Servicexpert - Gesellschaft für Service-Informationssysteme mbH

Testautomatisierung für Fahrerinformationsysteme

Herausforderung für Testingenieure

München, 09.09. 2013

Paradoxerweise ist die vermutlich bekannteste visuelle Ausgabe zur Informationsbereitstellung von Fahrzeugfunktionen älter als das Automobil selbst. So wurde der Tachometer und Drehzahlmesser bereits 1817 von dem deutschen Maschinenbauingenieur Diedrich Uhlhorn erfunden. Die Anzahl und Komplexität visueller Anzeigen ist seitdem drastisch gestiegen. Aktuelle Beispiele sind Surround View Systeme, Head-up-Displays, Nachtsichtsysteme und Infotainmentsysteme. Diese Situation kann nicht nur für den Fahrzeugführer, sondern auch für Testingenieure eine große Herausforderung darstellen.

Kamerabasiertes Testen

Für eine ausreichende Testabdeckung visueller Anzeigen unter gleichzeitiger Effizienzwahrung wird daher eine leistungsfähige, kamerabasierte Testautomatisierungslösung unumgänglich. Mittels Testautomatisierungen erreicht man eine zuverlässige Reproduzierbarkeit des Verhaltens und kann nicht-funktionale Eigenschaften wie Robustheit und Timing-Verhalten detailliert analysieren. Die Auswertung der Ausgaben ist in der Regel jedoch mit einem hohen manuellen Testaufwand verbunden, da Bildverarbeitungssysteme durch eine hohe Komplexität und Änderungsrate meist sehr pflegeintensiv sind. Die Ingenieure der ServiceXpert GmbH haben auf Basis einer ESG-Entwicklung ihre umfassenden Projekterfahrungen im Test- und Integrationsumfeld aufgegriffen und in einer Testautomatisierungslösung für Fahrerinformationssysteme umgesetzt.

Intelligente Testautomatisierung für kamerabasiertes Testen

Den Bedarf aus Kundenprojekten aufgreifend, haben die Ingenieure der ServiceXpert im Rahmen des Clusters Test & Integration eine eigene Testautomatisierungslösung der ESG-Gruppe entwickelt. Eine wesentliche Besonderheit dieser Lösung ist die Einstellung und Kalibrierung von Bildmerkmalen, die nicht an einem Referenzbild, sondern unmittelbar anhand von Live-Daten geschieht. So werden Einzelbilder oder Videostreams von einer Kamera oder einem Framegrabber eingelesen und dem System zur Verfügung gestellt. Das System ist in der Lage, mehr als 200 Bildmerkmale parallel, in Echtzeit und fast beliebiger Auflösung auszuwerten. Aktuell stehen eine Grau- und Farbwerterkennung, eine dedizierte Zeigererkennung (siehe Tachometer) und eine Texterkennung zur Definition und Erkennung von Bildmerkmalen zur Verfügung. Bei der Systementwicklung standen in erster Linie Sicherheit und Zuverlässigkeit im Betrieb, ausreichende Performance und vor allem eine einfache, strukturierte Bedienung des Systems im Vordergrund. Weitergehendes Bildverarbeitungswissen wird für die Handhabung nicht vorausgesetzt. Dies äußert sich in einem sehr geringeren Initialaufwand für die Inbetriebnahme, womit eine rasche Umsetzung von ersten Testfällen gewährleistet ist. Für eine effiziente und wiederholbare Testdurchführung wird über die gesamte Prozesskette Toolsupport geboten. Im Einzelnen wir dies durch folgende Bausteine ermöglicht:

