Nauwkeurige kaarten voor zelfrijdende auto’s

7 september 2018

Sanborn Map combineert HD-kaartdata met 3D reality mesh

The Sanborn Map Company draagt bij aan de ontwikkeling van zelfrijdende auto’s door kaarten met een hoge definitie te leveren voor simulatortests van autonome voertuigen. Het bedrijf werkte samen met autofabrikanten in een project om de precisie van de speciaal ontwikkelde HD-kaarten aan te tonen.

Door Chintana Herrin

De Santa Clara-regio in Californië was de basis voor diverse virtuele omgevingen voor autonome rijtests.

 

Op basis van schuine luchtfoto’s van de Santa Clara-regio in Californië, heeft Sanborn een 3D reality mesh geproduceerd met de ContextCapture Centersoftware van Bentley. Daarna is de mesh gecombineerd met de data van de HD-kaarten van Sanborn met een precisie van zeven tot tien centimeter. De visualisatie van de uiterst nauwkeurige HD-kaart in de context van een stedelijke 3D-omgeving met een hoge resolutie, leidde tot demonstratieverzoeken van autofabrikanten voor intern gebruik en voor contacten met overheidsinstanties. Dankzij de Bentley-software kon Sanborn snel de 3D reality meshes produceren die met klassieke methoden zes maanden werk van drie modellers zouden vereisen.

Virtuele ritten
De grote autofabrikanten zijn in de race om autonome rijfuncties te ontwikkelen voor specifieke situaties, zoals automatisch remmen om een dreigende botsing te voorkomen. Om het doel van de volledig zelfrijdende auto te bereiken, moeten de fabrikanten bewijzen dat hun auto veilig functioneert in alle situaties. De RAND Corporation schat dat een zelfrijdende auto meer dan 17 miljard km moet afleggen om te bewijzen dat hij twintig procent veiliger is dan een auto met een bestuurder. Duizend testauto’s zouden dus vijftig jaar elke dag non-stop moeten rijden om die afstand te bereiken. Het simuleren van de testritten in een virtuele omgeving kan het bewijs echter in enkele uren leveren. “Zelfrijdende auto’s zijn niet langer een futuristisch idee”, zegt Sharad Oberoi, directeur IT en software engineering van Sanborn Map. “De grote autofabrikanten hebben al zelfrijdende functies geïntroduceerd of brengen ze binnenkort op de markt. Dankzij de met ContextCapture Center geproduceerde 3D mesh, heeft het Advanced Technology-team van Sanborn de kwaliteit van de HD-kaartdata getoond aan de autofabrikanten, inclusief de absolute exactheid met de werkelijkheid. Door de productie van een 3D-model voor de hele stad te automatiseren met ContextCapture Center, verliep het project veel sneller dan voorheen mogelijk was.”

Details en nauwkeurigheid
Sanborn is in 1866 opgericht om brandverzekeringskaarten te produceren en evolueerde naar de markt voor imaging- en mappingservices. Het bedrijf loopt nu vooraan in de opkomende markt voor HD-kaarten. Het Advanced Technology-team van Sanborn heeft een eigen HD mapping-technologie ontwikkeld om gestandaardiseerde, uiterst nauwkeurige 3D-basiskaarten te leveren voor zelfrijdende voertuigen. In vergelijking met conventionele bronnen zoals GPS-kaarten, bevatten de HD-kaarten meer gedetailleerde en nauwkeurig met de werkelijkheid overeenstemmende data. De bestaande kaartsystemen lokaliseren een auto met een nauwkeurigheid van een meter, terwijl de HD-kaarten een auto positioneren met een precisie van minder dan tien centimeter. Sanborn biedt een nauwkeurige en realistische context voor de HD-kaarten door 3D reality-modellen van de omgeving te maken, dankzij de knowhow over schuine luchtfoto’s, LiDAR-data uit de lucht en mobiele (rijdende) LiDAR-data. 

Voor de beeldverwerking gebruikt het bedrijf ContextCapture Center; de reality modeling-software van Bentley voor 3D-modellen op elke schaal. Deze software levert gebruiksklare 3D reality mesh waarop Sanborn zijn HD-kaartdata projecteert om de specifieke datasets te creëren die de autofabrikanten nodig hebben voor hun virtuele testomgevingen.

De schuine luchtfoto’s werden verkregen door een multi-pass vlucht met vijf digitale camera’s waarvan vier voor schuine opnamen en één recht omlaag.

