Gesamtlösung für die Validierung von Fahrerbeobachtungssystemen

Systeme. Daten. Dienstleistungen.

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Fahrerbeobachtungssysteme für ADAS/AD

Autonomes Fahren (AD) ist eines der wichtigsten Ziele der Automobilbranche. Um dies zu ermöglichen, müssen zahlreiche Herausforderungen in komplexen Szenarien, wie im täglichen Stadtverkehr, überwunden werden.

In den nächsten zehn Jahren ist davon auszugehen, dass der Fahrer immer noch die Kontrolle in Situationen übernehmen muss, die das Fahrzeug nicht alleine bewältigen kann. Daher ist bei der Entwicklung von Level 3 Systemen — hochautomatisierten Fahrsystemen — die Beobachtung der Übernahmefähigkeit des Fahrzeugführers ein wichtiger Meilenstein, um sicherzustellen, dass der Fahrer jederzeit in der Lage ist, die Fahrzeugsteuerung zu übernehmen.

Diese Fahrerbeobachtungssysteme (engl.: Driver Monitoring Systems DMS) werden derzeit bereits in einigen Fahrzeugen für aktive Fahrerassistenzsysteme (ADAS) eingesetzt. Neben ADAS werden DMS auch in anderen Bereichen, beispielsweise in passiven Fahrerassistenzsystemen, in der Fahrer-Fahrzeug-Interaktion und in der Beobachtung von Gesundheitsdaten des Fahrers eingesetzt.

Die Nachfrage nach DMS wird sich in den nächsten Jahren drastisch erhöhen und OEMs, TIER1s und TIER2s, die sich auf die Bildverarbeitung für solche Systeme spezialisieren, werden die Leistungsfähigkeit ihrer DMS unter Beweis stellen müssen, um sich auf dem Markt zu positionieren.

Erfolgreiche DMS Validierung durch CMORE Automotive Gesamtlösung!

Unsere Gesamtlösung für die Validierung von Fahrerbeobachtungssystemen umfasst Dienstleistungen, Produkte und Kompetenzen, die für jedes Projektszenario ein optimales Ergebnis liefern.

Von der fachlichen Beratung und Unterstützung in jeder Projektphase über einsatzbereite Referenzmesssysteme (engl.: Ground Truth Systems) und hochwertige gelabelte Trainings- und Testdatensätze, decken wir alle notwendigen Schritte bis hin zur finalen Validierung ab.

Hochpräzise Ground Truth Systeme zur Prüfung von Fahrerbeobachtungssystemen

Ein DMS soll verlässlich, leistungsfähig und präzise sein. Unsere Mission ist es, diese Eigenschaften durch unsere hochwertigen Online-GT-Systeme zum Tracking von Kopf- und Blickbewegungen sowie zur Erkennung des Augenöffnungsgrades sicherzustellen.

Das DMS liefert Signale über die Kopfposition, die Blickrichtung, die Lidspalte und die Identität des Fahrers sowie Signale über Gesichtsausdrücke (z.B. neutral, lächelnd, traurig, wütend, etc.) oder die Herzrate.

Mit den genannten Signalen lässt sich zum einen das Verhalten des Fahrers beobachten, indem Kopfschütteln oder Nicken sowie Augenblinzeln (z.B. Amplitude, Dauer,...) erkannt wird, zum anderen können Fahrerzustände wie Aufmerksamkeit oder Müdigkeit bestimmt werden. 

GT System zur Kopfpositionsbestimmung mit 6mm Genauigkeit

Unsere GT Systeme zur Kopfpositionsbestimmung bestehen aus einem Motion Capturing System, das die Kopfhaltung mithilfe eines Helmes misst, der mit IR-reflektiven Markern ausgestattet ist. Das GT System kann zeitlich und räumlich auf das DMS synchronisiert werden. Das heißt, dass die Kopfhaltung, die mit dem GT-System gemessen wurde, in das Bildkoordinatensystem der Kamera(s) des DMS transformiert wird. Die sehr hohe Genauigkeit wird mithilfe von Bildverarbeitungsalgorithmen und sehr präzisen Kalibriertargets erreicht.

Die Gesamtgenauigkeit des Systems liegt bei 6mm in allen Raumrichtungen.

