08
März
2018

Sanborn Map überlagert 3D-Realitätsraster mit High-Definition-Kartierungsdaten für autonomes Fahren

ContextCapture Center schafft eine 3D-Umgebung für die High-Definition-Stadtkarte des Unternehmens

Präzise Karten für selbstfahrende Autos

Sanborn Map Company, Inc. ist ein führender Anbieter von georäumlichen Lösungen und Technologie und hilft dabei, dem Konzept des selbstfahrenden Autos konkrete Gestalt zu verleihen, indem hochauflösende (High Definition) Karten erstellt werden, die von Testfahrsimulatoren für autonome Fahrzeuge verwendet werden. Sanborn arbeitete mit Automobilherstellern im Rahmen eines 100.000 Dollar-Projekts zusammen, das die Präzision der speziell angefertigten Karten demonstrierte.

Bild: Bentley
Chintana Herrin ist Product Marketing Manager im Bereich Reality Modeling bei Bentley Systems und beschäftigt sich vorwiegend mit Anwendungen in den Bereichen 3D-Photogrammetrie und Punktwolken. Sie ist für die Bentley Applikationen ContextCapture, Descartes und Pointools verantwortlich. Sie besitzt nahezu 20 Jahre Erfahrung im Marketing von Engineering-Software. Herrin bietet aktuellen und zukünftigen Anwendern von Bentley wertvolle Einblicke in die Vorteile, die die Technologien des Unternehmens ihren Organisationen verschafft. Bild: Bentley

Unter Einsatz von Schrägsichtluftbildern des Zielgebiets im Santa Clara County, Kalifornien, erstellte Sanborn ein 3D-Realitätsraster mit der ContextCapture Center Software von Bentley, das dann mit firmeneigenen High-Definition-Basiskartendaten mit einer absoluten Genauigkeit von 7 bis 10 cm überlagert wurde. Die Visualisierung der hochpräzisen High-Definition-Karte im Kontext einer hochauflösenden 3D-Stadtumgebung rief positive Resonanz bei den Automobilherstellern hervor, die eine Wiederholung der Demos auf interner Ebene und bei Besprechungen mit Verkehrsbehörden forderten. Dank der Bentley Anwendungen konnte Sanborn in kurzer Zeit 3D-Realitätsraster erstellen, für deren Erzeugung normalerweise der Einsatz von drei Modellierern für sechs Monate notwendig ist. Somit wurde die Technologie kostengünstiger und Sanborn konnte seinen Kunden einen einzigartigen Mehrwert bieten.

Sanborn Santa Clara HD-Maps. Bild Bentley

Sichere Testfahrtumgebung

Große Automobilhersteller wetteifern darum, Selbstfahrfunktionen anzubieten, die ihren Fahrzeugen in spezifischen Situationen wie beim Bremsen eine gewisse Autonomie verleihen, um drohende Kollisionen zu verhindern. Um das Ziel eines selbstfahrenden Autos zu verwirklichen, müssen die Hersteller beweisen, dass der sichere Betrieb ihrer Autos in allen Situationen gewährleistet ist. Nach Schätzungen der RAND Corporation müsste ein selbstfahrendes Auto bis zu 17 Milliarden Kilometer zurücklegen, um nachzuweisen, dass es 20 % sicherer ist als ein manuell gesteuertes Auto. Es wären tausend Testfahrzeuge notwendig, die 50 Jahre lang ununterbrochen 365 Tage im Jahr fahren, um diese Kilometeranzahl zu erreichen. Die Simulation der Testfahrt in einer virtuellen Umgebung würde dies in wenigen Stunden belegen.

