StreetEye - Automatische Objekterkennung aus Videodaten

Verfügen Sie bereits über Strassenvideos oder planen Sie, solche erfassen zu lassen? Mit StreetEye holen Sie buchstäblich mehr aus Ihren Videodaten heraus. Lesen Sie hier, wie dank der automatisierten Objekterkennung der erste Schritt zu einem Signalisations- oder Fussgängerstreifenkataster elegant gemeistert werden kann und welche Rolle das Strasseninformationssystem Logo dabei spielt.

 

Auffinden und Erkennen von Signalisation und Markierungen in Strassenvideos

Strassenvideos sind ein aussagekräftiges Abbild des realen Strassenraums. StreetEye macht sich dies zu Nutzen und führt eine automatische visuelle Analyse dieses Bildmaterials durch. Erkannt werden momentan folgende Elemente (die Erkennung weiterer Objekte ist in Entwicklung):

  • Verkehrssignale: über 80 Signaltypen (nach VSS-Typisierung)
  • Fussgängerstreifen
  • Radstreifen

 

Warum StreetEye?

Selbstverständlich erkennt jeder Betrachter die entsprechenden Objekte beim Betrachten der Strassenvideos sofort. Weshalb also eine automatisierte Erkennung? Es lassen sich unter anderem folgende Gründe aufführen:

  • Quantitative Aussagen: Nach der Objekterkennung lässt sich beispielsweise beantworten, wieviele Signale eines bestimmten Typs auf einer beliebigen Strassenachse vorhanden sind. Oder welche Anzahl an Fussgängerstreifen es im ganzen Kanton gibt. Wo Fussgängerstreifen oder gleiche Signalypen besonders nahe beieinanderliegen. Oder wie viele Fussgängerstreifen über keine dazugehörige Signalisation verfügen.
  • Rascher Überblick: Es reicht, die aus dem Video erfassten Fotos eines bestimmten Objekttyps zu betrachten, um sich ein Bild z. B. über die Radstreifen zu verschaffen und entsprechende Fragestellungen zu beantworten. Oder zu untersuchen, welche Signale beidseitig der Strasse positioniert sind. Damit entfällt das mühsame "Abfahren" zahlreicher Strassenkilometer am Bildschirm. Dies spart Zeit und Kosten.
  • Die Überprüfung der Sicherheit von Fussgängerstreifen ist in der Schweiz aktuell ein Thema und ein wichtiges Instrument der Unfallprävention. StreetEye liefert günstige Voraussetzungen für solche und ähnliche Projekte.
  • Erarbeitung von Katastern: Die Primärerhebung vor Ort gestaltet sich aufwändig und kostenintensiv, womit Kataster von Objekten im Strassenraum zwar notwendig wären, ihre Realisierung jedoch allzu oft aus finanziellen Gründen scheitern. StreetEye leistet einen massgeblichen Beitrag zur Reduzierung solcher Kosten, indem es die Resultate der Videoerkennung in einem offenen, von allen Systemen und Applikationen verarbeitbaren Format zur Verfügung stellt.

 

Hohe Erkennungsquote dank überwachtem Lernverfahren

Die Verkehrssignale und Markierungen im Strassenraum werden anhand ihrer Farbe und den verschiedenen Eigenschaften wie Fläche und Seitenverhältnis detektiert und klassifiziert. Dadurch entstehen potentielle Signal- oder Markierungstypkandidaten, welche in einem letzten Schritt auf die verschiedenen Signaltypen geprüft werden. 

Mittels überwachtem Lernverfahren wurde StreetEye auf die einzelnen Verkehrssignale "trainiert". Das Resultat ist eine präzise und rasche Erkennung von über 80 Signaltypen nach VSS-Typisierung. Die durchschnittliche Erkennungsrate für Verkehrssignale liegt dabei bei 80%, bei häufigen Signalen (Fussgänger-, Geschwindigkeits-, Vortritts- und Stoppsignale) sowie bei Fussgängerstreifen gar bei über 90%. Zudem werden durchschnittlich mindestens 70% der Radstreifen korrekt erkannt. Beachten Sie, dass die Erkennungsrate abhängig ist von der Qualität der verwendeten Strassenvideos.

Objekterkennung (Markierung und Signal) mit StreetEye

Das Resultat zählt: Diese Ergebnisse liefert Ihnen StreetEye

StreetEye liefert Ihnen nach der erfolgten Objekterkennung 

  • Signal- und Markierungsobjekte mit ihrer Typisierung (Signaltyp nach VSS, Markierungstyp)
  • Angabe einer Erkennungsrate pro Objekt (Güte der Erkennung bzw. Wahrscheinlichkeit der korrekten Erkennung)
  • Videoposition aller Objekte (lesen Sie im folgenden Abschnitt, warum diese von Belang ist)
  • aus Video extrahierte Übersichts- und Detailfotos aller Objekte
  • strukturierte Speicherung der Daten in tabellarischer Form, so dass diese von den meisten Datenverwaltungssystemen (GIS, Datenbanken etc.) weiterverarbeitet bzw. für proprietäre Anwendungen über einfache Umformatierungen zugänglich gemacht werden können.

Auf diese Weise ist das Erkennungsergebnis jederzeit nachvollziehbar und überprüfbar und es steht Ihnen frei, mit welcher Software Sie dieses weiterverarbeiten möchten. Die generierten Fotos erlauben es Ihnen darüber hinaus, sich ein Bild der Objektumgebung zu machen. Dies ist beispielsweise bei der Überprüfung der Sicherheit von Fussgängerstreifen von grossem Nutzen.

 

Georeferenzierung und Attributierung im Strasseninformationssystem Logo

Eine dedizierte Schnittstelle sorgt für einen einfachen und sauberen Import ins Strasseninformationssystem Logo, wo die Weiterverarbeitung der erkannten Signal- und Markierungsobjekte in Angriff genommen werden kann. Da dort mit georeferenzierten (d. h. räumlich auf die Achsvektoren referenzierten) Strassenvideos gearbeitet wird, kann die von StreetEye gelieferte Videoposition (siehe vorheriger Abschnitt) automatisch in eine geografische Position umgewandelt werden. Die Verortung wird in Logo kartenbasiert überprüft und jedes Objekt bei Bedarf noch genauer platziert. Kurz: Sie wissen nun, wo sich die erkannten Objekte befinden und erhalten von Beginn weg vollwertige Geodaten. Ein weiterer Schritt auf dem Weg zu Ihrem Signalisations- oder Markierungskataster ist getan.

In Logo findet anschliessend auch die Speicherung, Verwaltung und Erfassung weiterer Merkmale dieser Objekte statt. Verkehrssignale werden im Modul Signalisation, Fussgängerstreifen und weitere Markierungen im Modul Data abgelegt. Dort entsteht auf diese Weise aus den StreetEye-Daten ein umfassendes Kataster. In Logo lassen sich nun sämtliche Daten abfragen, analysieren, visualisieren und ausgeben.

Thematische Karte Fussgängerstreifen

 

Referenzen

In den beiden  folgenden Projekten hat sich der Einsatz von StreetEye bereits bewährt:

  • Erkennung von Fussgängerstreifen auf Kantonsstrassen im Auftrag der Kantone Bern, Zürich und Solothurn (2012)
  • Erkennung von Verkehrssignalen (Signalisation Fussgängerstreifen, Geschwindigkeiten, Ortsschilder, Rad-/Gehwege) und Radstreifen im Kanton Zürich (2012)

 

Videos

 

Videos

Screenshots

  • Automatische Erkennung
  • Import Verkehrssignale nach Logo