Polarisationsfilter erhöht Erfolgsquote von automatisierten Verkehrskontrollen

Sony stellt blendfreie Bildsensoren vor

  • Der Sensor ermöglicht ein klares Bild, unabhängig von den Wetter- und Licht­verhältnissen. (Bildquelle: Sony)Der Sensor ermöglicht ein klares Bild, unabhängig von den Wetter- und Licht­verhältnissen. (Bildquelle: Sony)
  • Der Sensor ermöglicht ein klares Bild, unabhängig von den Wetter- und Licht­verhältnissen. (Bildquelle: Sony)
  • Zu den ersten industriellen Kameramodulen, die den Sensor mit Drahtgitter-Polarisationsfilter für ITS-Anwendungen verwenden, gehört die XCG-CP510. (Bildquelle: Sony)
  • Auf Brücken montierte Kameras bekommen oftmals den Fahrer nicht ins Bild. (Bildquelle: Sony)
  • Der Bildsensor integriert einen vierdirektionalen Drahtgitter-Polarisationsfilter unter der On-Chip-Linse der Kamera. (Bildquelle: Sony)

Die Handynutzung am Steuer zu ahnden, ist derzeit eine große Herausforderung für Strafverfolger weltweit. Auch beim flächendeckenden Einsatz von Kameraüberwachung ist die Verfolgungsquote oftmals gering, weil die Fahrer bei ungünstigen Wetterbedingungen oder aufgrund von Blendung nicht erkannt werden. Ein neuer Bildsensor mit Polarisationsfilter ermöglicht es nun, solche Einflussfaktoren einfach herauszurechnen, wodurch die Fahrer stets identifiziert werden und Verkehrsverstöße entsprechend geahndet werden können.

Am 1. Dezember letzten Jahres hat der australische Bundesstaat New South Wales (NSW) das weltweit erste Kameranetzwerk mit künst­licher Intelligenz eingeführt, das Fahrer, die ein Mobiltelefon verwenden, zuverlässig erfasst. Anlass waren die vielen tödlichen Verkehrsunfälle, an denen Fahrer mit Handy am Ohr beteiligt waren. So starben im Jahr 2018 genau 354 Menschen auf den Straßen von NSW und zum 1. Dezember 2019 lag die Zahl mit 329 auf dem gleichen Niveau wie im Jahr 2018.

Der Beitrag der Ablenkung durch Mobiltelefone bei Verkehrsunfällen wird jedoch aufgrund der schwierigen Beweislage unter­schätzt. Dies ist ein weltweites Problem. Dennoch schätzt die Weltgesundheitsorganisation, dass das Risiko eines Unfalls um das Vierfache steigt, wenn Mobiltelefone während der Fahrt benutzt werden.

Darüber hinaus ergab eine 2018 im Journal of Emergencies, Trauma and Shock veröffentlichte Auswertung von 4.907 Artikeln zum Thema, dass 44,7 Prozent der Verletzungen und Todesfälle im Straßenverkehr auf die Ablenkung durch Mobiltelefone zurückzuführen war. Die Autoren betonen auch hier, dass diese Studien (im Durchschnitt) „die tatsächliche Prävalenz von Verkehrsunfällen im Zusammenhang mit der Nutzung von Mobil­telefonen unterschätzen“.
Die Gesetzgeber haben das Problem mittlerweile erkannt, weshalb mehr als 30 Länder die Verwendung von Handys während der Fahrt verbieten. Einige davon verhängen erhebliche Bußgelder und sogar Gefängnisstrafen: Im Oman beispielsweise beträgt die Höchststrafe für die Handynutzung während der Fahrt bis zu 10 Tage Gefängnis und eine Geldstrafe von 300 OMR (ca. 714 Euro).

Kontrollen für die Behörden bisher kaum umsetzbar

Das Risiko erwischt zu werden, ist an vielen Orten jedoch gering, da es für die Polizei kostspielig ist und Kontrollen schwer zu automatisieren sind.

