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VRUIDFUL - Vulnerable Road User Intention Detection for Urban Locations

Mit dem Vorhaben VRUIDFUL soll ein klarer Schwerpunkt auf die Erweiterung der bisherigen Forschungsarbeiten der OTH Amberg-Weiden im Bereich Mobilität auf intelligente Infrastruktur (z.B. Sensorik, erweiterte Ampelanlagen) gelegt werden. Konkret soll deren Aufbau in einem realen urbanen Testfeld und deren Einbindung in ein integrales Sicherheitssystem für ungeschützte Verkehrsteilnehmer (VRU) in mehreren Phasen erforscht werden: Im Rahmen dieses Antrags soll ein besonders stark von ungeschützten Verkehrsteilnehmern (VRU) frequentiertes Areal (um Hochschule, KiTa und Kindergarten) in Amberg mit intelligenten Infrastruktureinheiten (IISE) ausgestattet werden. Mit diesen sollen umfangreiche Daten gesammelt und ausgewertet werden.

Die Sensorik in den IISE basiert auf Radar, Lidar, Wärmebild- und Stereokamera, die Intelligenz in den Einheiten zielt auf die Erkennung und Klassifikation von Objekten, insbesondere VRU und Gruppen von VRU.Die gewonnenen abstrahierten Daten (3D Cubes) werden mittels Mobilfunks, ITS-G5 (und z.T. LoRA) an einen zentralen Server übertragen, gespeichert und können für die weitere Auswertung verwendet werden. Da ausschließlich abstrahierte Daten an den Server übertragen und gespeichert werden, ist die Einhaltung des Datenschutzes gewährleistet. Parallel dazu sollen ausgewählte Ampelanlagen im Testfeld mit V2x-Kommunikationseinheiten und Anbindung an den Verkehrsleitrechner ertüchtigt werden, die Ampelphasen vorausschauend auszusenden. Diese Informationen werden zeitsynchronisiert mit auf dem Server abgelegt. Ebenso werden weitere Daten wie Witterung mit aufgezeichnet, um die Einflüsse von Ampelschaltungen und Witterung auf das Verhalten von VRU fundiert auszuwerten zu können.

Auf Basis der dadurch gewonnenen Forschungsdaten sollen in einer zweiten Phase Forschungsprojekte zur Intentionserkennung von ungeschützten Verkehrsteilnehmern und deren Verhalten zusammen mit Partnern (z.B. aus dem bayerischen KI-Mobilitätsnetzwerk „AImotion“) initiiert werden. Aus den daraus resultierenden Erkenntnissen sollen Warnstrategien und Handlungsempfehlungen für Fahrzeuge abgeleitet werden, um potenziell gefährliche Szenarien (etwa Fußgänger oder Radfahrer, die nach längerer „grün“-Phase bei „rot“ werdender Fußgängerampel „noch schnell“ die Straße überqueren möchten, oder unaufmerksam hinter einem Pulk anderer VRUs hinterherlaufende Fußgänger) frühzeitig zu erkennen und Unfälle zu vermeiden.

Aufwand und Nutzen sollen bewertet werden.In einer dritten Phase sollen diese Warnstrategien und Handlungsempfehlungen mit den beteiligten Stakeholdern, d.h. Verkehrsplaner, Fahrzeughersteller, Bürgern etc. diskutiert werden. Zunächst könnte z.B. eine Smartphone-App helfen, die Aufmerksamkeit von Fußgängern zu erhöhen. Gesamtziel wäre aber, das integrale System in gemeinsamen Projekten mit Fahrzeugherstellern und Verkehrsplanern Realität werden zu lassen, also nicht nur die Fußgänger, sondern auch die Fahrzeuge in das Warnkonzept einzubinden.

