Verkehrszeichenerkennung: Erschließen Sie die Macht der Computer Vision

Von Fouad Sabry

Was ist Verkehrszeichenerkennung

Verkehrszeichenerkennung (TSR) ist eine Technologie, mit der ein Fahrzeug die auf der Straße angebrachten Verkehrszeichen erkennen kann, z. B. „Geschwindigkeitsbegrenzung“ oder „Kinder“ oder „Vorwärts abbiegen“. Dies ist Teil der Funktionen, die zusammenfassend als ADAS bezeichnet werden. Die Technologie wird von verschiedenen Automobilzulieferern entwickelt. Zur Erkennung der Verkehrszeichen werden Bildverarbeitungstechniken eingesetzt. Die Erkennungsmethoden können im Allgemeinen in farbbasierte, formbasierte und lernbasierte Methoden unterteilt werden.

Ihr Nutzen

(I) Einblicke und Validierungen zu folgenden Themen:

Kapitel 1: Verkehrszeichenerkennung

Kapitel 2: Verkehrszeichen

Kapitel 3: Intelligentes Transportsystem

Kapitel 4: Elektronische Stabilitätskontrolle

Kapitel 5: Erweitertes Fahrerassistenzsystem

Kapitel 6: Spurhalteassistent

Kapitel 7: Adaptive Geschwindigkeitsregelung

Kapitel 8: Intelligente Geschwindigkeitsassistenz

Kapitel 9: Fahrerüberwachungssystem

Kapitel 10: Kollisionsvermeidungssystem

(II) Beantwortung der Frage Öffentliche Top-Fragen zur Verkehrszeichenerkennung.

(III) Beispiele aus der Praxis für den Einsatz der Verkehrszeichenerkennung in vielen Bereichen.

Für wen dieses Buch gedacht ist

Profis, Studenten und Doktoranden, Enthusiasten, Hobbyisten und diejenigen, die über grundlegende Kenntnisse oder Informationen für jede Art von Verkehrszeichenerkennung hinausgehen möchten.

 

 

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Eine Milliarde Sachkundig [German]
• Erscheinungsdatum: 4. Mai 2024

Buchvorschau

Kapitel 1: Verkehrszeichenerkennung

Die Verkehrszeichenerkennung (TSR) ist eine Technologie, die es einem Auto ermöglicht, Verkehrszeichen wie Geschwindigkeitsbegrenzung oder Kinder oder Abbiegen zu erkennen. Dies ist einer der Aspekte, die zusammen als ADAS bezeichnet werden. Verschiedene Automobilzulieferer entwickeln derzeit die Technologie. Er erkennt Verkehrszeichen mit Hilfe von Bildverarbeitungstechniken. Die Erkennungsansätze können grob als farbbasiert, formbasiert oder lernbasiert klassifiziert werden.

Das Wiener Übereinkommen über Straßenverkehrszeichen ist ein Pakt aus dem Jahr 1968, der die internationale Normung von Verkehrszeichen erleichtert hat. Etwa 52 Länder, darunter 31 aus Europa, haben dieses Abkommen unterzeichnet. Die Norm kategorisiert Verkehrszeichen in sieben Gruppen, die durch die Buchstaben A bis H dargestellt werden. Diese Standardisierung war die treibende Kraft hinter der weltweiten Entwicklung von Verkehrszeichenerkennungssystemen.

Die Verkehrszeichenerkennung debütierte 2008 beim Opel Insignia 2009 in Form der Erkennung von Geschwindigkeitsbegrenzungsschildern.

Darüber hinaus können Technologien der zweiten Generation Überholverbote erkennen. Er wurde 2008 im Opel Insignia eingeführt. Es kann Ortsgrenzschilder nicht erkennen, die in den meisten europäischen Ländern mit Geschwindigkeitsbegrenzungen verbunden sind, weil sie den Richtungsschildern zu ähnlich sind.

Ab Mai 2022 werden solche Systeme voraussichtlich für alle neu verkauften Fahrzeuge in der EU vorgeschrieben sein.

