Der Zukunfts-Blog der Machine Vision People

Sharing

Neue videobasierte Systeme, die künstliche Intelligenz (KI) und leistungsfähige Hardware kombinieren, versprechen eine Vielzahl innovativer Anwendungen im Bereich der Verkehrsüberwachung und des Verkehrsmanagements. Wie genau aber sehen die Möglichkeiten heute aus und welche Perspektiven eröffnet diese zukunftsweisende Technologie?

Eine “alte” Technologie

Im Zuge der Verkehrswende sorgen die steigende Zahl und Vielfalt der Verkehrsteilnehmer für immer komplexere Szenarien und damit für mehr Daten, die es zu berücksichtigen gilt. Ob es nun um ein nachhaltigeres Verkehrsmanagement, eine bessere Straßenplanung, eine umfassendere Verkehrsüberwachung oder innovative Ansätze zum autonomen Fahren geht: Der Weg zur Optimierung des Verkehrs führt über intelligente Systeme, die in der Lage sind, diese neue Datenvielfalt zu erfassen, zu verarbeiten und in effiziente Anwendungen zu überführen.

Doch gibt es diese zukunftsfähige Verkehrstechnik überhaupt schon? Die Antwort lautet: Ja, aber sie ist nicht so neu, wie die meisten annehmen werden. Vielmehr treibt die "altbekannte" Videotechnik die Dinge voran.

Eine neue Generation von Verkehrssystemen

Kameras werden bereits seit Jahrzehnten zur Verkehrsüberwachung eingesetzt, doch bisher waren sie überwiegend passive Beobachter. Bei lidar- oder radarbasierten Systemen wird die Kamera meist nur zur Bildaufzeichnung eingesetzt, um Verstöße schlüssig zu dokumentieren. Anders verhält es sich bei der neuesten Generation von videobasierten Verkehrsüberwachungssystemen. Hier ist die Kamera der zentrale Sensor für die Detektion, das Tracking und die Dokumentation.

Diese Weiterentwicklung beruht auf mehreren technischen Fortschritten:

Zum einen gibt es immer leistungsfähigere und kompaktere Hardware mit schnelleren und effektiveren Prozessoren. Diese tragen zur fortschreitenden Miniaturisierung bei, die zunehmend mehr Verarbeitungskapazität auf kleinem Raum ermöglicht. Im Idealfall bedeutet dies, dass die von der Kamera erfassten Daten direkt im Kameragehäuse, sprich vor Ort, ausgewertet werden können. Größere externe Komponenten, wie zusätzliche Auswertungsprozessoren in Schaltschränken, sind nicht mehr notwendig. Das macht die Realisierung von Projekten wesentlich flexibler sowie kostengünstiger und reduziert zusätzlich den Energieverbrauch.
Auch zentrale Rechenzentren sind bei diesen Systemen weniger wichtig, was die Störanfälligkeit im Betrieb reduziert und den Einsatz auch ohne Anbindung an das Hochgeschwindigkeitsinternet erlaubt.

KI im Blick

Der zweite wesentliche Fortschritt für videobasierte Verkehrslösungen sind die Verbesserungen in der modernen Kameratechnik. Industrielle Kameras verfügen heutzutage über nahezu alle Fähigkeiten des menschlichen Auges, von der Farberkennung über das "Sehen" kleinster Details bis hin zu einem weiten Sichtfeld, das es ermöglicht, große Areale mit einer Vielzahl unterschiedlicher Verkehrsteilnehmer zu erfassen. Laserbasierte Systeme, so vorteilhaft sie in Bezug auf die Präzision auch sind, haben hier ihre Grenzen. Sie erkennen keine Farben und manchmal nur Konturen oder bestimmte Größen.

KI-basierte Kameras für die Verkehrsüberwachung haben fast die gleichen Fähigkeiten wie ein menschliches Auge

Der dritte bedeutende technologische Wandel ist auf den Trend zur Softwarisierung zurückzuführen: Mit einem leichten Zugang zu hochperformanter Hardware sind die Leistungsfähigkeit und die Art der Anwendungen von videobasierten Verkehrssystemen nicht mehr nur eine Frage der Hardware. Vielmehr kommt es in erster Linie auf die Software an, und bei videobasierten Systemen geht es dabei vor allem um intelligente Lösungen. Zur Übertragung der exzellenten visuellen Eigenschaften der Kamera in praktische Applikationen setzen moderne videobasierte Verkehrssysteme vor allem auf künstliche Intelligenz - und bahnen so den Weg für eine fortschrittliche KI-basierte Verkehrssteuerung. Eine Variante, wie diese intelligente Straßentechnologie heute umgesetzt wird, ist eine hybride Methode, d.h. die Kombination von Convolutional Neural Networks (CNNs) und mathematischen Modellen. Die CNNs können mit Bildmaterial trainiert werden und bieten bessere Leistungen als Algorithmen bei der Detektion und Identifikation. Sie sind differenzierter bei der Erkennung von Objekten und genauer bei deren Erfassung. Beispielsweise lassen sich CNNs nicht durch dicht beieinander fahrende Fahrzeuge oder starke Schatten irritieren, was bei herkömmlichen Verfahren ein Problem war und ist. Nachdem das neuronale Netz die Daten verarbeitet hat, werden Algorithmen eingesetzt, um die Fahrzeugbewegung mathematisch zu beschreiben.