Fördergeber:Deutsche Forschungsgemeinschaft
Laufzeit:01.04.2022 – 31.03.2028

Datenschutzkonzept

1. Zweck der Datenerhebung

Im Rahmen des Forschungsprojekts VRUIDFUL (Vulnerable Road User Intention Detection For Urban Locations), welches es sich zum Forschungsziel setzt, eine Intentionsprädiktion von verletzlichen Verkehrsteilnehmern zu erlernen und durchzuführen, möchte die Ostbayerische Technische Hochschule Amberg-Weiden (OTH Amberg-Weiden) sogenannte Road Side Units (RSUs) mobil aufstellen oder die bestehende Installation von Lichtsignalanlagen um diese erweitern.  Unter einer „RSU“ versteht man eine an der Straßenseite platzierte Infrastruktureinheit in intelligenten Verkehrssystemen, die drahtlose Kommunikation ermöglicht und dazu dient, Informationen zu sammeln und zwischen Fahrzeugen und der Infrastruktur auszutauschen, um Verkehrseffizienz, -sicherheit und -management zu verbessern. Ziel ist es, ein Testfeld in städtischer Umgebung aufzubauen, das dazu beitragen soll, die Sicherheit von nicht-motorisierten Verkehrsteilnehmer auf Basis von vernetzter Infrastruktur zu erhöhen. Dabei soll der Fokus auf dem Einsatz von Sensoren zur Unterstützung der Infrastruktureinheiten gelegt werden, welche dezentral durch im Feld installierten („in der Edge“), arbeitenden Rechenplattformen unter Verwendung von Algorithmen der künstlichen Intelligenz Daten verarbeiten. Das so aufgebaute Referenzsystem soll damit als Ergänzung zu den derzeit bestehenden fahrzeugseitigen ADAS („Advanced Driver Assistant Systems“)-Funktionalitäten dienen und im Laufe des Projektes dazu verwendet werden, den Einsatz von kostengünstigerem Infrastruktur-Setup zu evaluieren. Die Sensordaten sollen unter Beachtung der bestehenden Datenschutzrichtlinien der Forschungsgemeinde und der Öffentlichkeit bereitgestellt werden und als Forschungsergebnis im Rahmen der „Open Research“-Prinzipien [1] publiziert werden. Die Daten sollen insbesondere für die Entwicklung einer KI-basierten Intentionserkennung von vulnerablen Verkehrsteilnehmern verwendet werden, mit deren Hilfe Lauf- bzw. Fahrrichtung und Geschwindigkeit der entsprechenden Personen vorhergesagt werden sollen, um damit schon frühzeitig potentielle Unfallszenarien erkennen zu können.        
Der Aufbau soll zudem auch als Basis für die Ausweitung auf weitere, interdisziplinäre Untersuchungen dienen, wie z.B. Messgeräte für die Erhebung von Umwelteinflüssen des Verkehrs auf das Stadtklima. Die mit dem Testfeld abzuleitenden Forschungsergebnisse tragen sowohl zum EU-Ziel „Vision Zero“ [2] als auch zur „Klimaneutralität“ bei.

2. Wer ist für die Datenverarbeitung verantwortlich?

An der Erhebung der Daten und deren weiteren Verarbeitung ist ausschließlich die OTH Amberg-Weiden beteiligt. Der behördliche Datenschutzbeauftragte der OTH Amberg-Weiden ist Martin Hofmann. Die direkte Verarbeitung der Daten im Projekt, erfolgt durch die Mitarbeiter des „Team Automotive“ unter Leitung von Prof. Dr. Alfred Höß der Fakultät EMI [6]. Für das Projekt VRUIDFUL sind neben Prof. Höß vor allem Frau Heike Lepke und Herr Martin Fischer verantwortlich.         

  • Martin Hofmann, Hetzenrichter Weg 15, 92637 Weiden, datenschutzbeauftragter@oth-aw.de, 0961/382-1709   
  • Prof. Dr. Alfred Höß, Kaiser-Wilhelm-Ring 23, 92224 Amberg, a.hoess@oth-aw.de, 09621/482-3609        
  • Heike Lepke, Kaiser-Wilhelm-Ring 23, 92224 Amberg, h.lepke@oth-aw.de, 09621/482-3621      
  • Martin Fischer, Kaiser-Wilhelm-Ring 23, m.fischer@oth-aw.de, 09621/482-3715           