 

High definition
Voor het project van de autofabrikanten maakte Sanborn schuine luchtfoto’s in de Silicon Valley-regio, met onder meer Santa Clara, Sunnyvale (Heritage District) en Palo Alto, om een uitgebreid gebied in de kaart te verwerken. De schuine beelden werden verkregen door een multi-pass vlucht met vijf digitale camera’s voor vier schuine opnamen en één recht omlaag. Deze beelden zijn verwerkt met Context Capture Center om snel 3D reality meshes te maken van de complexe stedelijke omgeving van Santa Clara County. De software trianguleerde automatisch de luchtfoto’s om de positie en oriëntatie van elke foto te identificeren en reconstrueerde daarna de beelden tot een zeer nauwkeurige 3D reality mesh met georeferenties. De 3D reality mesh leverde een precieze, realistische context voor de HD-kaarten van Sanborn. 

Met een dicht netwerk van driehoeken, gedrapeerde texturen en snappunten bood de 3D mesh de precieze details, exacte randen en nauwkeurige geometrie die de autofabrikanten nodig hebben.

De georeferenties maakten het mogelijk om de exacte locaties te identificeren die aansloten op de HD-kaartdata van Sanborn (verzameld in een absolute XYZ-ruimte). Het projectteam legde de data van de Sanborn HD-kaart over de 3D mesh om de zelfrijdende auto’s alle noodzakelijke informatie te leveren voor een veilige navigatie op alle wegen en kruispunten. In combinatie met de HD-kaarten met een nauwkeurigheid van zeven tot tien centimeter, leverde de hoge resolutie van de 3D mesh een uiterst gedetailleerde inventaris van de fysieke wegelementen, zoals markeringen en afscheidingen van rijstroken, wegranden en trottoirbanden, verkeerslichten en bewegwijzering. De toevoeging van de omringende bebouwing, gegenereerd door ContextCapture Center en verbeterd met Bentley Descartes, leverde een waarheidsgetrouw model van de stad voor een meer levensechte rijervaring. De HD-kaarten en de 3D mesh werden geïntegreerd in realistische simulatiesystemen voor het testen van zelfrijdende voertuigen. Het gebruik van het FBX-formaat (Filmbox) zorgde voor een naadloos proces.

Test van de testomgeving
Dankzij de HD mapping-technologie kon Sanborn datasets maken van diverse meer of minder complexe omgevingen voor de autonome rijtests, inclusief snelwegen, complexe stedelijke situaties en ingewikkelde parkeerplaatsen. Voor sommige delen van de stad laadden de geospatiale engineers van Sanborn de 3D mesh in een webinterface, zodat de autofabrikanten de kwaliteit van de 3D-weergave konden bekijken. Sanborn ontwikkelde ook webgebaseerde analyses die de partners konden gebruiken om op de 3D reality mesh geplaatste vector- en puntgegevens te analyseren. In de 3D-weergave van de interface konden afstanden, volumes, oppervlakten en andere parameters nauwkeurig worden gemeten. De presentatie van de complexe HD-kaarten in een stedelijke 3D-omgeving leverde alle context, zoals rijstroken, verkeersborden, bewegwijzering en bebouwing, voor uiterst nauwkeurige rijfuncties. Het project toonde aan dat een hoog niveau rij-intelligentie kan worden bereikt in een 3D reality-model. Diverse autofabrikanten die de virtuele omgeving gebruiken voor rijtests zonder bestuurder, benutten de 3D-demonstraties van Sanborn ook intern en in vergaderingen met overheidsinstanties.

Hulpmiddelen
Met ContextCapture Center kon Sanborn snel een hoogwaardige 3D reality mesh produceren om context te geven aan de bestaande HD-kaarten van het bedrijf. De software voor de reality modeling bespaarde vele maanden modelleringswerk en voerde automatisch het werk uit dat voorheen zes maanden lang een team van drie 3D modellers vergde. Een klassieke aanpak, met een prijskaartje van ongeveer honderdduizend dollar, zou te arbeidsintensief en te duur zijn geweest voor Sanborn en de autofabrikanten. 

Met een bescheiden investering in tijd en middelen, heeft Sanborn HD-kaarten voor autonome rijtests kunnen leveren, met veel positieve reacties van de deelnemende autofabrikanten. Na de eerste collectie van schuine luchtfoto’s is het bedrijf nu klaar om zijn aanbod HD-kaarten voor de veelbelovende markt van autonome voertuigen uit te breiden. De zelfrijdende auto’s beloven talrijke voordelen, zoals minder stress voor bestuurders, meer mobiliteit voor niet-bestuurders en minder files en ongevallen op de wegen. Voor de technologie van Sanborn is de weg dus vrij naar een lucratieve en veelbelovende markt.

Comments are closed.