Unsichtbare Verkehrszeichen für selbstfahrende Autos
Die Bilderkennung selbstfahrender Autos lässt sich durch manipulierte Verkehrszeichen austricksen. Eine Lösung könnten bunte oder gar unsichtbare Schilder sein.
Connected-Wise-CEO Enes Karaaslan mit einem seiner Verkehrsschilder für selbstfahrende Autos.
(Bild: Daniel AJ Sokolov)
Ampeln und Verkehrszeichen sind dazu gedacht, menschlichen Verkehrsteilnehmern Informationen zu übermitteln. Für selbstfahrende Autos wird es lokale Funksignale geben. Es wäre aber sehr teuer, die vernetzten Sender an allen Straßen zu installieren. Daher schlägt Connected Wise, ein Startup aus Florida, separate Schilder für selbstfahrende Autos vor. Sie zeigen bunte geometrische Formen. Vielleicht taugen aber auch UV-reflektierende Folien, die für Menschen durchsichtig wären.
Grundsätzlich könnten selbstfahrende Autos durchaus herkömmliche Verkehrszeichen erkennen. Allerdings ist das nicht ungefährlich. Einerseits werden die Schilder oft leicht gedreht, was für menschliche Fahrer meist keine Herausforderung darstellt. Ein Computer könnte aber beispielsweise ein für die Querstraße gedachtes Stoppschild auf sich beziehen und unvermittelt anhalten, was Auffahrunfälle provozieren würde. Andererseits sind Bilderkennungsalgorithmen anfällig für böswillige Angriffe. Forscher haben Bilderkennungen mit manipulierten Schildern in die Irre geführt.
Auf dem Automated Vehicles Symposium in Orlando zeigt Connected Wise seinen Lösungsvorschlag: Schilder mit selbst entwickelten Mustern bunter Formen, die an LÜK-Kästen erinnern. Die Farben, Formen, Kontrastverhältnisse und deren jeweilige Verhältnisse zu einander sind Merkmale, die eine Bordkamera samt Erkennungsalgorithmus auswertet.
Extrem redundante Nummer
Das Ergebnis ist nicht die Anweisung wie zum Beispiel ein Tempolimit selbst, sondern eine kryptographisch gesicherte Kennzahl, die auf einen Eintrag in einer Datenbank verweist. Erst die Datenbank verrät dem Auto, was es zu tun oder lassen hat.
(Bild: Daniel AJ Sokolov)
Das hier gezeigte Beispielbild enthält ungefähr 150 solcher Merkmale. Laut Connected Wise reichen aber schon etwa zehn der zirka 150 Merkmale aus, um den Verweis auf den Datenbankeintrag zu entziffern. Damit funktioniert das System auch bei schlechter Erkennungsleistung, etwa bei verschmutzter Kameralinse, schlechten Lichtverhältnissen oder wenn ein Gutteil des Schildes verdeckt ist.
Die Datenbank und die kryptographischen Zertifikate muss sich das selbstfahrende Auto vorher aus dem Internet herunterladen. Das fällt nicht ins Gewicht, da diese zukünftigen Kraftfahrzeuge sowieso für eine Reihe von Anwendungen eine leistungsfähige Mobilfunkverbindung voraussetzen.
Flexible Anweisungen
Connected Wise schlägt vor, jeweils die aktuelle Datenbank für einen Umkreis von etwa drei Kilometern an Bord vorzuhalten. Das hat den Nebeneffekt, dass die Bedeutung des Schildes relativ kurzfristig geändert werden kann. Statt Verkehrszeichen auszutauschen würde es reichen, den Eintrag in der Datenbank zu bearbeiten.
Gleichzeitig könnten die Anweisungen wesentlich komplexer sein als es mit herkömmlichen Verkehrszeichen sinnvoll wäre. Außerdem erschwert die Datenbank Sabotage durch böswillige Zeitgenossen: Irgendein anderes Schild aufzustellen würde selten etwas bringen, weil es dazu in der lokalen Datenbank keinen passenden Eintrag gäbe.
UV-Folien statt sichtbarer Farben
Leider gibt es an vielen Orten schon jetzt einen Schilderwald, zusätzliche farbenfrohe Schilder für autonome Kraftfahrzeuge wären eher keine Ortsverschönerung. Connected Wise tüftelt daher bereits an einem Ersatz für seine bunten "Verkehrszeichen", bevor sie sich durchgesetzt haben, wie CEO Enes Karaaslan heise online verraten hat.
Sein Ansatz sind Klebefolien, die nur im ultravioletten Spektrum Licht reflektieren. Entfernt man aus der Bordkamera den UV-Filter, kann der Computer wiederum Farben, Formen und Muster auswerten, die für das menschliche Auge unsichtbar sind. Solche Folien könnten einfach über herkömmliche Verkehrszeichen oder andere Schilder geklebt werden, ohne deren Nutzen für menschliche Verkehrsteilnehmer zu beeinträchtigen.
Die Praxistauglichkeit solcher UV-Folien muss noch durch Tests unter Beweis gestellt werden. Und dann muss Connected Wise Straßenerhalter und Fahrzeugbauer von der Methode überzeugen.
Das Automated Vehicles Symposium ist die älteste und wohl wichtigste wissenschaftliche Tagung in Nordamerika zu autonomen Fahrzeugen und Verkehrssystemen. Die jährliche Veranstaltung erfreut sich regen Zulaufs, so dass für die Abwicklung inzwischen über 200 Freiwillige erforderlich sind. Veranstalter sind der Branchenverband AUVSI und das Transportation Research Board (TRB), eine Abteilung des Nationalen Forschungsrates der USA. (ds)