3. Welche Daten werden verarbeitet?

Ziel der Datenverarbeitung ist die Entwicklung eines KI-Models zur Intentionserkennung von sogenannten „vulnerablen Verkehrsteilnehmern“. Das sind alle nicht-motorisierte Verkehrsteilnehmer, also z.B. Fußgänger, Radfahrer aber auch Personen mit Behinderungen oder reduzierter Mobilität und Orientierung.  Durch die Intentionserkennung sollen Bewegungsmuster von Personen modelliert und vorhergesagt werden. Anders als Fahrzeuge, kommunizieren z.B. Fußgänger einen Richtungswechsel nicht aktiv durch Lichtsignale oder halten sich an bestimmte Fahrspuren. Daher wird es zur Aufgabe, aus der Analyse der bisherigen Bewegungen sowie der Körperhaltung den zukünftig eingeschlagenen Weg vorherzusagen. Dazu soll die einzelne Person auch im Kontext ihrer Umgebung gesehen werden, mit der sie interagiert. Dadurch sollen potentielle Unfallszenarien schon im Voraus erkannt und somit verhindert werden.            
Um die Personen und ihre Umgebung zu erfassen, werden eine Reihe von Sensoren verwenden:

  • Lidar: Lidarsensoren werden für Entfernungsmessungen zwischen Objekt und Sensor verwendet. Dafür werden Laserimpulse ausgesandt und das zurückgestreute Licht gemessen. Aus der zeitlichen Differenz von Senden und Empfangen wird eine Entfernung ermittelt. Ein Lidar erfasst seine Umgebung in Form einer Punktewolke. Diese wird benötigt um die Position von einzelnen Personen, Fahrzeugen oder Objekten im Raum wahrzunehmen. Die Punktewolken lassen keine Rückschlüsse auf die Identität von Personen zu.
  • Radar: Radare funktionieren ähnlich wie Lidare, mit dem Unterschied, dass diese statt Laserimpulsen mit elektromagnetischen Wellen im Radiofrequenzbereich arbeiten. Die von Objekten reflektierten Echos werden empfangen und ausgewertet. Anhand des Echos können Entfernung, Winkel aber auch die Reflexionseigenschaften des Objekts bestimmt werden. Dadurch können z.B. Fahrzeuge von Personen unterschieden werden. Durch Radarsensoren können jedoch keine Personen identifiziert werden.
  • Stereokamera: Konventionelle Stereokameras werden verwendet, um 3D-Bilddaten der Umgebung zu erhalten. Diese Kamerabilder werden in erster Linie dazu verwendet, die Körperhaltung von Personen zu erkennen, um Vorhersagen über ihre zukünftige Bewegungsrichtung zu treffen.
  • Wärmebildkamera: Die Wärmebildkamera erstellt Infrarotbilder der Umgebung und soll z.B. bei Nebel oder schlechten Lichtverhältnissen als Alternative zur herkömmlichen Kamera verwenden. Auf den Aufnahmen sind Personen zwar deutlich von ihrer Umgebung zu unterscheiden, jedoch reicht die Auflösung der Bilder nicht zur Identifizierung von Personen aus.

 

Das Modell zur Intentionserkennung, das am Ende des Forschungsprojekts entstehen soll, wird dabei durch Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) erfolgen. Dazu ist es notwendig, eine große Menge an Daten für das Training des KI-Modells aufzunehmen und zu verarbeiten. Die Erfassung und Erkennung von verletzlichen Verkehrsteilnehmern mittels der Sensoren erfolgt in den Bereichen von ca. 70m vor und nach der Kreuzung bzw. im Kreuzungsbereich:

  • Die Sensorik wird dabei so angebracht, dass die Kreuzungsbereiche, welche von vulnerablen Verkehrsteilnehmern genutzt werden, sowie die Fußwege dahin überblickt werden können.
  • Die Sensorik ist dabei sowohl in als auch gegen die Fahrt- bzw. Gangrichtung orientiert. Die Blickrichtung kann aber je nach Kreuzung variieren.
  • Jede Station hat eine Verarbeitungseinheit, an welche die Messdaten direkt über eine kabelgebundene Verbindung übertragen werden.

