ViDistA mit VDM-R
Video-Distanz-Auswertung

2. Aufbau des Messsystems

Das Geschwindigkeitsmesssystem VDM-R besteht im Kern aus einem geeichten Zeitzähler und einem geeichten Wegstreckenzähler, die als Basis zur Ermittlung der Eigengeschwindigkeit des Messfahrzeuges herangezogen werden. Im Einzelnen wird diese Funktionsweise durch die nachfolgend aufgeführten Systembaugruppen realisiert:

• einer zentralen Steuereinheit VDM-R (V2) mit Bedienteil TARS (V2)
• einer Frontkamera und einer Heckkamera (CCIR-Standard,PAL-Farbsystem) mit fester Brennweite
• einem Kontrollmonitor
• einem Videorecorder (analog / digital; CCIR-Standard,PAL-Farbsystem)
• einem Wegstreckensignalkonverter (WSK2) / Impulsteiler der Fa. VDO / Wegimpulsgeber
• einer internen Digtaluhr

Das Messsystem der Geschwindigkeitsmessanlage VDM-R verfügt über nur eine zentrale Steuereinheit. Gegenbenenfalls ist dieser eine Kamerasteuereinheit beigeordnet. Die zentrale Steuereinheit vereint sämtliche Systembaugruppen, die für die Anlagenfunktionsweise erforderlich sind, insbesondere zur Messung der vom Überwachungsfahrzeug zurückgelegten Wegstrecke sowie zur Realisierung einer Stoppuhrfunktion.

Die zurückgelegte Wegstrecke des Messfahrzeuges wird über die Raddrehzahl der Räder erfasst. Dabei kommt ein Sensor am Antriebssystem des Messfahrzeuges zum Einsatz. Bei modernen Fahrzeugen kann alternativ die Raddrehzahl vom Kommunikationssystem der Fahrzeugelektronik (CAN-Bussystem des Antriebs) über einen sogenannten Wegstreckensignalkonverter (WSK) vom Typ 2 abgehört und in ein entsprechend von der Messanlage verarbeitbares Impulssignal gewandelt werden. Die Umrechnung in den Wegfortschritt erfolgt über einen Kalibrierfaktor, der im Rahmen der Eichung der Messanlage bestimmt und eingestellt wird.
Um einen geeichten Zeitzähler zu realisieren, verfügt das Messsystem nicht nur über hochgenaue Taktgeber und digitale Zähler, sondern verfügt ebenfalls über einen Funkempfänger des im europäischen Raum übertragenen Zeittelegramms (Zeitzeichensender DCF77). Die internen Uhren des Messsystems werden mit diesem empfangenen Signal fortlaufend synchronisiert. Für den Fall von Empfangsstörungen läuft die interne Uhr mit einer hohen Genauigkeit selbsttätig weiter.

Es entsteht somit bei jedem Messvorgang ein Weg-Zeit-Protokoll, das in das Videobild eingeblendet wird. Die Eigengeschwindigkeit des Messfahrzeuges wird dazu zeitgleich und fortlaufend in das Videobild eingeblendet. Die im Videobild eingeblendete fortlaufend berechnete Geschwindigkeitsbestimmung ist jedoch nicht geeicht und darf im Rahmen amtlicher Messungen keine Verwendung finden.

Die nachfolgende Abbildung zeigt die typischen Dateneinblendungen im Videobild:

Des Weiteren kann zwischen der Front- und der Heckkamera des Messfahrzeuges umgeschaltet werden, da auf dem systemintegrierten Videorecorder lediglich das Bild einer Kamera aufgezeichnet werden kann. Insofern ist von den Messbeamten zwischen den beiden Kameras manuell auszuwählen.

Sämtliche Bedien- und Anzeigefunktionen für die Messbeamten werden über eine kabelgebundene Bedieneinheit sowie über einen Monitor bereitgestellt. Die Bedieneinheit verfügt über ein Tastenfeld und über ein mehrzeiliges LC-Display. In diesem werden ebenfalls sämtliche Systemdaten dargestellt. Darüber hinaus können über das Bedienteil sämtliche Funktionen des Videorecorders ausgelöst werden.

3. Bedienung / Handlungsabfolge

Die Gebrauchsanweisung der Messanlage VDM-R ist ein Teil der Bauartzulassung und damit für den amtlichen Einsatz verbindlich. Die gültige Fassung enthält als Handlungsabfolge für die Wegstrecken und Zeitmessung keine dezidierten Schritte. Die nachfolgende Auflistung sind inhaltlich der Gebrauchsanweisung, der Zulassung und den allgemeinen Vorgaben entnommen:

• Prüfung der Eichmarken
• Einschalten des Systems und Abwarten der internen Synchronisierung über ca. 20 s
• Prüfung der Wegstreckenmessung (Durchfahren einer Referenzstrecke) vor jedem Messeinsatz
• Prüfung der Zeiteinblendung (Videoaufnahme einer Digitaluhr) vor jedem Messeinsatz
• Videoaufnahme des vorausfahrenden und / oder Nachfolgeverkehrs
• Sicherung einer original-identischen Videokopie für Beweiszwecke

4. ViDistA - Videoauswertung

Über das Wegstrecken-Zeit-Messsystem VDM-R 2 kann ein Geschwindigkeitswert des Einsatzfahrzeuges, welches dem überwachten Fahrzeug hinterher- bzw. vorausfährt, nachträglich ermittelt werden. Die Voraussetzung dafür bestehen in einer korrekten VDM-R-Eichung, VDM-R-Kalibrierung, fehlerfreien Videoaufzeichnung und fehlerfreien Wegerfassung.

