TRR 28:  Cognitive Automobiles

• Subject Area: Computer Science, Systems and Electrical Engineering
• Term: from 2006 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 13634853

• Final Report Year: 2012

Final Report Abstract

Im Sonderforschungsbereich/Transregio "Kognitive Automobile" wurden Methoden der Informationsverarbeitung erforscht, die es Fahrzeugen erlauben, eine Fahraufgabe autonom zu lösen. Hierfür wurden Ansätze zur maschinellen Wahrnehmung der Fahrzeugumgebung und Fahrsituation entwickelt, die Automobilen ein wirklichkeitsnahes Lagebild der aktuellen Verkehrssituation zur Verfügung stellen. Basierend auf einem derartigen Lagebild wurden Fahrzeuge in die Lage versetzt, mit Rücksicht auf die vorgegebene Fahraufgabe selbstständig die möglichen Handlungsoptionen in komplexen Verkehrssituationen zu evaluieren und entsprechend sinnvolle und zielgerichtete Handlungen zu planen. Als langfristig relevante Zielsetzung sollen kognitive Automobile zum einen das eigene Verhalten erzeugen, aber zum anderen dieses Verhalten auch mit anderen Automobilen durch Kommunikation koordinieren, so dass bei weiterhin dezentraler Fahrzeugführung auch gemischter kooperativer Verkehr mit herkömmlichen Automobilen möglich ist. Der Sonderforschungsbereich konnte in seiner nur fünfjährigen Laufzeit ein - auch für Sonderforschungsbereiche ungewöhnlich hohes - internationales Renomee aufbauen. Dies äußert sich nicht nur in hochrangigen Publikationen, zahlreichen Preisen und Einladungen zu Keynote Vorträgen auf internationalen Fachkonferenzen, sondern nicht zuletzt im hohen Aufmerksamkeitsgrad der internationalen wissenschaftlichen Gemeinschaft und der Medien. Durch die erfolgreiche praktische Implementierung und Validierung der Verfahren in Experimentalfahrzeugen nimmt der Sonderforschungsbereich international eine anerkannte Spitzenposition ein. Letztere gipfelten im ersten Platz bei der internationalen Grand Cooperative Driving Challenge im Mai 2011 der äußerst erfolgreichen Teilnahme auf der ELROB 2010 mit den höchsten Grad an Autonomie (98%) und der kürzesten Zeit (allerdings nur ausserhalb der Wertung, da mit Sicherheitsfahrer) und der Auszeichnung als "ausgewählter Ort" im Wettbewerb der Bundesregierung "Deutschland, Land der Ideen".

Publications

• Adaptive Verhaltensentscheidung und Bahnplanung für kognitive Automobile. PhD thesis, Universität Karlsruhe (TH), Mai 2009
  Joachim Schröder
  
• Autonome Mobile Systeme 2009, Informatik Aktuell. Springer, 12 2009
  Rüdiger Dillmann, Jürgen Beyerer, Christoph Stiller, J. Marius Zöllner und Tobias Gindele (Hrsg.)
  
• Bayesian Occupancy Grid Filter for Dynamic Environments Using Prior Map Knowledge. In: IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Xi’an, China, 2009
  T. Gindele, S. Brechtel, J. Schröder und R. Dillmann
  
• Bayesian Occupancy Grid Filter for Dynamic Environments Using Prior Map Knowledge. In: IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Xi’an, China, 2009
  T. Gindele, S. Brechtel, J. Schröder und R. Dillmann
  
• Cognition and Emotion in Autonomous Cars. In: Proc. IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Xi’an, Shaanxi, China, 2009
  Sven Kraus, Matthias Althoff, Bernd Heißing und Martin Buss
  
• Continuous stereo self-calibration by camera parameter tracking. IEEE Transactions on Image Processing, 18(7):1536–1550, July 2009
  Thao Dang, Christian Hoffmann und Christoph Stiller
  
• Dynamic Bayesian Network Library - Ein C++ Framework für Berechnungen auf dynamischen Bayes’schen Netzen. In: 21. Fachgespräch Autonome Mobile Systeme, S. 233–240, Karlsruhe, 2009
  Ralf Kohlhaas, Ferdinand Szekeresch, Tobias Gindele und Rudiger Dillmann
  
• Efficient Keypoint Matching for Robot Vision using GPUs. In: Proc. 12th IEEE Int’l Conf. on Computer Vision, 5th IEEE Workshop on Embedded Computer Vision, Oct. 2009
  M. Schweitzer und H.-J. Wuensche
  