 

Essenzieller Bestandteil der Verarbeitungs-Pipeline ist die Detektion der unterschiedlichen Verkehrsteilnehmer (PKW, Fußgänger, Radfahrer usw.) und eine „Posen-Erkennung“, also der Körperhaltung, der nicht-motorisierten Verkehrsteilnehmer. Durch die Kombination der erkannten Körperhaltung mit Informationen von Radar und Lidar, können Aussagen über die räumliche Position und Bewegungsrichtung einer Person getroffen werden, auf deren Basis die Intentionserkennung erfolgen kann. Zusätzlich erfolgt eine Anonymisierung der aufgenommenen Personen, durch „verpixeln“ der Gesichter und Kennzeichen, sodass in der weiteren Verarbeitung keine personenbezogenen Daten übertragen werden.

 

Sowohl die Detektion, die Posen-Schätzung als auch die Anonymisierung von Gesichtern und Kennzeichen erfolgt unter Verwendung weiterer spezialisierter KI-Modelle auf Basis der Kamerabilder. Es ist zu betonen, dass diese KI-Modelle eigenständig und lokal agieren und weder für den Betrieb, noch für das Training Daten an andere Unternehmen geschickt werden.

Die Wärmebildkamera soll zur Unterstützung der herkömmlichen Kamera oder als Ersatz bei schlechten Lichtverhältnissen dienen.

Hinsichtlich der Datenverarbeitung im Kontext des Datenschutzes, sind die Daten der Sensorik von Lidar, Radar sowie Wärmebildkamera generell unbedenklich, da diese Daten in ihrer Natur anonym sind. D.h. aus ihren Daten kann nicht auf eine individuelle Person geschlossen werden. Daraus folgt, dass lediglich die Verarbeitung von personenbezogenen Daten durch die regulären Kameras datenschutzrelevant ist. Durch sie werden biometrische Daten aufgenommen und verarbeitet. Das sind insbesondere die Gesichter von Personen und Kfz-Kennzeichen der erfassten Fahrzeuge.

Wir sind nicht an der Identifizierung von Personen interessiert und unsere Datenverarbeitung ist für solche Zwecke nicht konfiguriert, da dies für den Zweck des Forschungsprojekts auch nicht erforderlich ist.

   

4. Welcher Rechtsgrundlage unterliegt die Datenverarbeitung?

Die Verarbeitung von personenbezogenen Daten im Projekt VRUIDFUL dient der Forschung im Bereich der Intentionserkennung von vulnerablen Verkehrsteilnehmern, die zur Reduktion der Verkehrstoten, insbesondere hinsichtlich der „Vision Zero“ der EU, beitragen soll.  Das Forschungsprojekt wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert und durch die Stadt Amberg unterstützt. Die Verarbeitung erfolgt somit rechtmäßig und liegt im öffentlichen Interesse. Des Weiteren erfolgt die Verarbeitung in Übereinstimmung mit Art. 89 DSGVO und Art. 27 BDSG, die die Datenverarbeitung zu wissenschaftlichen oder historischen Forschungszwecken und zu statistischen Zwecken ermöglichen, sofern die Verarbeitung zu diesen Zwecken erforderlich des Verantwortlichen an der Verarbeitung die Interessen der betroffenen Person an einem Ausschluss der Verarbeitung erheblich überwiegen. Des Weiteren müssen Garantien zum Erhalt der Rechte und Freiheiten der betroffenen Personen, durch den Einsatz von technischen und organisatorischen Maßnahmen gewährleistet werden.

