Czy wiesz, że system rozpoznawania znaków drogowych (TSR – Traffic Sign Recognition) to jeden z najważniejszych, ale i najpotrzebniejszych elementów nowoczesnych systemów wspomagania kierowcy (ADAS)? Nie wynika to z niczego – umożliwia bowiem automatyczne odczytywanie znaków umieszczonych przy drodze przez procesor Twojego auta – takich jak ograniczenia prędkości, zakazy wyprzedzania czy znaki ostrzegawcze. To bardzo zaawansowany system dzięki zastosowaniu kamer oraz zaawansowanych algorytmów analizy obrazu, który sam naprawdę może pomóc, nie jest jednak zamiennikiem dobrego kierowcy i odpowiedzialnej jazdy. Dlaczego? Tego dowiesz się z naszego artykułu – zapraszamy więc do dalszej lektury!

Z artykułu dowiesz się:

• Czym jest i jak działa system rozpoznawania znaków drogowych?
• CO TO asystent znaków drogowych? 
• JAK DZIAŁA asystent znaków drogowych? 
• Plusy i minusy – czy inteligentne systemy wspomagania jazdy są aż tak inteligentne?
• Nowoczesne funkcje w autach – w jakich samochodach są najbardziej zaawansowane?
• Wyciągnijmy wnioski! Czy system rozpoznawania znaków drogowych MA sens?
• Podsumowanie – Traffic Sign Recognition na pomoc bezpieczeństwu jazdy!

Czym jest i jak działa system rozpoznawania znaków drogowych?

Zacznijmy od oczywistości – producenci pojazdów, w czasach lawinowo rosnącej liczby wypadków drogowych, coraz większy nacisk kładą na technologie zwiększające bezpieczeństwo ruchu drogowego. Fakt ten nie powinien nas oczywiście dziwić, w końcu zmniejszenie liczby zgonów wskutek wypadków musi być zawsze priorytetem. Podejście to widać jak na dłoni np. po asystencie rozpoznawania znaków drogowych (Traffic Sign Recognition – TSR). Przyjrzyjmy się mu nieco bliżej.

CO TO asystent znaków drogowych? 

TSR (Traffic Sign Recognition) jest obecnie szeroko rozpowszechnionym standardem w wielu nowych samochodach, początki tej technologii nie są jednak tak bliskie, jak mogłoby się wydawać – sięgają tak naprawdę końca pierwszej dekady XXI wieku. To właśnie wtedy, a dokładniej w 2008 roku, pojawiły się najpierw (ku uciesze budżetowej grupy klientów) w modelu Opel Insignia, a niedługo później w BMW serii 7 oraz Mercedesie-Benz klasy S. Oczywiście ówczesnej funkcjonalności można było wiele zarzucić; przede wszystkim początkowo funkcję definicji znaków oparto wyłącznie na ograniczeniach prędkości i okrągłym kształcie znaków. 

Współczesny system rozpoznawania znaków drogowych to już bardzo, ale to bardzo zaawansowany moduł, będący częścią szerszego zestawu funkcji ADAS (Advanced Driver Assistance Systems). Zadaniem tego rozbudowanego asystenta znaków drogowych jest automatyczne odczytywanie i interpretacja znaków umieszczonych przy drodze: ograniczeń prędkości, zakazów wyprzedzania, znaków ostrzegawczych czy końca obowiązywania danych przepisów. Informacje zebrane i przeanalizowane przez samochód są następnie wyświetlane na jednym z ekranów lub w projekcji head-up display, często w czasie rzeczywistym. Dodatkowo, dane z TSR mogą być przekazywane do innych systemów, takich jak adaptacyjny tempomat czy inteligentny ogranicznik prędkości.

• Korzystając z okazji – czy wiesz, że nowoczesne systemy wspomagania kierowcy naprawdę poprawiają Twoje drogowe bezpieczeństwo? Wyjaśniliśmy to bardzo dokładnie w artykule: nowoczesne systemy wspomagania kierowcy – czy zwiększają bezpieczeństwo na drodze? Zapraszamy do czytania!

JAK DZIAŁA asystent znaków drogowych? 