Diese Softwarisierung in der Verkehrstechnik macht Systeme leichter optimierbar, nachhaltiger und skalierbarer. Zudem lassen sich neue As-a-Service-Geschäftsmodelle viel einfacher umsetzen.

Vielzahl von Applikationen möglich

Die technischen Fortschritte und der damit verbundene Einsatz der Kamera als eigenständiger Sensor führen zu einem breiten Spektrum von Anwendungsmöglichkeiten für die Verkehrstechnik. Dadurch geben videobasierte Verkehrssysteme einen maßgeblichen Impuls für ein effektiveres Verkehrsmanagement und vor allem eine höhere Verkehrssicherheit.

Intelligente, videobasierte Verkehrstechnik kann zur seitliche Klassifizierungen von Fahrzeugen genutzt werden
Intelligente, videobasierte Verkehrstechnik kann zur seitliche Klassifizierungen von Fahrzeugen genutzt werden

Zu den vielfältigen Anwendungen gehören Rotlichtüberwachung, Mautkontrolle, Überwachung von Busspuren, Achszählung, Erkennung von Umweltplaketten, Erfassung von Verstößen gegen die Straßenverkehrsordnung wie Telefonieren am Steuer und vieles mehr. Selbst sehr kleine Elektrofahrzeuge (EVs), wie z.B. E-Scooter, können von videobasierten Systemen detektiert werden, was bisherige technische Lösungen kaum gewährleisten konnten. Für sie waren beispielsweise die Nummernschilder dieser Fahrzeuge zu klein und die Bereiche, in denen sie fuhren, konnten nicht überwacht werden. Die erweiterten Erfassungsmöglichkeiten videobasierter Systeme sind vor allem auch ein großes Plus für den Schutz gefährdeter Verkehrsteilnehmer (VRUs) wie Radfahrer und Fußgänger.

Der Mehrwert videobasierter Systeme ist jedoch nicht auf die Verkehrsüberwachung beschränkt. Die Technologie kann auch für ein effektives Verkehrsmanagement von großem Nutzen sein. Von detaillierten Verkehrszählungen über die Aufzeichnung der Wetterbedingungen bis hin zu intelligenter Mobilität – das Anwendungsspektrum ist breit gefächert."
Tim Bissé Product Manager Traffic Technology

Die Verkehrsoptimierung könnte sich an der Anzahl bestimmter Fahrzeugtypen auf einer bestimmten Straße in einem bestimmten Zeitraum orientieren. So könnte beispielsweise die Nutzung von Busspuren in der Nacht überprüft werden und dieses Wissen in die Verkehrsplanung einfließen. Ein weiteres Anwendungsszenario wäre die Ampelphasensteuerung im Sinne einer intelligenten Infrastruktur – oder eines KI-Verkehrsmanagements – die eigenständig auf herannahende Fußgänger reagiert.

Um es auf den Punkt zu bringen: Mit videobasierten Systemen kann theoretisch alles, was zu sehen ist, analysiert und verwertet werden. Und das alles ist keine Sache einer fernen Zukunft! Komplettanbieter mit Know-how in Hardwaresensorik und Bildanalyse können schon heute neue Anwendungen im Bereich der videobasierten Verkehrsüberwachung schnell realisieren und zügig auf die Straße bringen – von der Planung über die Projektumsetzung bis zum Service. VITRONIC setzt die Technologie bereits für verkehrstechnische Applikationen wie Rotlichtüberwachung, VRU-Erkennung und Mautkontrolle ein.