5. Wie lange werden die Daten gespeichert?

Die Bilddaten, welche die Kameras aufnehmen, werden im jeweiligen Verarbeitungsrechner der RSU verarbeitet und in anonymisierte Objektdaten, bestehend aus Attributen wie Position, Geschwindigkeit, Richtung und Typ, umgewandelt. Lediglich diese Art von Daten sind notwendig zum Erreichen des Forschungsziels der Intentionserkennung. Es besteht seitens der OTH Amberg-Weiden keine Notwendigkeit zur Speicherung oder umfassenden Verarbeitung von personenbezogenen Daten, für den Zweck der Entwicklung eines Modells zur Intentionserkennung. Die Verarbeitung, Aufbereitung und Auswertung der Daten für eine Evaluierung werden ausschließlich auf neutralisierte Objekte bezogen (z.B. Fußgänger-Objekt, Fahrrad-Objekt). Um das Training der Intentionserkennungs-KI auch im Nachhinein verbessern oder anpassen zu können, sollen die Rohdaten der Kamera (Bilder bzw. Videos) übertragen und gespeichert werden. Dies geschieht unter Anderem hinsichtlich der Veröffentlichung eines Datensatzes für die Forschung. Um dennoch die Rechte und Interessen der betroffenen Personen zu schützen, soll der Personenbezug der Kameraaufnahmen durch Anonymisierung entfernt werden, denn dieser ist für den Forschungszweck nicht notwendig.     


Eine Ausnahme von der Anonymisierung stellt ein vergleichsweise kleiner Datensatz für das Training der Anonymisierung selbst dar, welche durch ein eigenes KI-Modell erfolgt. Damit die Anonymisierung mit hoher Zuverlässigkeit funktioniert, ist es notwendig das KI-Modell mit echten Daten auf die reale Anwendung zu trainieren. Daher muss zusätzlich eine vergleichsweise geringe Menge an Bildern aufgenommen werden, auf denen der Personenbezug in Form von Kennzeichen oder Gesichtern noch vorhanden ist. Diese Bilder müssen dann mit Unterstützung einer Software manuell „gelabelt“, also etikettiert werden. Dabei werden die relevanten Bereiche (Gesicht, Kennzeichen) markiert, sodass das Modell lernt, die Bereiche besser selbst zu erkennen. Auch dieser Vorgang findet ausschließlich lokal statt und es werden keine Daten an andere Unternehmen geschickt. Der daraus resultierende Datensatz wird ausschließlich zum Training der Anonymisierung verwendet und soll zumindest für die Dauer des Betriebs der RSUs im Testfeld gespeichert werden. Nach Art. 5, Abs. 1 e) dürfen personenbezogene Daten für wissenschaftliche Forschungszwecke länger gespeichert werden, sofern geeignete TOM zum Schutz der Rechte und Freiheiten betroffener Personen getroffen werden und die Verarbeitung gemäß Art. 89 Abs. 1 DSGVO erfolgt. Art. 89. Abs.1 hingegen fordert, dass die Verarbeitung von personenbezogenen Daten für Forschungszwecke den Grundsatz der Datenminimierung folgt. So sollen die Daten wenn möglich z.B. durch Pseudonymisierung besser geschützt werden. Diese Maßnahmen sind im entsprechenden Datenschutzkonzept aufgeführt.

6. Betroffenenrechte

Als von der Datenverarbeitung betroffene Person können Sie gemäß der DSGVO und anderer einschlägiger Datenschutzvorschriften bestimmte Rechte gegenüber uns geltend machen.

In bestimmten Situationen kann es sein, dass wir aufgrund gesetzlicher Bestimmungen oder der uns zur Verfügung stehenden Informationen nicht in der Lage sind, Ihnen Auskunft über alle Daten zu erteilen. In solchen Fällen können wir die Daten der erfassten Person nicht ohne zusätzliche Informationen abrufen. Da die von den Sensoren erfassten Personen ohne zusätzliche Informationen nicht identifiziert werden können und eine solche Erkennung für den von der OTH Amberg-Weiden verfolgten Verarbeitungszweck nicht erforderlich ist, ist uns eine zusätzliche Datenverarbeitung zu Identifikationszwecken gesetzlich nicht gestattet. Daher können in diesen Fällen Ihre Rechte nach Art. 15 bis 20 DS-GVO ausgeschlossen sein. Ihre Betroffenenrechte gelten nur, wenn Sie uns zusätzliche Informationen zur Verfügung stellen, die es uns ermöglichen, Sie eindeutig zu identifizieren. Selbst mit diesen zusätzlichen Informationen sind wir möglicherweise nicht in der Lage, Ihr Recht auf Auskunft oder Löschung der Daten zu überprüfen, da wir keine Personen auf den Video- und Audioaufnahmen identifizieren und daher nicht wissen, wer die betroffenen Personen auf den Aufnahmen sind. Ihre Rechte als betroffene Person werden durch die Rechte anderer Personen oder durch die Notwendigkeit, die Daten aus anderen rechtlichen Gründen aufzubewahren, eingeschränkt