Działanie systemu rozpoznawania znaków jest bardzo skomplikowane i opiera się na precyzyjnym połączeniu pracy kilku podzespołów. Działa on na podstawie obrazu rejestrowanego przez przednią kamerę (lub kamery), najczęściej zamontowaną za lusterkiem wstecznym, skierowaną na drogę przed pojazdem, która to w trybie ciągłym rejestruje dane wideo, później przetwarzane przez specjalistyczne algorytmy komputerowego rozpoznawania obrazu. Analizują one obraz (bardzo precyzyjnie) pod kątem kształtu, koloru i treści – aspektów, które mogą wspomóc procesor w odczytaniu prawidłowych wartości znajdujących się na znaku. Stosowane są różne metody rozpoznawania, w tym (zależnie od specyfiki konkretnego systemu) technikę filtracji koloru, proces wykrywania charakterystycznych kształtów – okręgów, trójkątów, prostokątów, jak i system uczenia maszynowego. 

Najnowszym rozwiązaniem są systemy oparte na głębokich sieciach neuronowych (Convolutional Neural Networks – CNNs) uczą się rozpoznawać znaki z coraz większą dokładnością, niezależnie od kąta, oświetlenia czy zabrudzeń. Podobną charakterystykę mają RNNs – Recurrent Neural Networks.

Wyzwań jest jednak sporo. Na poprawność wskazań wpływa m.in. zmienność oświetlenia (np. silne światło słoneczne, jazda nocą), częściowe zasłonięcie znaków przez inne pojazdy, graffiti, zabrudzenia bądź uszkodzenia. Wynika to z tego, że w praktyce asystent znaków drogowych musi nie dość, że wykryć znak (zobaczyć go na drodze), to także go zweryfikować i wyodrębnić z jak największą precyzją jego realne wskazania. To dalej nie wszystko – pojazdy poruszające się między krajami – jak Irlandia i Irlandia Północna – muszą rozpoznawać dwie zupełnie różne jednostki (km/h vs. mph). To już wymaga inteligentnego dostosowania jednostek i interpretacji w zależności od regionu!

• Ciekawostką z branży automotive z całkiem niedawna jest z całą pewnością Sztuczna Inteligencja (SI), która to na dobre zawitała do komputerów pokładowych wielu producentów. Zagadnienie to poruszyliśmy bardzo dokładnie w artykule: ChatGPT w samochodach. Koniecznie go przeczytaj!

Plusy i minusy – czy inteligentne systemy wspomagania jazdy są aż tak inteligentne?

Jak każda technologia – ma i lepsze, i nieco słabsze strony. Podobnie rzecz ma się z działaniem systemu rozpoznawania znaków. Choć z założenia mają poprawiać bezpieczeństwo i odciążać kierowcę z obowiązku ciągłego śledzenia oznakowania drogowego, w praktyce mogą zawodzić. Rozłóżmy więc ten system na czynniki pierwsze.

ZALETY

• Zwiększenie bezpieczeństwa na drodze
• Wsparcie dla kierowcy w nieznanym terenie
• Integracja z innymi systemami ADAS
• Redukcja ryzyka przekroczenia prędkości
• Ograniczenie zmęczenia kierowcy
• Adaptacja do lokalnych przepisów i warunków