Die Zukunft des Verkehrs

Derzeit setzen videobasierte Verkehrssysteme hauptsächlich auf Monotracking, da es äußerst schwierig ist, mehrere Sensoren und deren Daten miteinander zu verknüpfen. Dennoch könnte gerade diese Sensorfusion der Weg der Zukunft sein, insbesondere wenn Sensoren kombiniert werden, deren Stärken sich gegenseitig ergänzen. Demnach könnte die Reichweite des Radars durch die scharfe Sicht der Kamera komplettiert werden, was klassische Radarstörungen wie Ghosting vermeiden würde. Oder die genaue Messung des Lasers könnte die Detektionsfähigkeiten der Kamera erweitern. Die Möglichkeiten scheinen grenzenlos.

Was die videobasierte Verkehrstechnik an sich als Zukunftstechnologie so interessant macht, sind zwei Dinge:

Erstens, ihr Innovationspotenzial. Für Entwickler handelt es sich um eine erschwingliche Technologie mit vergleichsweise niedrigen Einstiegshürden, was zu kreativen Problemlösungen anregt. Das ist eine große Chance und macht die Lösungsklasse extrem zukunftsfähig.

Zweitens, die vergleichsweise geringen Investitionen, die für die Anschaffung und Implementierung erforderlich sind, verbunden mit einem daraus resultierenden schnelleren ROI. Dies ist vor allem für kleinere Kommunen relevant, in denen z.B. die Rotlichtüberwachung bisher nur schwer refinanzierbar war. Auch die Möglichkeit von As-a-Service-Modellen und die einfache Optimierung durch die Softwarisierung tragen zur Wirtschaftlichkeit der videobasierten Lösung bei.

Diese neue Erschwinglichkeit der Verkehrsüberwachung ermöglicht es mehr Ländern und Kommunen, sie zu nutzen, was wiederum eine umfassende Umsetzung der Verkehrswende einerseits und eine flächendeckende Erhöhung der Verkehrssicherheit andererseits begünstigt – und damit einen entscheidenden Beitrag zur Vision Zero leistet.

Fazit

In Kürze

  • Videobasierte Verkehrstechnologie hat ein breites Anwendungsspektrum, sowohl bei der Verkehrsüberwachung als auch beim Verkehrsmanagement
  • Videobasierte Verkehrssysteme sind im Vergleich zu anderen kosteneffizienter und flexibler, kostengünstiger zu implementieren und bieten zusätzliche Anwendungsbereiche
  • Aufgrund der niedrigen Einstiegshürden für Entwickler und der wachsenden technischen Möglichkeiten ist die Technologie äußerst nachhaltig und innovationsfördernd

Die videobasierte Verkehrstechnik ist ein entscheidender Schritt zur Optimierung des Verkehrsmanagements und zur Erhöhung der Verkehrssicherheit. Aufgrund ihrer Erschwinglichkeit, ihrer Anwendungsvielfalt und ihres Innovationspotenzials kann diese Technologie eine Schlüsselrolle bei der Verkehrswende einnehmen und dazu beitragen, den Verkehr zu transformieren und neue Verkehrsszenarien zu begleiten. Heutige Systeme verfügen über zahlreiche Applikationen, die durch Fachwissen in den Bereichen Hardwaresensorik und Bildverarbeitung schnell realisiert werden können.

Es gibt noch einige Herausforderungen, aber es werden bereits Ansätze verfolgt, um diese zu überwinden und die Einsatzmöglichkeiten von videobasierten und KI-gestützten Verkehrsmanagementsystemen und Lösungen zur Verkehrsüberwachung weiter auszubauen. Wohin die Reise gehen wird, ist noch nicht abzusehen. Aber auf jeden Fall stellen wir schon jetzt die Weichen für den Verkehr der Zukunft.

Erfahren Sie mehr

Blitzer, Rotlichtkameras, Objekterkennung und agile Geschwindigkeits­beschränkung schützen gefährdete Verkehrs­teilnehmer.
Lösungen

Verkehrs­technik

Innovative Lösungen für das Verkehrsmanagement der Zukunft
Tim Bissé

Tim Bissé

Produktmanager Traffic Technology
E-Mail
tim.bisse@vitronic.com
Telefon
+49 174 2081154
Mein Name ist Tim Bissé. Ich arbeite als Produktmanager für den Bereich Traffic Technology bei VITRONIC. Wir müssen den kompletten Verkehrsraum mit all seinen Teilnehmern im Blick haben, um innovative Lösungen zu gestalten.

Folgen Sie mir

Newsletter abonnieren
the machine vision people
Megatrends wie Globalisierung, Mobilität, Urbanisierung, Konnektivität und Gesundheitsbewusstsein erfordern Mut und Pioniergeist. Als Innovationstreiber befähigen wir unsere Partner, die Herausforderungen von morgen zu meistern: Wir gehen weiter, wo Andere stehenbleiben und bringen neue Ideen ins Hier und Jetzt.