Sharad V. Oberoi, Ph.D., Leiter IT und Software-Engineering, Sanborn Map, erklärt dazu: „Selbstfahrende Autos sind keine Zukunftsphantasie mehr. Alle großen Automobilhersteller haben bereits Funktionen für das autonome Fahren eingeführt oder stehen kurz davor – um dem Auto die Möglichkeit zu geben, in einem gewissen Rahmen selbst zu fahren. Durch das mit ContextCapture Center erstellte 3D-Raster konnte die Advanced Technology-Gruppe von Sanborn ihren Automobilpartnern die Qualität der High-Definition-Kartendaten demonstrieren, einschließlich der absoluten Präzision der realen Umgebung. Die automatisierte Erstellung von 3D-Modellen in der Größe von ganzen Städten mit ContextCapture Center ermöglichte es, das Projekt sehr viel schneller fertigzustellen, als dies je zuvor möglich gewesen wäre.“

Sanborn wurde 1866 gegründet und stellte ursprünglich Brandschutzkarten her. Das Unternehmen entwickelte sich mit dem sich wandelnden Markt für Bildgebungs- und Kartierungsdienstleistungen weiter und ist heute ein wichtiger Akteur auf dem Wachstumsmarkt für hochauflösende Karten. Die Advanced Technology-Gruppe von Sanborn hat eine eigene High-Definition- Kartierungstechnologie entwickelt, um standardisierte hochpräzise 3D-Basiskarten für selbstfahrende Fahrzeugmodelle und die relevanten Märkte zu erstellen. High-Definition-Karten enthalten detaillierte Informationen und präziser Darstellung der realen Umgebung, als in herkömmlichen Ressourcen wie GPS-Karten verfügbar sind. Im Vergleich zu den aktuellen Kartierungssystemen der Konkurrenz, welche die Position eines Autos mit einer Genauigkeit von einem Meter lokalisieren können, visualisieren hochauflösende Karten die Fahrzeugposition im Bereich von weniger als zehn Zentimetern.

Sanborn liefert präzisen wirklichkeitsnahen Kontext für hochauflösende Kartendaten durch die Erstellung von 3D-Realitätsmodellen der Umgebung, unter Nutzung seines Knowhows im Bereich Schrägsichtluftbilder, mobile und luftgestützte LiDAR Daten. Für die Bildverarbeitung verwendet das Unternehmen ContextCapture Center, die Realitätsmodellierungssoftware von Bentley für 3D-Modelle jeder Größe. ContextCapture Center erstellt das planungsfertige 3D-Realitätsraster, das mit den hochauflösenden Kartendaten von Sanborn überlagert wird, um die speziellen, kartenbasierten Datensätze zu erstellen, die Automobilhersteller für ihre virtuellen Umgebungen benötigen.

High Definition, Präzision, Auflösung

Für das Projekt des Automobilherstellers erfasste Sanborn Schrägsichtaufnahmen des Silicon Valley, u.a. Santa Clara, Sunnyvale (Bezirk Heritage), Palo Alto und Umgebung, um einen ausgedehnten Zielbereich für die Kartierung zu konstruieren. Die Schrägsichtbilder wurden in einem einzigen Multipass-Flugplan unter Einsatz von fünf Digitalkameras erfasst, um vier Schrägsichtaufnahmen und eine Senkrechtaufnahme (Nadir) zu erhalten. Diese Bilder wurden mit ContextCapture Center verarbeitet, um in kürzester Zeit 3D-Rastermodelle der komplexen Stadtumgebung des Santa Clara County anzufertigen. Die Software aerotriangulierte die Bilder automatisch, um die Position und Ausrichtung jedes Bildes zu identifizieren und dann die Bilder als hochpräzises georeferenziertes 3D-Realitätsraster zu rekonstruieren.

Bild Bentley
Sanborn Santa Clara HD-Maps. Bild Bentley

Das 3D-Realitätsraster lieferte einen präzisen wirklichkeitsnahen Kontext für die hochauflösenden Karten von Sanborn. Das 3D-Raster mit zahlreichen dicht gepackten Dreiecken, überlagerten Texturen und Rasterpunkten erstellte die detailgenauen Ansichten mit deutlichen Randschärfen und präziser Geometrie, die von den Automobilpartnern gefordert wurden. Dank Georeferenzierung konnten die genauen Standpunkte identifiziert werden, die sich mit den HD-Kartendaten (erfasst in einem absoluten XYZ Raum) überkreuzen. Das Projektteam überlagerte die 3D-Rasterdaten mit den hochauflösenden Kartendaten von Sanborn, um alle kritischen Informationen bereitzustellen, die ein autonomes Fahrzeug benötigt, um Straßen und Kreuzungen sicher zu befahren.
 
