Künstliche Augen in Fahrt

Berlin. Man soll es nicht für möglich halten: Noch zu Beginn der 1990er Jahre baute Mercedes der S-Klasse Peilstäbe ein. Die Teile fuhren am hinteren Kotflügel als optische Orientierungshilfe aus, um dem Fahrer das Rangieren mit der ausufernden Karosse zu erleichtern. Angesichts der Hightech-Lösungen, die seitdem fürs Parken und alle möglichen Situationen ins Leben des Autofahrers Einzug gehalten haben, mutet diese mechanische Hilfestellung fast schon niedlich an.

Mittlerweile sind die Nachfolger der Peilstäbe, die Ultraschallsensoren, die als «Parkpiepser» ihren Dienst leisten, auch schon fast veraltet - sofern sie nicht an Kamerasysteme gekoppelt sind. Einparkhilfen mit Rückfahrkameras gibt es selbst schon für viele Kleinwagen. Eines der ersten Modelle, die mit einer Rückfahrkamera ausgeliefert wurden, war 2002 der Nissan Primera. In dem mittlerweile eingestellten Mittelklassefahrzeug lieferte das System dem Fahrer die Bilder noch in Schwarz-Weiß auf den Monitor.

Aber die Evolution ist unaufhaltsam: Als «natürliche Weiterentwicklung» sieht Nissan seinen Around View Monitor. 2007 gab die Technik ihren Einstand in der nur in Japan verkauften Großraumlimousine Elgrand. Damit war der japanische Hersteller im Vergleich zur Konkurrenz erneut früh dran, auch im Crossover EX der Submarke Infiniti wurde sie 2007 verbaut. Bei anderen Herstellern heißen die verfügbaren Systeme Surround View (BMW), 360°-Kamera (Mercedes) oder Area View (VW). Sie alle liefern dem Fahrer Bilder vom gesamten Fahrzeugumfeld, die beim Rangieren, Parken oder Einfädeln bei unübersichtlichen Straßenverhältnissen helfen sollen.

In der Regel werden die Informationen von vier oder fünf Kameras, die unauffällig am Fahrzeugheck, an der Front und den Seiten meist in der Nähe der Außenspiegel angebracht sind, in einer Rechnereinheit kombiniert. Durch sogenanntes Image-Stitching werden die Bilder überlagert, daraus können verschiedene Perspektiven des Fahrzeugs berechnet werden, erläutert der Zulieferer Continental. Möglich sind Seitenansichten und Draufsichten, die die Fahrzeughersteller oft mit «Bird's-Eye-View» bewerben - der Vogelperspektive.

Mittlerweile ist die virtuelle Vogelperspektive bis in die Kleinwagenklasse vorgedrungen. «Wir hatten bei der Markteinführung des Note 2013 im B-Segment das Alleinstellungsmerkmal», sagt Nissan-Sprecherin Ulrike vom Hau. BMWs Surround-View vom Zulieferer Valeo ist nach Angaben von Pressesprecherin Michaela Wiese überhaupt erst seit Juli 2013 verfügbar. Wie die 360-Grad-Überwachung die Segmente erobert, belegen zum Beispiel Ford und Mercedes. Der Hersteller aus Dearborn bietet das System im Pick-up F-150 an und die Stuttgarter Marke unter anderem in ihrem Van V-Klasse.

Wie sehr man aber auch experimentieren kann mit Videotechnik im Kfz-Bereich, hat jüngst Land Rover demonstriert. Die britische Marke kündigte für den nächsten Discovery eine «durchsichtige Motorhaube» an. Dabei liefern im Kühlergrill montierte Videolinsen im Head-up-Display ein Bild des Untergrunds direkt vor dem Fahrzeug - vor allem bei Geländefahrten über steile Kuppen, wenn vor der Haube oft nur noch der Himmel zu sehen ist, soll das Kamerasystem helfen. Auch seitliche Rückspiegel können der Videotechnik weichen, wie zum Beispiel VW mit dem Spritsparauto XL1, aber auch Tesla mit einer Studie des Model X schon belegten.

Doch künstliche Augen an Bord von Autos können noch weit mehr leisten: Sie beobachten den Fahrer, um ihn bei Müdigkeit zu warnen. Und ohne sie wären auch weitere moderne Assistenzsysteme zur Verkehrszeichenerkennung, der Spurhaltung, dem Notbremsen oder zur Warnung vor Kollisionen gar nicht denkbar. Nur mit den optischen Linsen werden Objekte wie Fahrzeuge und Fußgänger verlässlich erkannt und die notwendigen Informationen generiert. Zugrunde liegen spezielle Bildverarbeitungsalgorithmen, die beim Zulieferer Continental Mattias Zobel mitentwickelt: «Wir schaffen eine Modellvorstellung der Welt, die man mathematisch beschreiben kann. Diese Modelle matcht man mit der Welt da draußen», sagt der Experte.