GT System zur Blickrichtungserkennung mit 2 Grad Genauigkeit

Das beschriebene GT-System zur Kopfpostionsbestimmung kann auch als Ground Truth System für instruierte Blicke verwendet werden. Dazu werden LEDs im Sichtfeld des Fahrers angebracht. Die Position der LEDs wird dann mit Hilfe eines mobilen 3D-Messsystems (DPA-System) ins Koordinatensystem des GT-Systems eingemessen. Im Stand oder während der Fahrt wird der Fahrer von einem Versuchsleiter aufgefordert, eine bestimmte LED zu beobachten, die zur leichteren Auffindbarkeit leuchtet oder blinkt. Währenddessen wird der Fahrer gebeten, eine Taste zu drücken, um den Blick zur LED zu bestätigen.

Mit diesem Verfahren wird die Position des Kopfes sowie die Position der LEDs bestimmt, sodass ein Blickrichtungsvektor berechnet werden kann.

Das System kann eine Genauigkeit bis zu 2 Grad erreichen.

GT System zur Online-Annotation von Augenwinkeln 
 

Das GT System für das Kopf-Tracking kann verwendet werden, um rigide Landmarken, wie Augenecken, zu vermessen, die dann in Bildkoordinaten umgerechnet werden können. Auf diese Weise erhalten wir eine Online-Annotationsfunktion für die Augenecken des Fahrers.

Ground Truth (GT) Daten für präzise Fahrerbeobachtungssysteme

Mit Hilfe unserer GT-Systeme bieten wir Ground Truth Daten für Kopfpositionsbestimmung und durch unseren Annotationsprozess liefern wir Ground Truth Daten für den Augenöffnungsgrad sowie Größe und Position der Pupille.

Annotation des Augenöffnungsgrads

Bei der Entwicklung eines präzisen Fahrerbeobachtungssystems, das beispielsweise erkennen kann, ob der Fahrer die Augen geschlossen hat, müssen Rohdaten gesammelt und angereichert werden,

um Ground Truth Daten über den Augenöffnungsgrad des Fahrers zu erhalten. Diese Daten werden bei der Validierung von Fahrerbeobachtungssystemen genutzt. Abhängig von der geforderten Genauigkeit können wir drei Ansätze für die Annotation des Augenöffnungsgrads anbieten:

2-Punkte-Ansatz für geringe
Genauigkeit

Bounding Box-Ansatz für mittlere Genauigkeit

Mehr-Punkte-Ansatz für hohe
Genauigkeit

 

 

Wenn der Annotationsansatz für den Augenöffnungsgrad des Fahrers mit dem GT System für die Online-Annotation der Augenwinkel kombiniert wird, können Zeit und Kosten, die für die Annotation anfallen, reduziert werden.

Dienstleistungen für eine effektive DMS-Validierung

Was Sie zum Testen und Validieren Ihres Fahrerbeobachtungssystems in einem 6-Schritte-Prozess benötigen:

Wir bieten Ihnen alles, was Sie für den Test und die Validierung Ihres Fahrerbeobachtungssystems benötigen:

  • Fachliche Beratung von der Konzeption über die Planung bis hin zur Realisierung des GT Systems
  • Lieferung eines kompletten GT System-Setups inklusive Hardware-Komponenten und Software Applikationen
  • GT Systementwicklung und -anpassung nach Kundenwunsch
  • Integration des GT Systems in das Fahrzeug
  • Durchführung von Testfahrten zur Erfassung qualitativer Rohdaten
  • Dienste und Tools zur Datenannotation
  • Lieferung von Ground Truth Daten zur Prüfung und Validierung je nach Anwendungsfall
  • Lieferung von Trainingsdatensätzen zur Entwicklung von Fahrerbeobachtungsalgorithmen

Warum Sie mit uns arbeiten sollten?

Wir arbeiten mit Kunden weltweit zusammen — Automobilhersteller ebenso wie Tier-1- und Tier-2-Zulieferer — die ihre eigenen Fahrerbeobachtungssysteme testen und validieren wollen oder nur Daten für das Training hochpräziser Algorithmen benötigen. Unsere umfassende Kompetenz und unser hochwertiger Service in den Bereichen Test und Validierung, Ground Truth Systementwicklung, Datenanreicherung, Systemintegration, Fahrzeugprototyping und Sensorkalibrierung helfen uns dabei, verlässliche Fahrerbeobachtungssysteme zu entwickeln.