In Kombination mit den hochauflösenden Karten von Sanborn, die eine absolute Genauigkeit von sieben bis zehn Zentimetern aufweisen, lieferte das hochauflösende 3D-Raster ein detailgenaues Verzeichnis der physischen Anlagen für Verkehrswege wie Fahrbahnmarkierungen und Spurtrenner, Fahrbahnecken und -ränder sowie Verkehrszeichen und Beschilderung. Durch die Integration von umliegenden Gebäuden, die mit ContextCapture Center erstellt und unter Einsatz von Bentley Descartes feinbearbeitet wurden, konnte ein Realitätsmodell in Stadtgröße erstellt werden - für ein authentischeres Fahrerlebnis. Sowohl die HD-Karten als auch 3D-Raster wurden in Virtual Reality-Simulationstools für die Tests von autonomen Fahrzeugen integriert. Die Verwendung des FBX-Formats (Filmbox) garantierte einen nahtlosen Prozess.

Prüfung der Testgelände

Die High-Definition-Kartierungstechnologie ermöglichte es Sanborn, Datensätze für zahlreiche Umgebungen und Komplexitätsstufen bei den Tests für autonomes Fahren zu erstellen, u.a. Autobahnen, komplexe urbane Umgebungen und komplexe Parkbedingungen. Für einige Stadtabschnitte luden die Geo-Entwickler bei Sandborn das 3D-Raster in eine Webschnittstelle, sodass die Automobilpartner die Qualität der 3D-Realitätsansicht begutachten konnten. Sanborn entwickelte ebenfalls webbasierte Analysen, die von den Partnern zur Prüfung und Besprechung der Vektor- und Punktdaten verwendet wurden, die dem 3D-Realitätsraster überlagert wurden. Innerhalb der 3D-Benutzerschnittstelle war es möglich, Entfernungen, Volumen, Oberflächen und andere Parameter genau zu messen.

Die Präsentation der komplexen HD-Karten in einer 3D-Stadtumgebung lieferte den Kontext für hochpräzise Merkmale wie Fahrbahnen, Verkehrszeichen und Beschilderung sowie umliegende Gebäude. Das Projekt veranschaulichte das Intelligenzniveau im Straßenverkehr, das in einem 3D-Realitätsmodell erreicht werden kann. Bei der Untersuchung der virtuellen Landschaft im Rahmen der Tests für autonomes Fahren verwenden mehrere Automobilpartner die 3D-Demonstrationen von Sanborn auf interner Ebene sowie bei Besprechungen mit den Sachbearbeitern der Verkehrsbehörden.

Eine erschwingliche Ressource

Mit ContextCapture Center konnte Sanborn die qualitativ hochwertigen 3D-Realitätsraster schnell erstellen, die den Kontext für die hochauflösenden Kartendatensätze des Unternehmens lieferten. Dank der Realitätsmodellierungssoftware konnte die Modellierungszeit um bis zu sechs Monate verkürzt werden, da die Software einen Prozess, für dessen Abwicklung normalerweise drei 3D-Modellierer sechs Monate lang ununterbrochen arbeiten, automatisch durchführt. Bei Kosten von ca. USD 100.000 wäre dieser Ansatz sowohl für Sanborn als auch seine Automobilpartner zu teuer und zeitaufwändig gewesen.
Mit geringem Aufwand an Zeit und Mitteln präsentierte Sanborn hochauflösende Karten für autonomes Fahren und erhielt positive Rückmeldungen von den beteiligten Automobilherstellern. Mit einer ersten Sammlung von Schrägsichtaufnahmen befindet sich Sanborn in guter Position, um sein Angebot an hochauflösenden Karten für autonome Fahrzeuge - die als äußerst zukunftsträchtig gelten -zu erweitern. Zu den oft kolportierten Vorteilen selbstfahrender Autos zählen weniger Stress für Fahrer, mehr Mobilität für Personen ohne Führerschein und weniger Verkehrsstaus und Unfälle auf den Straßen. Angesichts dieser Möglichkeiten könnte die urheberrechtlich geschützte Technologie von Sanborn die Entwicklung eines lukrativen Markts unterstützen.

Weitere Informationen: www.bentley.com

Alle News im Monat: 03-2018