1.     Test Case Wizard: Erstellung der Testfälle in XML und Export nach IBM Rational DOORS®

2.     Feature-Konfigurator: Festlegung der Merkmale, welche automatisiert überprüft werden

3.     Monitor-Runtime: Überprüfung der Echtzeitbedingungen und Rückmeldung des Zustands

4.     Schnittstelle zur Testautomatisierung: Einlesen der Testfälle aus dem Test Case Wizard

5.     Test Report Generator: Automatische Erstellung des Test Reports

Die Anbindung der Schnittstelle zur Testautomatisierung erfolgt über das Protokoll TCP/IP. So lässt sich die Toolumgebung zur Bildverarbeitung sehr komfortabel in beliebige und auch bereits bestehende Testautomatisierungsumgebungen einbetten. Der Test Report Generator speichert bei der Auswertung eines Bildmerkmales, sofern der zugehörige Testfall „failed“ ausgefallen ist, ein Einzelframe ab. So wird sichergestellt, dass bei einer späteren Analyse der Testergebnisse der zu diesem Zeitpunkt reale Zustand nachvollziehbar bleibt.

Die Auswertung der Bildmerkmale zeichnet sich einerseits durch einen hohen Robustheitsgrad, andererseits auch durch hohe Flexibilität in der Justier- und Anpassbarkeit innerhalb frei definierbarer Toleranzgrenzen aus. Somit wird eine große Unabhängigkeit gegenüber Bildänderungen geschaffen, die zugleich die vermeidbare Fehlerquote in der Testdurchführung senkt. Verschiedene Lichtverhältnisse, ein leichter Farbwechsel im Display des zu untersuchenden Fahrer-informationssystems oder im Verlauf der Entwicklung durchgeführte Anpassungen in der Darstellung und im Layout lassen sich mit einer hohen Genauigkeit erkennen. Ebenso ist es möglich, diese Feinheiten bei der Auswertung auszublenden, sodass der Schwerpunkt auf der dargestellten Symbolik liegt. Um die Erkennungsraten für Texte mittels eingebauter OCR zu erhöhen, lassen sich diverse Bildfilter auf den zu analysierenden Bildausschnitt anwenden. Hinterlegte Wörterbücher in verschiedenen Sprachen, welche flexibel mit Schlüsselwörtern erweiterbar sind, unterstützen diesen Algorithmus. Innerhalb einer sehr kurzen Einstellzeit sind somit Erkennungsraten von annähernd 100% für beliebige, randomisierte Texte erreichbar.

Effizienzsteigerung durch Professional Test Services

Bei Test- und Integrationsprojekten ist ein rascher Projektstart und effiziente, qualitative Testdurchführung oft entscheidend. Viele OEM und Zulieferer greifen daher immer öfter auf professionelle Test Services zurück, um diese Aufgabe einer unabhängigen Instanz, sog. Trusted Test Partnern, zu übergeben. Neben intelligenten Testautomatisierungen und zertifizierten Testingenieuren mit umfassender Projekterfahrung spielt hohes Prozessverständnis, schneller, effizienter Einsatz und eine hohe Flexibilität der Dienstleister eine entscheidende Rolle für den Kunden. Dieser profitiert gleichzeitig deutlich und langfristig von einer maßgeschneiderten Testumgebung und -dienstleistung, welche kontinuierlich ausgebaut und weiterentwickelt wird. Der konsequente Zugewinn von Know-how und spezifischen Erfahrungen wie der Ingenieure der ServiceXpert lässt zudem sehr gute Einschätzungen über die Grenzen der Wirtschaftlichkeit von kamerabasierten Testautomatisierungslösungen zu. Dieses projektübergreifende und unabhängige Praxiswissen bedeutet einen erheblichen Mehrwert für die Entwicklungsabteilung bei OEM oder Zulieferer.

ServiceXpert, ein Unternehmen der ESG-Gruppe, beschäftigt heute über 85 Mitarbeiter an den Standorten Hamburg und München. ServiceXpert ist ein europaweit operierendes System- und Softwarehaus mit einem fokussierten Leistungsportfolio für das Lifecycle-Management von EE-Informationen für führende Nutzfahrzeughersteller und deren Zulieferindustrie.

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