Insbesondere die Blendung durch die Frontscheibe verhindert, dass Kameras in das Auto hineinfotografieren können. Das wissen auch die Fahrer: Im Jahr 2018 wurde eine Umfrage aus Großbritannien veröffentlicht, in der 25 Prozent der Fahrer zugaben, das Handy am Steuer zu nutzen, obwohl ihnen die Risiken bekannt sind. Laut australischen Untersuchungen sendet einer von sechs Personen regelmäßig Textnachrichten während der Fahrt. Eine US-Studie ergab, dass 27 Prozent der amerikanischen Erwachsenen zugeben, während der Fahrt Textnachrichten zu lesen oder zu senden.

Wetterbedingungen beeinträchtigen die Bildqualität

Die ITS-Einführung (Intelligent Transporta­tion System) in New South Wales ist Teil einer Initiative, die die Zahl der Verkehrstoten und Verletzten bis 2021 um 30 Prozent verringern soll. Sie folgte auf einen sechsmonatigen Test, bei dem 100.000 Fahrer bei der verbotenen Nutzung eines Mobiltelefons am Steuer erwischt wurden.

Laut einer Pressemitteilung von New South Wales verwendet das System mehrere Kameras. Die zugehörigen Schwarzweiß-Video-/Pressebilder lassen vermuten, dass sich die Kameras, die die verbotene Nutzung des Mobiltelefons erfassen, auf einer Brücke über dem Fahrzeug befinden. Ein Infrarotblitz sorgt für „klare Bilder von vorbeifahrenden Fahrzeugen bei allen Verkehrs- und Wetterbedingungen“. Und obwohl es in den Video-/Pressebildern nicht ersichtlich ist (wohl aus Datenschutzgründen), werden zusätzliche ITS-Kameras verwendet, um das Nummernschild und den Fahrer zu erfassen.

Laut der Behörde von New South Wales sind die Überkopfbilder unabhängig von Wetter- und wechselnden Umgebungslicht-Bedingungen nutzbar – die Frontbilder allerdings nicht, was es erschwert, das Gesicht des Fahrers zu erfassen.

Die Auflösung wird wahrscheinlich HD oder höher sein; die Übertragung erfolgt über GigE, da es der in vielen Ländern am häufigsten verwendete Standard für ITS-Systeme ist, unter anderem weil eine genaue Synchronisation zwischen der an der Brücke montierten Kameras und den Frontkameras über IEEE1588-PTP (Precision Time Protocol) möglich ist. Einige Kameras, wie zum Beispiel die von Sony, können dabei heute als Master in einem PTP-System fungieren. Aus diesen Bildern wird mithilfe von KI-Software ermittelt, mit welcher Wahrscheinlichkeit eine verbotene Handynutzung angezeigt und zur Überprüfung an einen Bediensteten weitergeleitet wird. Eine mobile Version dieser Technik soll ebenfalls zum Einsatz kommen.

Blendung erschwert das Identifizieren des Fahrers

New South Wales hat die Geldbuße für die Handynutzung am Steuer auf 344 AUD (212 Euro) festgesetzt. In der Nähe von Schulen ist sie um ein Drittel höher. Allgemein erweisen sich Kameras in Verbindung mit erheblichen Bußgeldern und der Angst, erwischt zu werden, als eine sehr kosteneffektive Abschreckung: So zeigen die Daten der California Polytechnic State University, dass Rotlichtverstöße an Ampeln um ca. 60 Prozent zurückgehen, wenn eine Kamera vorhanden ist. Eine der Haupteinschränkungen bei solchen Systemen ist jedoch zu beweisen, wer gefahren ist.

Während sich die technischen Möglichkeiten der Kameras in den letzten Jahren erheblich verbessert haben – ANPR-Kameras (Automatische Nummernschilderkennung) können automatisch das Nummernschild, die Farbe, die Marke und den Fahrzeugtyp erfassen und diese dann mit Fahrzeug- und Strafregister-Datenbanken abgleichen –, ist die Blendung der Windschutzscheibe weiterhin ein erhebliches Problem. Das schränkt die Wirksamkeit des neuen Gesetzes somit ein.

