Environment Perception for Driver Assistance Systems Using Hierarchical Occupancy Grids

Die Zahl der im Straßenverkehr Verunglückten in Deutschland ist rückläufig. Die Fahrzeughersteller tragen ihren Teil zur Sicherheit im Straßenverkehr bei, indem sie Fahrern immer komplexere Fahrerassistenz- und Sicherheitssysteme anbieten, um sicher und entspannt ans Ziel zu kommen. Für moderne Fahrerassistenzsysteme ist eine zuverlässige und umfassende Umgebungserfassung unerlässlich. Um möglichst viele unterschiedliche Systeme mit einer gemeinsamen Umgebungserfassung bedienen zu können, ist es notwendig, dass diese eine möglichst sensorunabhängige, anwendungsübergreifende, konsistente und umfassende Repräsentation der Umgebung liefert. Belegungskarten ermöglichen die Analyse von Freiraum, die Fahrbahnverlaufsschätzung, die Detektion bewegter Objekte und die Selbstlokalisierung. In dieser Arbeit wird daher eine dreidimensionale Belegungskarte zur Umgebungsmodellierung für Fahrerassistenzsysteme eingesetzt. Um den effizienten Einsatz von dreidimensionalen Karten zu ermöglichen wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem sich der Detaillierungsgrad der Umgebungsmodellierung dynamisch und anwendungsgesteuert anpassen lässt. Um die Umgebungserfassung zu vervollständigen wird sowohl die rasterbasierte Selbstlokalisierung in zwei und drei Dimensionen als auch die Detektion und Verfolgung bewegter Objekte behandelt. Als weitere Anwendungen für die vorgeschlagene Umgebungsrepräsentation werden eine Laserscanner-basierte Höhenschätzung für Brücken und eine Parklückendetektion und -vermessung beschrieben und evaluiert.The number of casualties from road traffic is decreasing in Germany. Vehicle manufacturers contribute to safety by providing drivers with more and more complex driver assistance and safety systems, making driving safer and more relaxing. A reliable and comprehensive environment perception is essential for modern driver assistance systems. To support as many different applications as possible with a single environment representation, a sensor-independent and application-independent consistent environment representation must be applied. Occupancy grids enable free space analysis, road course estimation, detection of moving objects and self-localization among other things. Therefore, this thesis uses a three-dimensional occupancy grid to model the environment for driver assistance systems. To allow for an efficient application of three-dimensional occupancy grids, a dynamic method to control the occupancy grid detail level is proposed. The desired resolution is controlled by the applications. To complete the environment perception, a grid-based simultaneous self-localization and mapping approach for two and three dimensions as well as the detection and tracking of moving objects are described and evaluated. In addition, exemplary applications for the proposed environment representation are characterized and analyzed: lidar-based height estimation for bridges and parking spot detection and measuring