Gängig sind derzeit sogenannte Monokameras. Zunächst brachte Conti eine Serienkamera für die Spurverlassenswarnung, die 2007 im BMW Fünfer in Serie ging und dann auch bei Audi eingebaut wurde. Die zweite Generation von 2009 konnte zusätzlich Verkehrszeichen erkennen sowie für einen Fernlichtassistenten genutzt werden, der per Videoauge Licht erkennt. Die Automatik blendet bei entgegenkommendem Verkehr ab oder lässt in der Stadt das Fernlicht ganz aus.

Monokameras mit nur einem Objektiv eignen sich für Notbremsassistenten allerdings nur bedingt, erläutert Bosch-Sprecher Stephan Kraus. Zwar wird die Monokamera zusammen mit Radarsensoren auch für adaptive Tempomaten, die den Abstand zum Vordermann halten, und Notbremsfunktionen genutzt. Zum Beispiel werden ein- oder ausscherende Fahrzeuge durch diese sogenannte Sensordatenfusion recht gut erkannt. «Nach unserer Ansicht ist eine Stereokamera für eine Notbremsfunktion vonnöten», schränkt Kraus aber ein.

Das sieht man beim Konkurrenten Continental, der eine Stereokamera seit gut einem Jahr in Serie anbietet, ähnlich: «Während die Monokamera Distanzen lediglich schätzt, kann die Stereokamera den Abstand zum Objekt sowie dessen Höhe über der Straße messen», heißt es in einer Mitteilung. Entwickler Zobel erläutert: «Durch den Versatz der Bilder wird räumliches Sehen möglich.» Und damit die exaktere Entfernungsmessung.

Die Bildverarbeitungsalgorithmen seien viel leistungsfähiger, die Fahrassistenten könnten durch das Zusammenspiel der beiden künstlichen Augen verfeinert werden. «Es können jetzt mehr Objekte erkannt werden - zum Beispiel Wechselverkehrszeichen bei der Verkehrszeichenerkennung», sagt Zobel. Auch Fußgänger, Fahrzeuge und Spuren könnten präziser erfasst werden. Da Videoaugen aber nicht unendlich weit sehen, werden auch Stereokameras ab gewissen Distanzen noch durch Radarsensoren ergänzt. «Die Kombination von Radar- und Videosignalen liefert noch bessere Informationen über das Fahrzeugumfeld als ein einzelner Sensor», sagt Bosch-Sprecher Kraus.

Noch sind Stereokameras nicht sehr weit verbreitet. Selbst Zulieferer Bosch hat sein Serienprodukt erst für Ende 2014 angekündigt. Umso größer ist die Bedeutung, die der Technik beigemessen wird: «Künftig werden im Euro NCAP Crashtest fünf Sterne nur noch bei vorhandener vorausschauender Notbremsfunktion vergeben», sagt Stephan Kraus. Und die ist ohne die wachsamen Kameralinsen nicht realisierbar. «Videosensoren sind eine noch recht junge, aber stark wachsende Technik», stellt er fest.

Während Kamera-Pionier Nissan die Technologie nach Auskunft von Sprecherin vom Hau noch nicht im Einsatz hat, wird die Stereokamera von Continental bei Mercedes derzeit für einen ganz anderen Zweck genutzt. «Bei der sogenannten Magic Body Control liefert sie Informationen über Unebenheiten in der Fahrbahn», erläutert Conti-Entwickler Zobel. Ein aktives Fahrwerk nutzt diese Daten und kann Karosseriebewegungen durch Wellen und Rillen in der Straße fast vollständig ausgleichen.

Und auch eine automobile Zukunftsmusik wäre ohne Videotechnik nicht denkbar: das autonome Fahren. «Kameras sind ein essenzieller Bestandteil, ohne sie wird es nicht funktionieren, nur sie können die Verkehrssituationen oder rote Ampeln lesen», sagt Zobel. Obwohl die Technik dem Autofahrer viel abnehmen kann, sieht der Entwickler keine Anzeichen dafür, dass der Fahrer durch den Siegeszug der künstlichen Augen entmündigt werden könnten. «Es sind Systeme, die den Fahrer unterstützen. Sie können besser handeln, als der Mensch selber in der Lage ist.» Zobel gibt ein Beispiel: Während der Fahrer noch in der Schrecksekunde verharre, habe der Pre-Crash-Assistent in betreffenden Situationen schon längst die Bremsen angelegt. (dpa/swi)