Para­me­t­er­basierte Tex­turgen­er­i­er­ung und echtzeit­fähiges Ren­der­ing von nas­sen und trocken­en Straßen­ober­flächen in kam­era­basier­ten ADAS Tests

Masterarbeit von Tim Lobner

Betreuung: Sabrina Heppner M.Sc.

Abbildung 1: Die Erstellung der Texturen zum Rendering der Straßen erfolgen aufgrund der Zusammensetzung der Straße. Enlarge image
Abbildung 2: Unter anderem werden Texturen für Werte der Albedo, der Höhe, der Normalen und der Rauheit erstellt. Enlarge image
Abbildung 3: Bei steigendem Nässegrad wird die Reflexion spiegelnder und das Material wirkt dunkler. Enlarge image

Die Fahrerassistenzsysteme bei Automobilen mit maschineller Wahrnehmung (Advaced Driver Assistance Systems, kurz ADAS) werden kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert, um den wachsenden Sicherheitsanforderungen von Verbrauchern gerecht zu werden. ADAS werden in HiL-Simulatoren getestet, die unter anderem eine Szenenvisualisierung bereitstellen, welche von Sensoren für ADAS aufgenommen werden. 

Damit diese Tests aussagekräftig sind, müssen sowohl die Straßen an sich, als auch die Lichtreflexionen auf den Straßen realitätsnah gerendert/dargestellt werden. Straßen beinhalten verschiedene Objekte, die in ihrer Größe und in ihrem Material vor dem Bau der Straße festgelegt werden. Basierend auf der Zusammensetzung der Straße und den Witterungsbedingungen ändern sich die Reflexionseigenschaften der Straße. So wird die Reflexion von entgegenkommenden Scheinwerfen zunehmend spiegelnd, wenn die Straße nass wird.

Das erste Ziel dieser Arbeit ist es, ein Konzept zur Texturgenerierung für Straßendarstellung aus Parametern des Straßenbaus zu erarbeiten und prototypisch umzusetzen. Das zweite Ziel der Arbeit ist es, ein echtzeitfähiges Rendering einer Straße unter Verwendung der zuvor generierten Texturen und unter Betrachtung von trockenen bis nassen Witterungsbedingungen zu konzipieren und ebenfalls protoypisch zu implementieren. Für das echtzeitfähige Rendering ist das Deferred Shading zu verwenden.

Dafür sind zunächst die Grundlagen des Straßenbaus, sowie des physikbasierten Renderings zu recherchieren. Zusätzlich muss der Stand der Technik in der Texturgenerierung, wie auch für das gewählte Beleuchtungsmodell erschlossen werden. Darauf basierend sind Anforderungen an die Konzepte, Programme und Inhalte aufzustellen. Die Konzepte werden danach mit den Anforderungen erarbeitet und anschließend implementiert. Die Implementierung wird zum Schluss mit den erarbeiteten Anforderungen bewertet.