Können 3D-Hologramme im Auto Leben retten?
Neue Technologien können helfen, den Straßenverkehr sicherer zu machen. Forschende aus Großbritannien haben jetzt ein dreidimensionales Head-up-Display entwickelt: Ihre 3D-Hologramme enthüllen Autofahrerinnen und Autofahrern in Echtzeit auch Hindernisse, die sie durch die Windschutzscheibe nicht sehen können.
3D-Hologramme auf der Windschutzscheibe: Eine Augmented-Reality-Anwendung könnte die Sicherheit im Straßenverkehr verbessern.
Foto: University of Cambridge / Jana Skirnewskaja
Ein Tempolimit oder ein Navigationshinweis, der auf die Windschutzscheibe gespiegelt wird: Head-up-Displays (HUD) setzen Autofahrende über relevante Verkehrsinformationen ins Bild, ohne dass sie den Blick von der Straße aufs Armaturenbrett senken müssen. Jeder Fahrzeughersteller bietet schon heute Wagen mit solchen Systemen an, die den Straßenverkehr sicherer machen und die hohe Zahl der Verkehrstoten senken sollen. Weltweit sterben jedes Jahr über eine Million Menschen bei Verkehrsunfällen. Die Zahl der Verletzten ist noch um ein Vielfaches höher.
Jetzt haben Forschende der Universitäten Cambridge, Oxford und des University College London (UCL) ein neuartiges Head-up-Display entwickelt, das noch mehr kann: Es schaut durch Gegenstände in seiner Umgebung „hindurch“ und zeigt Autofahrerin oder Autofahrer einen potenziellen Gefahrenherd in Gestalt eines 3D-Hologramms. Dieses wird in Echtzeit ins Blickfeld projiziert und ist aus jedem Winkel zu erkennen. Die dreidimensionalen Darstellungen entsprechen den verdeckten Objekte in Größe und aktueller Entfernung.
Vorzüge von 3D-Hologrammen im Auto
Dagegen sind die zweidimensionalen Bilder von Head-up-Displays nur auf einem kleinen Teil der Windschutzscheibe zu sehen. Für Jana Skirnewskaja, eine der Autorinnen der Studie, besteht genau darin ein Risiko. Die Idee eines Head-up-Display sei es, dass es den Blick des Fahrenden oben hält, da schon ein Sekundenbruchteil, in dem sie oder er nicht auf die Straße schaut, ausreiche könne, um einen Unfall zu verursachen. „Bei zweidimensionalen Bildern, die nur auf einen kleinen Bereich der Windschutzscheibe projiziert werden, kann es aber doch passieren, dass der Fahrer das Bild betrachtet und nicht auf die Straße vor ihm“, so die Wissenschaftlerin des Department of Engineering in Cambridge.
Mit ihren Kolleginnen und Kollegen arbeitet sie seit einigen Jahren daran, diese Schwachstelle zu beheben. Dazu hat das Team ein Augmented-Reality-Punktwolken-Videoprojektions-System entwickelt, das Daten eines 3D-Scanners mit LiDAR-Daten kombiniert. LiDAR ist die Abkürzung für „Light Detection and Ranging“. Das System nutzt eine gepulste Lichtquelle, um ein Objekt zu beleuchten. Die reflektierten Lichtimpulse werden gemessen und daraus die Distanz des Objektes von der Lichtquelle berechnet – mit Hilfe von bis zu 400.000 Datenpunkten pro Objekt.
Von der LiDAR-Punktwolke zum 3D-Hologramm
Die Forscherinnen und Forscher testeten ihre Entwicklung an einer Straße auf Campus des University College London, der Malet Street. Die Informationen aus der LiDAR-Punktwolke wandelten sie mit einem 3D-Laserscanner in Hologramme um. Diesen Scan beschleunigten sie so, dass die 3D-Hologramme in Echtzeit erstellt und projiziert werden konnten – mit veränderlichen, dynamischen Informationen, die der jeweiligen Verkehrssituation entsprechen.
Die gesammelten Daten könnten geteilt und in der Cloud gespeichert werden, sodass alle vorbeifahrenden Autofahrerinnen und Autofahrer darauf zugreifen könnten, sagt Jana Skirnewskaja: „Es ist wie eine ausgefeiltere Version der Navigations-Apps, die wir jeden Tag benutzen, um Verkehrsinformationen in Echtzeit zu erhalten. Auf diese Weise ist das System dynamisch und kann sich an veränderte Bedingungen anpassen, wenn sich Gefahren oder Hindernisse auf oder neben der Straße bewegen.“
Team hofft auf Straßentests in 2024
Allerdings: Um das neuartige System von 3D-Hologrammen für die Verkehrssicherheit fit für die Anwendung zu machen, hält das Team um Jana Skirnewskaja eine Reduktion der enormen Datenmengen für notwendig. Schließlich sei es eine große Herausforderung, die Datenmengen in Echtzeit zu scannen, zu extrahieren und schließlich zu projizieren – und erforderlich sei es zu diesem Zweck auch nicht, meint Skirnewskaja: „Schon mit 100 Datenpunkten können wir wissen, was das Objekt ist und wie groß es ist. Wir müssen gerade genug Informationen bekommen, damit die Fahrerin oder der Fahrer weiß, was um ihn herum ist.“
Derzeit arbeitet das Forschungsteam in Großbritannien mit Google zusammen, um die Technologie so zu entwickeln, dass sie in echten Autos getestet werden kann. Die Fachleute hoffen, im Jahr 2024 Straßentests auf öffentlichen oder privaten Straßen durchführen zu können. Dann könnte sich auch zeigen, ob das gelingt, was die Forschenden mit ihren 3D-Hologrammen für Menschen hinterm Steuer erreichen wollen: ihnen aktuelle, sicherheitsrelevante Informationen zu vermitteln, ohne sie zu überwältigen oder abzulenken. Wenn das passiere, funktioniere das System nicht, sagt Jana Skirnewskaja: „Wir wollen etwas, das Autofahrerinnen und Autofahrern nützt und das die Sicherheit für alle im Straßenverkehr verbessert, auch für die, die mit dem Rad oder zu Fuß unterwegs sind.“
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