelkameras zueinander. Diese Punkte entfallen bei einem Monokamerasystem. Hier sind jedoch Modellannahmen bzw. zusätzliche Informationen notwendig, um die Bewegung des Fahrzeugs zu rekonstruieren.

Unterstützt wird die Forschung durch die Continental Teves AG & Co.oHG

IV16

Zwischenstände des Forschungsprojekts sind
ROCC (Best PhD Paper Award, Second Prize, IV 2016) und RotRocc.

Diese Ergebnisse können beispielsweise im Kitti Benchmark eingesehen werden.

zurück zur Übersicht der Forschungsthemen am Fachgebiet