Zahlreiche moderne Pkw, Lkw und Lkw sind mit nach vorne gerichteten Kameras ausgestattet, die Verkehrszeichen auswerten können. Geschwindigkeitsbegrenzungen sind einer der grundlegenden Anwendungsfälle für ein Verkehrszeichenerkennungssystem. Die meisten GPS-Daten würden Geschwindigkeitsinformationen erhalten, aber zusätzliche Verkehrsschilder mit Geschwindigkeitsbegrenzung können auch verwendet werden, um Informationen zu extrahieren und auf dem Armaturenbrett des Fahrzeugs anzuzeigen, um den Fahrer auf das Verkehrszeichen aufmerksam zu machen. Dabei handelt es sich um eine fortschrittliche Fahrerassistenzfunktion, die in den meisten Luxusfahrzeugen, vor allem in europäischen Automobilen, zu finden ist.

Autonome Fahrzeuge und selbstfahrende Autos treiben die Entwicklung von auf Convolutional Neural Networks basierenden Verkehrszeichenerkennungssystemen voran. Unter diesen Umständen muss das Erkennungssystem neben Geschwindigkeitsbegrenzungen auch eine Reihe von Verkehrszeichen erkennen. Darin liegt die Bedeutung des Wiener Übereinkommens über Straßenverkehrszeichen und -signale. Mit Hilfe von Deep-Learning-Techniken kann ein Convolutional Neural Network darauf trainiert werden, diese vorgegebenen Verkehrszeichen zu interpretieren und zu lernen.

Bildverarbeitung und maschinelles Sehen werden vom neuronalen Netz verwendet, um das Netzwerk mit verschiedenen Ergebnissen zu trainieren. Das trainierte neuronale Netz ist dann in der Lage, neue Verkehrszeichen in Echtzeit zu erkennen. Unternehmen für selbstfahrende Autos wie Waymo und Uber generieren Datensätze zu Verkehrsschildern und lagern sie an Karten- und Navigationsunternehmen wie Tom Tom aus. Dieses Ziel ist hocheffektiv und in Echtzeit realisierbar durch die Anwendung modernster Computer-Vision- und neuronaler Netzwerktechniken.

Es gibt zahlreiche Algorithmen zur Erkennung von Verkehrszeichen. Üblich sind diejenigen, die auf der Form des Schildes basieren. Typische Schilderformen wie Sechsecke, Kreise und Rechtecke werden verwendet, um die verschiedenen Arten von Schildern zu klassifizieren. Weitere wichtige Zeichenerkennungsalgorithmen sind Haar-ähnliche Funktionen, Freeman-Chain-Code, AdaBoost-Erkennung und Ansätze für neuronale Deep-Learning-Netze. Haar-ähnliche Merkmale können verwendet werden, um kaskadierte Klassifikatoren zu erzeugen, die anschließend zur Identifizierung der Zeichentafelzeichen verwendet werden können.

Die Integration von Deep Learning in die Verkehrszeichenerkennung ist möglich. Die polygonale Approximation digitaler Kurven mit dem Ramer-Douglas-Peucker-Algorithmus kann verwendet werden, um die Form von Schildern zu bestimmen, während Ansätze wie Support Vector Machines und Byte-MCT mit dem AdaBoost-Klassifikator verwendet wurden, um Verkehrszeichen zu erkennen.

Informationen können für einen intelligenten Geschwindigkeitsassistenten relevant sein.

Gelegentlich werden Audi-Automobile mit solchen Systemen hergestellt, BMW, Citroën, Ford, Honda, Infiniti, Jaguar, Jeep, Land Rover, Lexus, Mercedes, Nissan, Opel, Peugeot, Porsche, Renault, Toyota, die Marken Volkswagen und Volvo.

Zum Beispiel:

Audi: A8 Audi

Zu den BMW Modellen gehören der BMW 7er, der BMW 5er Gran Turismo und der BMW 5er Reihe.

Mercedes-Benz E-Klasse und Mercedes-Benz S-Klasse

Opel Insignia und Opel Corsa

Saab 9-5

Volkswagen Phaeton

2022+ Lexus GS, Lexus LS und Lexus RX

{Ende Kapitel 1}

Kapitel 2: Verkehrszeichen

Verkehrszeichen oder Straßenschilder sind Schilder, die entlang oder über Straßen aufgestellt werden, um Autofahrern Wegbeschreibungen oder Informationen zu geben. Die erste Beschilderung bestand lediglich aus Holz- oder Steinmarkierungen. Später wurden Schilder mit Richtungsarmen eingeführt, wie z. B. Fingerpfosten im Vereinigten Königreich und ihre hölzernen Entsprechungen in Sachsen.