Es ist zu beachten, dass über die Messanlage lediglich die Eigengeschwindigkeit des Messfahrzeuges ermittelt werden kann. Dieser Messwert kann nur in dem Sonderfall ohne Korrekturen auf das Tatfahrzeug übertragen werden, wenn sich der Abstand zwischen dem Mess- und Tatfahrzeug während der Messung nicht änderte.
Zur Berechnung einer tatsächlichen Geschwindigkeit eines Tatfahrzeuges muss aber regelmäßig die Abstandsänderung zwischen Tat- und Einsatzfahrzeug anhand des Beweisvideos geprüft und bestimmt werden. Dazu wird die nicht eichfähige ViDistA-Auswerte-Software herangezogen.

Die Grundlage für diese Videoauswertung bildet das physikalische Grundgesetz der optischen Abbildung. So kann ausgeführt werden, dass zwischen der realen Objektgröße und der Objektabbildungsgröße im Videobild ein umgekehrt proportionales Verhältnis der Distanz zwischen Kamera und Objektabbildung vorliegt. Diese inverse Proportionalität ist für einen Messvorgang immer dann gegeben, wenn der Brennweitenwert des Linsensystems der Videokamera und der Vergrößerungsfaktor des Betrachtungssystems bekannt und konstant sind.

Zur Ermittlung dieser konstanten Faktoren wird vor dem Messeinsatz ein so genannter Kalibrierfilm erzeugt. Dabei wird von den beiden Fahrzeugkameras ein Messobjekt mit bekannten geometrischen Ausmaßen aus einem bekannten Abstand aufgezeichnet. In dem zu fertigenden Kalibrierprotokoll ist dabei die Objektgröße sowie der Abstand der Kamera zu dem Kalibrierobjekt zu dokumentieren.

Über die Zusammenhänge des Linsengesetzes kann somit die Distanz zwischen der Videokamera und Tatfahrzeug bei hinreichend koinzidenten Ausrichtung der optischen Bildachse zur Fahrzeuglängsachse berechnet werden, wenn die genauen geometrischen Dimensionen des Tatfahrzeuges oder Teilstrukturen davon (z.B. Abstand der Rückleuchten zueinander, paarweise erkennbare Karosseriekanten o.ä.) bekannt sind. Die Außendimensionen wie Breite und Höhe werden im Allgemeinen dem Fahrzeugschein entnommen.

Die Differenz zwischen Anfangs- und Enddistanz zusammen mit der zurückgelegten Wegstrecke des Einsatzfahrzeuges zwischen Anfang und Ende der Messung ergeben die Fahrstrecke des Tatfahrzeuges.

Mit der Zeitdifferenz zwischen Anfang und Ende der Messung kann eine abstandsunabhängige Tatfahrzeuggeschwindigkeit berechnet werden, die um die Verkehrsfehler der Weg- und Zeitmessung sowie die Fehler der Videobildgrößen zu korrigieren ist. Es wird hier eine durchschnittliche Geschwindigkeit des Tatfahrzeuges über den ausgewählten Messzeitraum ermittelt.

5. Fehlereinfluss der manuellen Bildauswertung

Im Rahmen der ViDistA-Auswertung werden die im Videofilmmaterial dargestellten geeigneten Größen des Tatfahrzeuges über vertikal bzw. horizontal ausgerichtete Messlinien manuell durch den Auswerter vermessen.

Die ermittelten Größen werden mit dem Kalibrierfaktor verrechnet und im Ergebnis wird der Abstand zwischen dem Tatfahrzeug und dem Messfahrzeug erhalten.
Somit ist es im Rahmen der Darstellungsgenauigkeit und Unschärfen technisch möglich, die Geschwindigkeitsänderungen zwischen beiden Fahrzeugen anhand der Abstandsänderung zu erfassen und den Geschwindigkeitsmesswert des Messfahrzeuges hinsichtlich der Geschwindigkeit des Tatfahrzeuges zu korrigieren.