• Eine realzeitfähige Architektur zur Integration kognitiver Funktionen. Dissertation, Technische Universität München, München, 2009
  Matthias Goebl
  
• Kooperative Bewegungsplanung zur Unfallvermeidung im Straßenverkehr mit der Methode der elastischen Bänder. In: Rüdiger Dillmann, Jürgen Beyerer, Christoph Stiller, J. Marius Zöllner und Tobias Gindele (Hrsg.), Autonome Mobile Systeme, S. 193–200, Karlsruhe, December 2009. Springer
  Christian Frese, Thomas Batz und Jürgen Beyerer
  
• Probabilistisches Belegtheitsfilter zur Schätzung dynamischer Umgebungen unter Verwendung multipler Bewegungsmodelle. In: 21. Fachgespräch Autonome Mobile Systeme, S. 49–56, 2009
  Sebastian Brechtel, Tobias Gindele, Jan Vogelgesang und Rüdiger Dillmann
  
• Probabilistisches Belegtheitsfilter zur Schätzung dynamischer Umgebungen unter Verwendung multipler Bewegungsmodelle. In: 21. Fachgespräch Autonome Mobile Systeme, S. 49–56, 2009
  Sebastian Brechtel, Tobias Gindele, Jan Vogelgesang und Rüdiger Dillmann
  
• Team AnnieWAY’s Autonomous System for the DARPA Urban Challenge 2007. In: Martin Buehler, Karl Iagnemma und Sanjiv Singh (Hrsg.), The DARPA Urban Challenge – Autonomous Vehicles in City Traffic, volume 56 of Springer Tracts in Advanced Robotics, S. 359–391. Springer, 2009
  Sören Kammel, Julius Ziegler, Benjamin Pitzer, Moritz Werling, Tobias Gindele, Daniel Jagszent, Joachim Schröder, Michael Thuy, Matthias Goebl, Felix von Hundelshausen, Oliver Pink, Christian Frese und Christoph Stiller
  
• Transparente protokollierbare Kommunikation zwischen Funktionen kognitiver Systeme. Autonome Mobile Systeme 2009, S. 259–266, 2009
  Matthias Goebl und Georg Färber
  
• A Comparison of Algorithms for Planning Cooperative Motions of Cognitive Automobiles. Technischer Bericht IES-2010-06, Lehrstuhl für Interaktive Echtzeitsysteme, Karlsruher Institut für Technologie, 2010
  Christian Frese
  
• A Probabilistic Model for Estimating Driver Behaviors and Vehicle Trajectories in Traffic Environments. In: IEEE Int. Conf. on Intelligent Transportation Systems, Madeira, Portugal, 2010
  Tobias Gindele, Sebastian Brechtel und Rüdiger Dillmann
  
• A Probabilistic Model for Estimating Driver Behaviors and Vehicle Trajectories in Traffic Environments. In: IEEE Int. Conf. on Intelligent Transportation Systems, Madeira, Portugal, 2010
  Tobias Gindele, Sebastian Brechtel und Rüdiger Dillmann
  
• Altruistic Traffic Limits Computation in Wireless Broadcast Networks. In: Proceedings of the Third Internation Conference on Advances in Mesh Networks (MESH), S. 23–27, July 2010
  R. Nagel
  
• Automated Map Generation from Aerial Images for Precise Vehicle Localization. In: IEEE International Conference on Intelligent Transportation Systems, S. 1517–1522, Madeira, Portugal, September 2010
  Oliver Pink und Christoph Stiller
  
• Automated Map Generation from Aerial Images for Precise Vehicle Localization. In: Proc. IEEE Int. Conf. Intelligent Transportation Systems, S. 1517–1522, Madeira, Portugal, September 2010
  Oliver Pink und Christoph Stiller
  
• Automated Map Generation from Aerial Images for Precise Vehicle Localization. In: Proc. IEEE Int. Conf. Intelligent Transportation Systems, S. 1517–1522, Madeira, Portugal, September 2010
  Oliver Pink und Christoph Stiller
  
• Block-Matching Based Optical Flow Estimation with Reduced Search Space Based on Geometric Constraints. In: IEEE International Conference in Intelligent Transportation Systems, S. 1104– 1109, Madeira Island, Portugal, September 2010
  Bernd Kitt, Benjamin Ranft und Henning Lategahn
  
