Raytracingbasierte Infrarotkamera-Simulation

Bachelor-/Masterarbeit: Raytracingbasierte Infrarotkamera-Simulation

Neben Sensoren zur Wahrnehmung des Fahrzeugumfeldes, gewinnen Sensoren im Fahrzeuginnenraum zunehmend an Bedeutung. Beispiele hierfür reichen von einer sensorbasierten Bestimmung der Sitzplatzbelegung bis hin zur Überwachung des Fahrers (z.B. hinsichtlich seiner Müdigkeit). Um unabhängig von der Beleuchtungssituation (Tag, Nacht, Tunnelfahrt, etc.) eine zuverlässige Wahrnehmung des Fahrzeuginnenraums zu ermöglichen, bietet sich der Einsatz von Infrarotkamerasystemen an. Durch ihre bildgebenden Eigenschaften liefern diese umfangreiche Informationen über den Zustand des Innenraums, sodass im Falle der Sitzplatzbelegungserkennung nicht nur der Status „belegt“ oder „nicht belegt“, sondern ebenso Insassenmerkmale wie Größe, Alter und Geschlecht denkbar sind. Diese zusätzlichen Informationen können wiederum die Basis für intelligentere Sicherheits- und Komfortfunktionen bilden.

Mit steigender Intelligenz und Vernetzung der Systeme wird auch die Entwicklung entsprechender Algorithmen und die funktionale Absicherung des entstehenden Gesamtsystems zunehmend komplexer. Um in diesem Bereich zukünftige Entwicklungen maßgeblich zu unterstützen, bietet sich der Einsatz von 3D-Simulationstechnik an. Diese erlaubt die Verifikation, Validierung und Optimierung durch effiziente und reproduzierbare Systemtests mittels virtueller Testfahrten.

Driver Monitoring System (Quelle: Continental https://www.conti-engineering.com/Navigation/Areas-Expertise/Interior-Electronic-Functions/HMI-Functions).

Driver Monitoring System (Quelle: Continental).

Vor diesem Hintergrund soll die Sensorsimulation des 3D-Simulationssystems VEROSIM um einen Ray-Tracing-basierte Infrarotkamera erweitert werden. Der Einsatz von Ray-Tracing Algorithmen soll hierbei nicht nur eine physikalisch korrekte Modellierung ermöglichen, sondern darüber hinaus auch die Skalierbarkeit der Simulation sicherstellen und Rechenzeiten reduzieren.

Aufgabenbeschreibung

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Infrarotkamera-Simulationsmodell entwickelt, implementiert und evaluiert werden. Hierbei sollen sowohl die Kenngrößen des Infrarotkamerasystems einschließlich möglicher aktiver Beleuchtungsquellen als auch die Einflüsse der Materialeigenschaften hinsichtlich Reflektanz oder Emission berücksichtigt werden. Die sich daraus ergebenden Teilaufgaben sind wie folgt:

  • Literaturrecherche zum Thema: Physikalische Modelle zur Beschreibung eines Infrarotkamerasystems.
  • Entwicklung eines geeigneten physikalischbasierten Simulationsmodells auf Basis von Raytracing Algorithmen.
  • Implementierung des Simulationsmodells in der Programmiersprache C++ als Plugin der Simulationssoftware VEROSIM.
  • Evaluation des implementierten Simulationsmodells anhand simulierter Testszenarien.

Stichworte: Fahrassistenzsystem, Automotive, Sensorsimulation, Infrarotkamera

Betreuer: Thieling

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