• Zwiększenie bezpieczeństwa na drodze. Największą zaletą inteligentnych systemów wspomagania jazdy jest ich wpływ na poprawę bezpieczeństwa ruchu drogowego. Kierowca, który otrzymuje w czasie rzeczywistym informację o ograniczeniach prędkości, zakazach wyprzedzania czy innych istotnych znakach, ma większe szanse na podjęcie odpowiedzialnej i odpowiedniej decyzji oraz uniknięcia mandatu, kolizji czy niebezpiecznej sytuacji.
• Wsparcie dla kierowcy w nieznanym terenie. O tej korzyści rzadko się o tym mówi. TSR okazuje się wyjątkowo przydatny podczas jazdy po nieznanych obszarach, w których kierowca nie podróżował nigdy wcześniej – np. na zagranicznych wakacjach, w nowym mieście czy na rzadko uczęszczanych trasach. Informacje pobrane przez system trafiają bezpośrednio na Twój ekran, często w formie graficznej, zwiększają poczucie kontroli i pewności za kierownicą.
• Redukcja ryzyka przekroczenia prędkości. Kierowca, z uwagi na ciągłe monitorowanie znaków drogowych i prezentowanie aktualnych ograniczeń prędkości na desce rozdzielczej, rzadziej naraża się na przypadkowe przekroczenia prędkości. To zaleta szczególnie istotna w miejscach, gdzie znaki są rzadko rozmieszczone lub ukryte. System może również ostrzec o nagłej zmianie limitu, np. przy wjeździe do obszaru zabudowanego, co znacząco ogranicza ryzyko utraty prawa jazdy lub mandatów pochodzących z odcinkowych pomiarów prędkości.
• Ograniczenie zmęczenia kierowcy. W długiej trasie lub podczas jazdy w trudnych warunkach pogodowych (deszcz, mgła, noc) TSR odciąża kierowcę, przejmuje od niego część obowiązków polegających stricte na percepcji. Nie musisz wytężać wzroku ponad miarę i wypatrywać znaków, które mogą być zabrudzone, pochylone lub nieczytelne otrzymasz od asystenta znaków drogowych klarowny komunikat bezpośrednio na ekranie bądź w polu widzenia HUD.
• Adaptacja do lokalnych przepisów i warunków. Zaawansowane systemy TSR „widzą” różnice w oznakowaniu w zależności od kraju czy regionu. Reagują np. na różne jednostki prędkości (km/h vs mph), kolorystykę znaków czy specyficzne tablice ostrzegawcze i dlatego (głównie w połączeniu z danymi GPS i cyfrowymi mapami) system może wspomóc kierowcę w bezpiecznym przystosowaniu swojego stylu jazdy do lokalnych warunków drogowych.

WADY

• Ograniczona skuteczność w trudnych warunkach atmosferycznych
• Problemy z odczytem nietypowych lub uszkodzonych znaków
• Możliwość błędnych interpretacji i fałszywych alarmów
• Różnice regionalne i brak pełnej standaryzacji
• Zbytnie poleganie kierowcy na systemie

• Ograniczona skuteczność w trudnych warunkach atmosferycznych. Kamery odpowiedzialne za odczytywanie znaków drogowych działają optycznie, czyli tak, jak nasz wzrok, więc ich skuteczność znacząco spada w czasie deszczu, śniegu, mgły czy przy silnym nasłonecznieniu. Czyli wtedy, kiedy i my – ludzie – mamy problem z odczytaniem znaków. Czujniki mogą wówczas nie dostrzec znaku lub nie rozpoznać go prawidłowo – co w bezpośredni sposób przekłada się na błędne informacje przekazywane kierowcy i, w razie takiej sytuacji, zagrożenia drogowego.
• Problemy z odczytem nietypowych lub uszkodzonych znaków. Systemy TSR (Traffic Sign Recognition) to co prawda dość inteligentne systemy wspomagania jazdy, lecz jednak „nie do końca, gdyż najlepiej radzą sobie z klasycznymi, wyraźnymi znakami, zgodnymi z konwencją wiedeńską. Przy ulicy bywa jednak różnie. Nie brak znaków uszkodzonych, zabrudzonych, przysłoniętych przez gałęzie, pomalowanych czy postawionych tymczasowo – np. podczas remontów. W takich przypadkach algorytm może błędnie przypisać znaczenie danego znaku i spowodować realne zagrożenie w ruchu drogowym.
• Możliwość błędnych interpretacji i fałszywych alarmów. Systemy TSR nie są także pozbawione ryzyka wystąpienia błędów w logice ich działania. Otóż mogą nie poradzić sobie z przydrogowymi reklamami, tablicami informacyjnymi lub znakami drogowymi, lecz znajdującymi się na bocznych drogach dojazdowych i wjazdach na posesję. Bywa tak, że system uzna je (błędnie) za obowiązujące także na Twojej drodze. W efekcie kierowca może otrzymać nieprawidłowy komunikat – np. ostrzeżenie o ograniczeniu prędkości, ale takie, które go nie dotyczy.
• Różnice regionalne i brak pełnej standaryzacji. Prawie 80-letnie istnienie Konwencji Wiedeńskiej nie jest przepisem na sukces. Podpisany traktat co prawda częściowo ujednolicił znaki drogowe w Europie, ale jednak pewne regionalne różnice w wyglądzie, kolorystyce i symbolice znaków – mogą dać się systemowi, nomen omen, we znaki. Jego działanie, absolutnie bezbłędne np. w Niemczech, może mieć problemy np. we Włoszech czy w Wielkiej Brytanii.
• Zbytnie poleganie kierowcy na systemie. Jesteśmy leniwi. To nasza natura. Dlatego paradoksalnie, im bardziej zaawansowany jest system wspomagania, tym większe ryzyko zmniejszenia własnej czujności. Kierowcy, szczególnie ci lubujący się w nowoczesnej technologii, mogą zbyt szybko w całości oddać swoje zdrowie i życie wskazaniom systemu. Możemy zapomnieć w natłoku innych informacji o tym, że nie inteligentne systemy wspomagania jazdy wcale nie zastępują obowiązku obserwacji drogi i znaków. Tym bardziej że na wskazaniach nie można się oprzeć np. w procesie sądowym.