• Collaborative Automobiles. Intl. Conf. on Models of Information and Communication Systems, Rabat, Morocco, November 2010
  Christoph Stiller
  
• Collaborative Automobiles. Intl. Conf. on Models of Information and Communication Systems, Rabat, Morocco, November 2010
  Christoph Stiller
  
• Cooperative Motion Planning using Branch and Bound Methods. Technical Report IES-2009-13. In: Jürgen Beyerer und Marco Huber (Hrsg.), Proceedings of the 2009 Joint Workshop of Fraunhofer IOSB and Institute for Anthropomatics, Vision and Fusion Laboratory, S. 187–201. KIT Scientific Publishing, 2010
  Christian Frese
  
• Detection and Tracking of Independently Moving Objects in Urban Environments. In: IEEE International Conference in Intelligent Transportation Systems, S. 1396–1401, Madeira Island, Portugal, September 2010
  Bernd Kitt, Benjamin Ranft und Henning Lategahn
  
• Dichte Objektsegmentierung in Stereobildfolgen. Dissertation, Universität Karlsruhe (TH), Karlsruhe, 2010. Schriftenreihe Institut für Messund Regelungstechnik, Universitätsverlag Karlsruhe, Nr. 015
  Alexander Bachmann
  
• Efficient Large-Scale Stereo Matching. In: Asian Conference on Computer Vision, Queenstown, New Zealand, November 2010
  Andreas Geiger, Martin Roser und Raquel Urtasun
  
• Effiziente Approximation des Optischen Flusses für Über-Grund-Fahrzeuge. In: Tagungsband Forum Bildverarbeitung, KIT Scientific Publishing, Dez. 2010
  M. Schweitzer, A. Unterholzner und H.-J. Wuensche
  
• Effiziente, parallelisierte Berechnung von Bildkorrespondenzen für automotives Sehen. In: Tagungsband TÜV Süd, Sicherheit durch Fahrerassistenz, Apr. 2010
  M. Schweitzer und H.-J. Wuensche
  
• Ein neues Konzept zur Trajektorienplanung und -stabilisierung in zeitkritischen Verkehrsszenarien. PhD thesis, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2010
  M. Werling
  
• Einsatz von GPUs für automotives Sehen. In: Tagungsband VDI, Optische Technologien in der Fahrzeugtechnik, Apr. 2010
  M. Schweitzer und H.-J. Wuensche
  
• Fast Collision Checking for Intelligent Vehicle Motion Planning. In: Proc. IEEE Intelligent Vehicles Symposium, S. 518–522, San Diego, CA, USA (best paper award), June 2010
  Julius Ziegler und Christoph Stiller
  
• Fast Collision Checking for Intelligent Vehicle Motion Planning. In: Proc. IEEE Intelligent Vehicles Symposium, S. 518–522, San Diego, CA, USA (revceived best paper award), June 2010
  Julius Ziegler und Christoph Stiller
  
• Feature Matching in a Catadioptric and Perspective Image Pair using a Virtual Image Plane. In: 10th Workshop on Omnidirectional Vision, Camera Networks and Non-classical Cameras at Robotics: Science and Systems, 2010
  Miriam Schönbein
  
• Invariant Trajectory Tracking with a Full-size Autonomous Road Vehicle. IEEE Transactions on Robotics, S. 758–765, 2010
  M. Werling, L. Gröll und G. Bretthauer
  
• KI 2010: Advances in Artificial Intelligence, volume 6359 of Lecture Notes in Artificial Intelligence. Springer, 9 2010
  Rüdiger Dillmann, Jürgen Beyerer, Uwe D. Hanebeck und Tanja Schultz (Hrsg.)
  
• Low-Cost Sensors for Image based Measurement of 2D Velocity and Yaw Rate. In: Proc. IEEE Intelligent Vehicles Symposium, S. 658–662, San Diego, CA, USA, June 2010
  Malte Joos, Julius Ziegler und Christoph Stiller
  
• Low-Cost Sensors for Image based Measurement of 2D Velocity and Yaw Rate. In: Proc. IEEE Intelligent Vehicles Symposium, S. 658–662, San Diego, CA, USA, June 2010
  Malte Joos, Julius Ziegler und Christoph Stiller
  
