A stereophotogrammetric approach for driver assistance systems

Abstract

İlk araçtan günümüze en çok ilerleme kaydeden sektörlerden birinin de otomotiv sektörü olduğu herkes kabul edecektir. Özellikle bilgisayar ve dijital çağın getirdiği yenilik ve teknolojik avantajların pek çok alanda ortaya çıkan çarpıcı etkisi araç teknolojilerinde de etkin bir şekilde kendisini hissettirmektedir. Günümüz araç teknolojilerinin geldiği noktada öne çıkan yeni araç teknolojilerinden en önemlilerinin de araçlardaki sürüş güvenliğini arttırmaya yönelik güvenli sürüş destek sistemleri olduğunu görürüz.Bilindiği üzere trafiğe çıkan araç sayısı gün ve gün artmaktadır. Araç sayısındaki bu artış, diğer nedenlere ek olarak trafik kazalarının sayısını her geçen gün arttıran önemli bir neden olarak gösterilmektedir. Bu durum da herhangi birimizin dahil olabileceği bir trafik kazası riskini arttırmaktadır. Kazaları azaltacak önlemler olarak da, genellikle daha sağlam araçların tasarlanması, teknik açıdan kaza olasılıklarını azaltacak şekilde yolların tasarlanması, sürücülere yönelik hazırlanan kamu spotları gibi yöntemlerden faydalanılmaktadır. Halbuki, yol, araç, trafik gibi nedenlerden çok daha etkin olan bir diğer kaza sebebi sürücü hatalarıdır. Bu nedenle günümüzde en çok üzerinde durulması gereken konulardan biri de araçlarda sürücü hatalarını minimize edecek, sürüş güvenliğini arttıracak ve sürücüye daha fazla uyarı, hatta yardım sağlayacak, bunun da ötesinde sürüşü otomatikleştirecek sistemler olduğundan dünyada bu konu üzerine çok ciddi çalışmalar yapılmaktadır.Bu çalışmalar kapsamında hemen her otomotiv firması günümüz teknolojisinin avantajlarını kullanarak basit ve/veya kompleks değişik içerik ve amaca yönelik olarak çeşitli sürüş destek sistemleri geliştirmektedir.Bu tez çalışmasında, sensör olarak, RADAR (Radio Detecting And Ranging / Radyo ile Tespit Etme ve Mesafe Tayini) veya öteki ultrasonik sensörler yerine, yalnızca bir kamera çiftinden güç alan bir sürücü destek sistemi önerilmiştir. Proje, veriyi kamera çiftinden alan, dijital görüntü işleme desteği ile ilgili objeyi görüntüde bulan ve resim ölçmelerini gerçekleştiren, sonrasında da objenin araca göre üç boyutlu gerçek dünya koordinatlarını stereo fotogrametri tekniği ile hesaplayan bir sistem göstermektedir. Bu sayede, sistem yalnızca önündeki objeye ait noktalar için üç boyutlu koordinatlar üretir. Bu obje noktaları sayesinde, obje ile araç arası mesafe hesaplanır ve araç hızına göre belirli güvenli takip mesafesi ile kıyaslanır. Stereo fotogrametrik işleme yalnızca belirli sayıda nokta için yapılacağından, sistemin 3B nokta kalitesi ve performans bakımından verimli olduğu gözlemlenmektedir.

Anyone will agree with that one of the sectors is the automotive sector that has been showing great improvements since the first car put into the market. Great impact of innovations and technological advantages provided by computer technologies are being seen in the sector for last couple of decades. The most important usage of these high technologies are about safety and comfort of driving. Such systems are aiming vehicles, which are not crashing and comfortable ones.As it is well known fact, the amount of vehicles in the traffic always increases in great extents year by year. In addition to other causes of traffic collisions, this increase becomes an important factor for the rise in number of traffic accidents. This situation also increases the risk of traffic accident that one of us probably finds himself or herself involved in. The producers in the sector have been taking precautions and preventions to decrease the accident risks. Followings are some of those; designing of stable, solid, strong, able bodied, safe and secure vehicles, improving road conditions and secure road design, broadcasting public ads. Furthermore, in addition to designs of roads, vehicles and traffic, the most influencing factors are drivers' faults. Therefore, in that era of the automotive security systems, so many researches are going on and so many safety driving systems and support systems are being developed, improved, and produced to decrease the amount and the risk of traffic accidents caused by driver mistakes. Those systems provide aid, warning and even autonomous driving opportunities to reduce to minimize human effect.In this research and development area, plenty of automotive firms develop various driving safety systems and driver assistance systems for several purposes and in different contents and concepts by using today's technological opportunities offered.Here in this thesis project, suggested such a driver assistance system that can take benefit of cameras as the only sensors, rather than RADAR (Radio Detecting and Ranging) or other ultrasonic sensors. The project depends on a system that collects data through a pair of cameras, detects objects of interest and makes image measurements with the aid of digital image processing, then, calculates three dimensional real-world position of the interested object with respect to the vehicle, using stereo-photogrammetry technique. Therefore, the system produces 3D coordinates of the object ahead only. With the aid of these points of the object, the distance between the vehicle and the object ahead can be calculated and controlled with the safe following distance, according to speed of vehicle. As the stereo-photogrammetric processing will be handled for only limited number of points, the system is observed to be efficient in terms of 3D coordinate quality and performance.