Da die Objektvermessung manuell durch Messbeamte erfolgt, unterliegt das vorzuwerfende Geschwindigkeitsmessergebnis einer subjektiven Toleranz bzw. Ungenauigkeit. Diese wird seitens der Messbeamten dahingehend zum Vorteil der Betroffenen ausgelegt, als dass die Messlinien zum Zeitpunkt des Messbeginns in der Art am Tatfahrzeug ausgerichtet werden, dass die Objektgröße tendenziell zu klein vermessen wird. Dem gegenüber werden am Messende die Messlinien in der Art angelegt, dass eine tendenziell zu große Objektgröße vermessen wird. Im mathematischen Rechenverfahren zur vorwerfbaren Geschwindigkeit des Tatfahrzeuges ergibt sich dabei ein Geschwindigkeitsmesswert bzw. Rechenwert ausschließlich zum Vorteil der betroffenen Fahrzeugführer.

Das manuelle Positionieren der Messlinien kann jedoch nur dann sachgerecht erfolgen, wenn das Tatfahrzeug im Videobild vollständig, jedoch nicht beliebig klein abgebildet vorliegt. Bei fester Objektivbrennweite der Aufzeichungskamera bedeuten kleine Abbildungen eine große Entfernung zwischen Kamera und Tatfahrzeug. Entsprechend vergrößern sich die Toleranzen bei der Abstandsberechnung, je kleiner die Abbildungsgröße des Tatfahrzeuges vorliegt.

Die PTB als Zulassungsbehörde hat aufgrund dieser unvermeidbaren Umstände eine Untersuchung zur Mindestabbildungsgröße von manuell anzuvisierenden Bildstrukturen in Bezug auf die Einhaltung von zulässigen Verkehrsfehlergrenzen der Abstandsbestimmug vorgenommen.
Für die Abbildungsgrößen auf Videobildern, die zur Berechnung der Distanzen händisch ermittelt werden, dürfen gemäß PTB-Prüfschein 1.23-3242.17 / VDM 10 % der Bildgröße nicht unterschreiten. Nur dann kann theoretisch mit Bildschirmgrößen eine Distanz auf ±3 % genau berechnet werden. In der ViDistA-Auswerte-Software werden diese +3 % im Anfangsbild und -3 % im Endbild pauschal berücksichtigt.

Neben einer ausreichenden Objektgröße im Beweisvideobild (> 10% der Bildgröße) werden die aus den realen Abbildungsbedingungen resultierenden Fehlermöglichkeiten im ViDistA-Verfahren nicht berücksichtigt. Die realen Abbildungsbedingungen von Fahrzeugen entsprechen regelmäßig nicht den idealen Formen, die dem PTB-Prüfschein zu Grunde liegen.
Die realen Tatfahrzeugabbildungen sind nämlich zusätzlich durch räumlich ausgeprägte Konturen, Rundungen, Winkelversatz zwischen Kamera- und Tatfahrzeugachse sowie Abbildungsunschärfen gekennzeichnet. Diese Einflüsse können in der ViDistA-Software nicht berücksichtigt werden.

Ferner dürfen das begrenzte Auflösungsvermögen der Videoaufzeichnung und -abspielung sowie die über die der Kameras vorgelagerten Fahrzeugscheiben mit Dunkelheit,Regen und Verschmutzung zwangsläufigen Abbildungsunschärfen nicht vernachlässigt werden.
Diese wenig kalkulierbaren / standardisierbaren Einflussmöglichkeiten und die Tatsache, dass das ViDistA-Verfahren selbst kein Bestandteil der innerstaatlichen Bauartzulassung und Eichung ist, führen unweigerlich dazu, dass hier grundlegend kein „standardisiertes Messverfahren“ realisiert werden kann.

Abschließend sei darauf hingewiesen, dass keine amtliche Auswertung erfolgen darf, wenn das Tatfahrzeug im Sinne des PTB-Prüfscheins zu klein abgebildet wird, weil die zulässigen Toleranzen verletzt sind.

6. Verkehrsfehlergrenzen VDM-R

Die Verkehrsfehlergrenzen für die Zeitmessung beträgt gemäß dem Zulassungsschein der PTB 0.1% der gemessenen Zeit, vermehrt um 0.01s.

Die Verkehrsfehlergrenzen für die Wegstreckenmessung beträgt 4% des gemessenen Weges, mindestens jedoch 4 m.

Diese Fehlergrenzen sind in den Berechnungsfunktionen der ViDistA-Auswertung berücksichtigt.

Diese Fehlergrenzen sind in den Berechnungsfunktionen der ViDistA-Auswertung über entsprechende Faktoren berücksichtigt und gelten aus meiner technischen Sicht nur dann, wenn eine ausreichende Objektgröße gemäß PTB-Prüfschein 1.23-3242.17 / VDM von mehr als 10 % der Bildgröße im Beweisvideobild vorliegt.

Sämtliche dabei eingesetzte Technik zur Auswertung des Videomaterials besitzt keine Bauartzulassung und ist daher nicht eichfähig. Daraus folgt auch, dass die Technik im Bestandszeitraum keiner turnusmäßigen technischen Funktionsprüfung unterzogen wird.

Ferner ist zu berücksichtigen, dass das ViDistA-Verfahren selbst kein Bestandteil der innerstaatlichen Bauartzulassung und Eichung ist, womit hier grundlegend kein standardisiertes Messverfahren vorliegen kann.