Nach der DSGVO stehen Ihnen gegenüber der OTH Amberg-Weiden insbesondere die folgenden Rechte als betroffene Person zu:

6.2. Recht auf Berichtigung (Art. 16 DSGVO)

Nach Art. 16 DSGVO haben Sie als betroffene Personen das Recht, unverzüglich die Berichtigung Sie betreffender unrichtiger personenbezogener Daten zu verlangen. Da die personenbezogenen Daten zu wissenschaftlichen Forschungszwecken verarbeitet werden, ist nach Art. 89 Abs. 3 DSGVO und Art. 27 Abs. 2 BDSG das Recht auf Berechtigung beschränkt, als dieses Recht voraussichtlich die Verwirklichung des Forschungszwecks unmöglich machen oder ernsthaft beinträchtigen und die Beschränkung für die Erfüllung des Forschungszwecks notwendig ist.

6.4. Recht auf Datenübertragbarkeit (Art 20 DSGVO)

Artikel 20 der DSGVO ermöglicht es Ihnen als betroffenen Personen, die Sie betreffenden personenbezogenen Daten in einem strukturierten, maschinenlesbaren Format zu erhalten, sofern die Verarbeitung auf einer Einwilligung der Personen beruht oder die Verarbeitung mithilfe automatisierter Verfahren erfolgt. Beide Kriterien sind nicht anwendbar, da die Rechtmäßigkeit der Verarbeitung zum einen nicht auf Einwilligung beruht und da der Personenbezug der aufgenommenen Daten nicht automatisiert verarbeitet wird.

6.5. Widerspruchrecht (Art 21 DSGVO)

Nach Art. 21 DSGVO haben betroffene Personen das Recht, sich jederzeit gegen die Verarbeitung sie betreffender personenbezogener Daten Widerspruch einzulegen. Da die personenbezogenen Daten zu wissenschaftlichen Forschungszwecken verarbeitet werden, ist nach Art. 89 Abs. 3 DSGVO und Art. 27 Abs. 2 BDSG das Widerspruchsrecht der Verarbeitung beschränkt, als dieses Recht voraussichtlich die Verwirklichung des Forschungszwecks unmöglich machen oder ernsthaft beinträchtigen und die Beschränkung für die Erfüllung des Forschungszwecks notwendig ist.

6.6. Recht auf Löschung (Art 17 DSGVO)

Nach Art. 17 DSGVO haben Sie als betroffene Personen das Recht zu verlangen, dass Sie betreffende personenbezogenen Daten unverzüglich gelöscht werden, sofern einer der folgenden Gründe zutrifft:

  1. Die personenbezogenen Daten sind für die Zwecke, für die sie erhoben oder auf sonstige Weise verarbeitet wurden, nicht mehr notwendig.
  2. Die betroffene Person widerruft ihre Einwilligung, auf die sich die Verarbeitung gemäß stützte, und es fehlt an einer anderweitigen Rechtsgrundlage für die Verarbeitung.
  3. Die betroffene Person legt gemäß Artikel 21 Absatz 1 Widerspruch gegen die Verarbeitung ein.
  4. Die personenbezogenen Daten wurden unrechtmäßig verarbeitet.
  5. Die Löschung der personenbezogenen Daten ist zur Erfüllung einer rechtlichen Verpflichtung nach dem Unionsrecht oder dem Recht der Mitgliedstaaten erforderlich, dem der Verantwortliche unterliegt.

 

Da das Widerspruchsrecht eingeschränkt gilt und die Rechtmäßigkeit der Verarbeitung nicht auf der Einwilligung der betroffenen Personen beruht, ist eine Anfrage auf Löschung nicht anwendbar. Jedoch ist die Speicherung von personenbezogenen Daten für die Intentionserkennung in jedem Fall nicht gewünscht, weshalb diese Daten von den Verantwortlichen gelöscht werden, sowie sie auf diese aufmerksam werden.