• Manoeuvre Recognition and Prediction for Driver Assistance Systems using Hidden Markov Models and Modifiers. In: Proc. Int. Symp. Advanced Vehicle Control (AVEC 10), Loughborough, UK, 2010
  Sebastian Gnatzig, Michael Bammer, Sven Kraus und Bernd Heissing
  
• Mehrobjekt-Verfolgung mit dem PHD-Filter auf Basis von Radarmessungen. In: Gerd Scholl (Hrsg.), XXIV. Messtechnisches Symposium des Arbeitskreises der Hochschullehrer für Messtechnik e.V. (AHMT), S. 40–50, Aachen, 2010. Shaker Verlag
  Marco Kruse und Fernando Puente León
  
• Modeling Buffers with Data Refresh Semantics in Automotive Architectures. In: 10th International Conference on Embedded Software (EMSOFT), Scottsdale, Arizona, 2010
  Linh T.X. Phan, Reinhard Schneider, Samarjit Chakraborty und Insup Lee
  
• Moving on to Dynamic Environments: Visual Odometry using Feature Classification. In: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, S. 5551–5556, October 2010
  Bernd Kitt, Frank Moosmann und Christoph Stiller
  
• ObjectFlow: A Descriptor for Classifying Traffic Motion. In: IEEE Intelligent Vehicles Symposium, S. 287–293, June 2010
  Andreas Geiger und Bernd Kitt
  
• Optimal Trajectory Generation for Dynamic Street Scenarios in a Frenet Frame. In: IEEE International Conference on Robotics and Automation, Anchorage, Alaska, S. 987–993, 2010
  M. Werling, J. Ziegler, S. Kammel und S. Thrun
  
• Optimisation-based Identification of Situation Determined Cost Functions for the Implementation of a Human-like Driving Style in an Autonomous Car. In: Proc. Int. Symp. Advanced Vehicle Control (AVEC 10), Loughborough, UK, 2010
  Sven Kraus, Sebastian Albrecht, Marion Sobotka, Bernd Heißing und Michael Ulbrich
  
• Optimisation-based Identification of Situation Determined Cost Functions for the Implementation of a Human-like Driving Style in an Autonomous Car. In: Proc. Int. Symp. Advanced Vehicle Control (AVEC 10), Loughborough, UK, 2010
  Sven Kraus, Sebastian Albrecht, Marion Sobotka, Bernd Heißing und Michael Ulbrich
  
• Optimisation-based Identification of Situation Determined Cost Functions for the Implementation of a Human-like Driving Style in an Autonomous Car. In: Proc. Int. Symp. Advanced Vehicle Control (AVEC 10), Loughborough, UK, 2010
  Sven Kraus, Sebastian Albrecht, Marion Sobotka, Bernd Heißing und Michael Ulbrich
  
• Optimized Schedule Synthesis under Real-Time Constraints for the Dynamic Segment of FlexRay. In: 8th International Conference on Embedded and Ubiquitous Computing (EUC), Hong Kong SAR, China (Best Paper Award), 2010
  Reinhard Schneider, Unmesh Bordoloi, Dip Goswami und Samarjit Chakraborty
  
• Pedestrian classification based on multiscale information. In: Fernando Puente und Michael Heizmann (Hrsg.), Forum Bildverarbeitung, S. 119–130, Karlsruhe, 2010. KIT Scientific Publishing
  Vadim A. Frolov und Fernando Puente León
  
• Pedestrian detection based on maximally stable extremal regions. In: IEEE Intelligent Vehicles Symposium, San Diego, CA, 21-24 June 2010
  Vadim A. Frolov und Fernando Puente León
  
• Perception for Smart Cars & Traffic Safety Functions. Smart Vehicles, UNESCO workshop, Shenyang, China, October 2010
  Christoph Stiller
  
• Perception for Smart Cars & Traffic Safety Functions. Smart Vehicles, UNESCO workshop, Shenyang, China, October 2010
  Christoph Stiller
  
• Planning Cooperative Motions of Cognitive Automobiles Using Tree Search Algorithms. In: Rüdiger Dillmann, Jürgen Beyerer, Uwe D. Hanebeck und Tanja Schultz (Hrsg.), KI 2010: Advances in Artificial Intelligence, volume 6359 of Lecture Notes in Artificial Intelligence, S. 91–98. Springer, September 2010
  Christian Frese und Jürgen Beyerer
  
• Probabilistic Collision State Checker for Crowded Environments. In: IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2010
  D. Althoff, M. Althoff, D. Wollherr und M. Buss
  
