Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB Ausgangssituation
Das EDA geförderte Projekt (Laufzeit 2009-2011) mit Teilnehmern aus fünf Ländern (Italien, Niederlande, Polen, Tschechei, Deutschland) hat eine Software zur Fusion von verschiedensten Sensordaten zur Erhöhung des Situationsbewußtseins im urbanen Umfeld erarbeitet. Besonderer Fokus lag dabei auf der Einbeziehung von Kontextinformation und der Bewertung früherer Daten der Sensoren in die Gewichtung der einzelnen Sensordaten bei der Fusion. Das IOSB hat den Vergleich der Eingangs- und Ausgangsdaten des Systems jeweils gegenüber Grundwahrheitsdaten und die Bewertung des Leistungsfähigkeitsgewinns auf dieser Grundlage durchgeführt.
Aufgabe
Die Aufgabe in diesem Projekt bestand in der Bewertung der Leistungssteigerung des Systems durch Fusion homogener und heterogener Sensordaten gegenüber der Einzelsensorleistung.
Projektbeschreibung
Das DAFNE-System soll durch Fusion von homogener sowie heterogener Sensordaten das Situationsbewußtsein im urbanen Umfeld steigern. Die Schwierigkeit ein Situationsbewußtsein diesem Umfeld zu erhalten, liegt sowohl in den durch die Gebäude verursachten eingeschränkten Gesichtsfeldern der Sensoren, als auch in der großen Anzahl von sich bewegenden Objekten (Personen, Fahrzeuge) und der geringen Anzahl von tatsächlichen Bedrohungen. Das DAFNE-Projekt konzentrierte sich dabei besonders auf die Fragestellung wann die Information von unterschiedlichen Sensoren fusioniert und wann die Information zurückgewiesen werden muss unter Einbeziehung von Kontextinformation und der Bewertung der Sensorinformation aufgrund vorangegangener Beobachtungen.
Beispielszenario für das DAFNE-System
Zu diesem Zweck wurden Szenarien definiert, deren dynamischer Ablauf durch einen 3D-Simulator simuliert wurde. Die Ausgangdaten des Simulators wurden in das DAFNE-System als Einzelsensorbeobachtungen gefüttert. Der Vergleich dieser Einzelsensorbeobachtungen mit den durch den Simulator zur Verfügung gestellten Grundwahrheitsdaten ergab die Basisbewertung, an der sich die Fusionsergebnisse messen lassen mussten. Im zweiten Schritt wurde der fusionierte Output des DAFNE-Systems gegenüber den Grundwahrheitsdaten bewertet. Der Vergleich dieser beiden Bewertungen ergab die Bewertung der Leistungssteigerung des DAFNE-Systems gegenüber der Leistung der Einzelsensoren.
Prinzipielles Schema für die Bewertung des DAFNE-Systems
Im Zuge dieser Bewertung wurde ein früher erarbeitetes Schema zur Bewertung von Daten gegenüber Grundwahrheit erweitert und Kriterien für die Bewertung erarbeitet. Diese Kriterien decken zum einen den Bereich der fusionierten Daten, der sich mit den Einzelsensordaten vergleichen lässt, wie Position und Geschwindigkeit von Objekten, ab, als auch den Bereich von abgeleiteter Information, die in den Einzelsensoren nicht vorhanden ist, wie ‚ein Objekt stellt eine mögliche Bedrohung dar, da es unerlaubt vor dem Botschaftsgebäude parkt‘. Es konnte gezeigt werden, dass sich durch Einbeziehung von Kontextinformation die Falschalarmrate signifikant senken und die Detektionsrate sowie die Verlässlichkeit der Objektspuren signifikant steigern lässt.
Verringerung der Falschalarmrate (links) und Erhöhung der Detektionswahrscheinlichkeit (rechts) für verschiedene simulierte Szenarien