Forschungsprojekt AHEAD - Optimal adaptive headlights to improve environment perception for automated driving

Abstract

Aktuell existiert kein Echtzeit-Scheinwerfer-Simulator für Systeme mit über 100.000 Pixeln, und gängige Fahrsimulationen bieten nur grundlegende Lichtfunktionen, was die Forschung auf reale Systeme beschränkt. Die Entwicklung eines fortschrittlichen Simulationswerkzeugs eröffnet hohe Flexibilität für die Forschung und neue Möglichkeiten zur Entwicklung, Verifikation, Validierung und Sensorsimulation für Lichtverteilungen für das automatisierte Fahren. Das Projekt AHEAD fokussiert sich auf die Entwicklung eines umfassenden 3D-Umgebungsmodells, das Objektgeometrien und Materialeigenschaften vereint und damit die bestehenden HD-Karten erweitert. Dieser innovative Ansatz, insbesondere die Berücksichtigung von Reflexionsgraden beim Design von Lichtverteilungen, stellt ein wissenschaftliches Novum dar und wurde bisher in keinem anderen Projekt bearbeitet. Im AHEAD Projekt hat die TU Dortmund eine flexible hochfunktionale Rapid-Prototyping-Entwicklungsumgebung für hochauflösende Pixelscheinwerfer entwickelt, den Lichtsimulator „See the optimal Lighting“ (SOL), und evaluiert. Dabei wurden Echtzeit-Ansteuerungsalgorithmen für beliebige Pixel-Scheinwerfer mit einer Schnittstelle zu realen Scheinwerfern realisiert. Zusätzlich wurde eine Bewertung und Optimierung der Scheinwerferausleuchtung sowohl für den Menschen als auch die Maschine erstellt und wissenschaftlich ausgewertet. SOL wurde durch virtuelle Evaluationen und den Vergleich mit der Realität validiert, insbesondere im Hinblick auf die Objekterkennung mittels neuronaler Netze, welche in automatisierten Fahrzeugen zur Detektion von Objekten zum Einsatz kommen. Der Lichtsimulator kann für viele weitere wissenschaftliche Fragestellungen, Forschungsprojekte und den Aufbau eines neuen Experimentalsystems als Kernwerkzeug dienen. Auf die im Projekt entstandenen Ergebnisse wird in kommenden wissenschaftlichen Publikationen aufgebaut. Zudem erlaubt SOL die Weiterqualifizierung von Studierenden und Nachwuchsforscher*innen im Bereich der Lichttechnik. Datei-Upload durch TIB Currently, there is no real-time headlight simulator for systems with over 100,000 pixels, and common driving simulations only offer basic light functions, which limits research to real systems. The development of an advanced simulation tool opens up high flexibility for research and new possibilities for the development, verification, validation, and sensor simulation of light distributions for automated driving. The AHEAD project focuses on the development of a comprehensive 3D environment model that combines object geometries and material properties and thus extends the existing HD maps. This innovative approach, in particular the consideration of reflectance in the design of light distributions, represents a scientific novelty and has not yet been worked on in any other project. In the AHEAD project, TU Dortmund University has developed a flexible highly functional rapid prototyping development environment for high-resolution pixel headlights, the light simulator “See the optimal Lighting” (SOL). Real-time control algorithms were implemented for any pixel headlights with an interface to real headlights. In addition, an evaluation and optimization of headlight illumination for both humans and machines was created and scientifically evaluated. SOL was validated through virtual evaluations and comparison with reality, in particular with regard to the object detection of neural networks, which are used in automated vehicles to detect objects. SOL can serve as a core tool for many other scientific questions, research projects and the development of a new experimental system. Future scientific projects and publications will build on the results of the project AHEAD. SOL also allows students and young researchers to gain further qualifications, particularly in the field of lighting technology.