In einem Tagungsbericht, den ein niederländisches Team auf der Pekinger Four Continents Conference 2013 zum Thema Straßenverkehrssicherheit vorgestellt hat, heißt es: „Aufgrund der Lichtverhältnisse, Blendung, Beschichtungen auf Autofenstern oder absichtlicher Behinderung kann die Erkennbarkeit des Gesichts des Fahrers auf einem Beweisfoto schwierig sein. Dies verringert die Verfolgungsquote der registrierten Verstöße. Auch die Bearbeitung von Widersprüchen, wenn der Halter nicht gefahren ist, erhöht den Arbeitsaufwand erheblich.“ Der Bericht hob auch hervor, dass die Analyse des Fotos arbeitsintensiv und kostspielig ist, das heißt die Behörden müssen mehr für die Bearbeitung ausgeben, als sie mit Bußgeldern einnehmen könnten.

Blendung: Ein Drittel der Fahrer in Baden-Württemberg wird nicht erkannt

Und während Daten über Strafverfolgungsraten nur selten veröffentlicht werden, meldet das Land Baden-Württemberg, dass ein Drittel der von seinen automatischen Kamerasystemen erfassten Fahrverstößen aufgrund der Unfähigkeit, den Fahrer zu identifizieren, nicht weiterverfolgt werden können – häufig aufgrund von Blendung.

Weitere von Blendung betroffene Bereiche umfassen die Überwachung von Carpool Lanes (Fahrspuren für Fahrgemeinschaften) sowie der Nutzung von Sicherheitsgurten und Kindersitzen. Die Durchsetzung dieser Vorschriften würde unzähligen jungen Menschen das Leben retten.

In jüngster Zeit wurden Gesetze in mehreren australischen Bundesstaaten, Bahrain, Kanada (alle Bundesstaaten außer Quebec), Zypern, England und Wales, Frankreich, Neuseeland, Südafrika, den Vereinigten Arabischen Emiraten und einigen US-Bundesstaaten erlassen, um Menschen vom Rauchen abzuhalten, wenn Kinder mit im Fahrzeug sind. Finnland, Griechenland, die Niederlande und Taiwan wollen sich dem anschließen, und ähnliche Vorschriften werden in Deutschland diskutiert.

Wie bei der Nutzung von Mobiltelefonen verhindert Blendung, dass Kameras durch die Windschutzscheibe hindurch fotografieren können. In Großbritannien, wo das Gesetz zum Rauchverbot in Fahrzeugen mit Minderjährigen seit vier Jahren in Kraft ist, belegt eine Statistik: Es wurde nur eine einzige Geldstrafe für den Verstoß gegen dieses Gesetz verhängt. Es mag sein, dass dieses Gesetz perfekt funktioniert, da niemand mehr raucht. Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass es für die Polizei zu viel Aufwand bedeutet, gegen diesen Verstoß vorzugehen. Die automatische Verfolgung mit Kameratechnik erweist sich als nicht wirtschaftlich, da Blendung eine ausreichend hohe Strafverfolgungsrate verhindert.

Neuer Bildsensor ermöglicht das Herausrechnen der Blendung

Im vergangenen Jahr führte Sony eine neue Klasse von Bildsensoren ein, die einen vierdirektionalen (0, 45, 90 und 135°) Drahtgitter-Polarisationsfilter unter der On-Chip-Linse der Kamera integriert. Jedem Pixel lässt sich ein Lichtwinkel zuweisen, der in einer 2x2-Berechnungseinheit bereitgestellt wird. Der Sensor gibt 5,07MP-Bilder (4 x 1,27MP-Bilder in jeder Ebene) mit 23 Bildern pro Sekunde aus. Mithilfe der Intensität jeder Ebene lässt sich die Richtung des Lichts und der Polarisationsgrad berechnen. Die Bilder lassen sich dann zusammensetzen, sodass ein klares Bild entsteht, das unabhängig von den Wetter- und Lichtverhältnissen zuverlässig verwendet werden kann.

Zu den ersten industriellen Kameramodulen, die diesen Sensor für ITS-Anwendungen verwenden, zählt die XCG-CP510 der Sony Europe Image Sensing Solutions Division. Sony hat außerdem ein Software-Entwicklungskit auf den Markt gebracht, um die Entwicklung dieses Sensortyps zu beschleunigen – mit einer Beispielanwendung, die Blendung in ITS-Anwendungen beseitigt. Dies verkürzt die Entwicklungszeit von ca. sechs bis 24 Monaten (je nach Anwendung und Entwicklungsteam) auf sechs bis 12 Wochen.

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Sony Image Sensing Solutions Europe
Quai de Dion Bouton 49 -51
92800 Puteaux
France

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