Nowoczesne funkcje w autach – w jakich samochodach są najbardziej zaawansowane?

Jeszcze kilkanaście lat temu system rozpoznawania znaków drogowych był dostępny wyłącznie w segmencie premium i nie zanosiło się w tej kwestii na żadną zmianę. Zadebiutował co prawda w 2008 roku w Oplu Insigni w wyniku chęci marki do wytyczenia nowej ścieżki na rynku, lecz już chwilę później zawitał do flagowych modeli, takich jak BMW serii 7 czy Mercedes-Benz klasy S. Tam też został na dłużej, gdyż technologia ta była postrzegana jako element luksusowego wyposażenia, podobnie jak adaptacyjny tempomat czy systemy jazdy półautonomicznej.

• Jak kupić nowe auto? W jaki sposób? Posiłkować się własnymi funduszami, budżetem firmowym, czy może szukać innego sposobu finansowania? W Car Lease Polska masz dwa rozwiązania, które obecnie cieszą się wprost ogromną popularnością. Leasing samochodu oraz wynajem długoterminowy samochodu to dwa produkty finansowe przeznaczone dla osób, które cenią sobie swobodę i minimalne koszty. A jeśli chcesz dodatkowo poznać finansowania, wejdź na podstronę: kalkulator leasingowy. Zapraszamy!

Obecnie dostępność TSR znacząco wzrosła, a bariera wejścia (kosztowa) została wyraźnie obniżona do poziomu zgodnego ze standardem aut miejskich. Systemy rozpoznawania znaków można zatem spotkać oczywiście przede wszystkim w luksusowych modelach marek premium; w Audi (A8), Mercedesie-Benz (klasa S) czy Lexusie (LS, RX), ale również w znacznie tańszych samochodach popularnych firm takich jak Tesla (Model 3, Y, S, X), Ford, Toyota, Volkswagen, Peugeot, Renault, Citroën, Opel, Nissan czy Honda. Funkcja ta coraz częściej wchodzi w skład standardowego wyposażenia lub jest dostępna w przystępnie wycenionych pakietach, zawierających często także inne, towarzyszące inteligentne systemy wspomagania jazdy.

Wyciągnijmy wnioski! Czy system rozpoznawania znaków drogowych MA sens?

Zdecydowanie tak – system rozpoznawania znaków drogowych w aktualnej formie to naprawdę przydatne i praktyczne narzędzie. Realnie wspiera kierowcę w codziennej jeździe, zwłaszcza w warunkach dużego natężenia ruchu, zmiennej pogody czy w nieznanym terenie, a jego wady, choć istnieją, nie powinny przerzucić szali na drugą stronę. Nie jest w pełni niezawodny, potrafi popełnić błędy; jego skuteczność rośnie jednak wraz z każdą generacją i jest dobrym uzupełnieniem innych technologii ADAS, takich jak inteligentny tempomat, systemy utrzymania pasa ruchu czy asystenci jazdy nocnej. 

Podsumowanie – Traffic Sign Recognition na pomoc bezpieczeństwu jazdy!

Niektóre nowoczesne funkcje w autach, takie jak rzeczony system TSR, realnie poprawiają bezpieczeństwo i komfort prowadzenia pojazdu: kierowcy, zależnie od rodzaju technologii i okresu jej produkcji, zyskują dodatkową warstwę informacji w czasie rzeczywistym. Jednym słowem, system jest po prostu opłacalny, a jego brak nie niesie ze sobą żadnych zalet, poza ograniczeniem wydatków przy zakupie, lecz i ta niekorzyść powoli zaczyna zanikać. Wynika to z tego, że inteligentne systemy wspomagania kierowcy są coraz bardziej zaawansowane, a proces ich produkcji staje się coraz tańszy.