• Reachability Analysis and its Application to the Safety Assessment of Autonomous Cars. PhD thesis, Technische Universität München
  M. Althoff
  
• Real-Time Visual Odometry for Ground Moving Robots using GPUs. In: Proc. Int’l Conf. on Computer Vision Theory and Applications, May 2010
  M. Schweitzer, A. Unterholzner und H.-J. Wuensche
  
• Recursive Importance Sampling for Efficient Grid-Based Occupancy Filtering in Dynamic Environments. In: IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, Anchorage, AL, USA, 2010
  Sebastian Brechtel, Tobias Gindele und Rüdiger Dillmann
  
• Recursive Importance Sampling for Efficient Grid-Based Occupancy Filtering in Dynamic Environments. In: IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, Anchorage, AL, USA, 2010
  Sebastian Brechtel, Tobias Gindele und Rüdiger Dillmann
  
• Safety Verification of Autonomous Vehicles for Coordinated Evasive Maneuvers. In: Proc. of the IEEE Intelligent Vehicles Symposium, 2010
  M. Althoff, D. Althoff, D. Wollherr und M. Buss
  
• Scene Segmentation from 3D Motion and Category-Specific Information. In: International Conference on Computer Vision Theory and Applications, CCIS 68, S. 175–187. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010
  Alexander Bachmann und Irina Lulcheva
  
• Stereo Vision and Color Image Evaluation for Combined Scene Segmentation and Detection of Traffic Participants. In IEEE Intelligent Vehicles Symposium - Ph.D. Dissertation Forum, 2010
  Philip Lenz
  
• The Effect of Vehicular Distance Distributions and Mobility on VANET Communications. In: IEEE Intelligent Vehicles Symposium (IV), S. 1190–1194, June 2010
  R. Nagel
  
• Trajektoriengenerierung und -stabilisierung in zeitkritischen Verkehrsszenarien. In: GMA-Fachausschuss 1.40: Theoretische Verfahren der Regelungstechnik, 2010
  M. Werling und L. Gröll
  
• Verteilte Multiobjekt-Multisensorfusion mit dem PHD-Filter. In: Fernando Puente León, Klaus-Dieter Sommer und Michael Heizmann (Hrsg.), Verteilte Messsysteme, S. 231–242, Karlsruhe, 2010. KIT Scientific Publishing
  Marco Kruse und Fernando Puente León
  
• Vision-Based Online-Calibration of Inertial Gaze Stabilization. In: Proc. IEEE Intelligent Vehicles Symposium, Jun. 2010
  A. Unterholzner, M. Rohland, M. Schweitzer und H.-J. Wuensche
  
• Visual Odometry based on Stereo Image Sequences with RANSAC-based Outlier Rejection Scheme. In: IEEE Intelligent Vehicles Symposium, S. 486–492, June 2010
  Bernd Kitt, Andreas Geiger und Henning Lategahn
  
• Advanced Object Tracking for a Marking Light Approach. In: International Symposium on Automotive Lighting, Darmstadt, Deutschland, September 2011
  Marko H. Hoerter, Robert Lutz und Christoph Stiller
  
• Advanced Object Tracking for a Marking Light Approach. In: International Symposium on Automotive Lighting, Darmstadt, Deutschland, September 2011
  Marko H. Hoerter, Robert Lutz und Christoph Stiller
  
• Connectivity Prediction in Mobile Vehicular Environments Backed By Digital Maps. In: I. Lorkovich (Hrsg.), Wireless Communication. INTECH Open Access Publisher, 2011
  R. Nagel und S. Morscher
  
• Situation Assessment and Trajectory Planning for AnnieWAY. In: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Workshop on Perception and Navigation for Autonomous Vehicles in Human Environment (invited keynote), San Francicso, USA, September 2011
  Christoph Stiller und Julius Ziegler
  
• Situation Assessment and Trajectory Planning for AnnieWAY. In: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, Workshop on Perception and Navigation for Autonomous Vehicles in Human Environment, San Francicso, USA, September 2011
  Christoph Stiller und Julius Ziegler
  
• Velodyne SLAM. In: IEEE Intelligent Vehicles Symposium, S. 393–398, Baden-Baden, Germany, June 2011
  Frank Moosmann und Christoph Stiller
  
• Velodyne SLAM. In: IEEE Intelligent Vehicles Symposium, S. 393–398, Baden-Baden, Germany, June 2011
  Frank Moosmann und Christoph Stiller