Seit den 1930er Jahren, als das Verkehrsaufkommen zunahm, haben zahlreiche Nationen Bildzeichen eingeführt oder ihre Schilder anderweitig vereinfacht und standardisiert, um sprachliche Hürden zu überwinden und die Verkehrssicherheit zu verbessern. Diese grafischen Zeichen ersetzen Wörter durch Symbole (oft Silhouetten) und basieren in der Regel auf internationalen Normen. Diese Zeichen haben ihren Ursprung in Europa und wurden in unterschiedlichem Maße von den meisten Nationen übernommen.

Konventionen auf internationaler Ebene, wie z.B. das Wiener Übereinkommen über Verkehrszeichen und Verkehrszeichen, haben zu einer gewissen Standardisierung der Verkehrszeichensysteme vieler Nationen beigetragen. Länder sind auch (bis zu einem gewissen Grad) einseitig anderen Nationen gefolgt, um Verwirrung zu vermeiden.

Verkehrszeichen können in verschiedene Kategorien eingeteilt werden. Anhang 1 des Wiener Übereinkommens von 1968 über Straßenverkehrszeichen und -signale, das bis zum 30. Juni 2004 von 52 Unterzeichnern unterzeichnet wurde, definiert acht Kategorien von Zeichen:

A. Gefahrensignalanlagen

Prioritätsindikatoren

C. Verbots- oder eingeschränkte Zeichen

Obligatorische Beschilderung

E. Spezifische regulatorische Indikation

F. Information, Einrichtung und Service

G. Richtungsgebunden, direktional oder Indikation

Zusätzliche Fenster

Schilder in den Vereinigten Staaten, Kanada, Irland, Australien und Neuseeland fallen unter die folgenden Kategorien:

Regulatorische Zeichen

Warntafeln

Wegweiser

Straßenschilder

Wegweiser

Autobahn-Schilder

Autobahnschilder

Willkommensschilder

Hinweisschilder

Schilder für Freizeit- und Kulturinteressen

Schilder für das Notfallmanagement (Zivilschutz)

Schilder, die auf eine vorübergehende Verkehrsregelung hinweisen (Baustelle oder Baustelle)

Schilder der Schule

Beschilderung für Eisenbahn und Stadtbahn

Fahrrad-Schilder

Die Kategorien, die Platzierung und die grafischen Kriterien für Verkehrszeichen und Fahrbahnmarkierungen in den Vereinigten Staaten sind im Manual on Uniform Traffic Control Devices der Federal Highway Administration gesetzlich geregelt.

Die Unterscheidung zwischen Wegweisern für den Vorweg, Richtungsschildern und Beruhigungsschildern ist bei den Richtungsschildern eher informell. In einem festgelegten Abstand zum Autobahnkreuz geben Richtungsschilder Informationen für jede Richtung. Eine Handvoll Länder bietet keine Informationen für die Straße (sogenannte Durchzugs-Schilder), sondern nur Anweisungen nach links und rechts. Vorausschauende Hinweisschilder ermöglichen es Autofahrern, Sicherheitsvorkehrungen für die Ausfahrt zu treffen (z. B. Spur wechseln, überprüfen, ob dies die richtige Ausfahrt ist, langsamer fahren). Autofahrer würden ohne sie Ausfahrten verpassen, daher werden sie oft nur auf Schnellstraßen und Autobahnen platziert. Obwohl jedes Land seine eigene Methode hat, befindet sich das erste Zufahrtsschild für eine Autobahnausfahrt in der Regel mindestens 1 Kilometer (0,6 Meilen) vom eigentlichen Autobahnkreuz entfernt. In der Regel folgen diesem Schild vor dem eigentlichen Autobahnkreuz ein oder zwei weitere Richtungsschilder.

Die ältesten Straßenschilder waren Entfernungs- oder Richtungsmarkierungen; So errichteten die Römer um ihr Reich herum Steinsäulen, die die Entfernung zu Rom anzeigten. Laut Strabo stellten die Mauryas im Abstand von 10 Stadien Schilder auf, um ihre Straßen zu kennzeichnen. Im Mittelalter war es üblich, dass multidirektionale Beschilderungen an Kreuzungen den