Detektion und Analyse von Objekten und Gesichtern
Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS
Aktuelle Forschung und Entwicklung
Die bereits bestehenden Technologien bilden die Basis für eine stetige Weiterentwicklung unserer Verfahren und aktive Forschung in neuen Bereichen. Neben den Weiterentwicklungen für unsere Lösung SHORE™ wird auch an neuen Verfahren zur Objektdetektion oder zur präzisen Mimikanalyse gearbeitet.
Gesichtsdetektion und Feinanalyse
Trotz ihres hohen Stands der Technik bieten unsere Kerntechnologien weitere Optimierungs- und Ausbaumöglichkeiten. Die letzten Versionen unserer Softwarelösung SHORE™ zeigen einige dieser Entwicklung, wie beispielsweise die Erkennung von Fehldetektion (fälschlicherweise als Gesicht erkannte Bildbereiche). Für die Verbesserung der Erkennungsgenauigkeiten der Gesichtsanalyse werden Verfahren optimiert oder neue realisiert. Die Altersschätzung ist ein Beispiel für Weiterentwicklungen auf Verfahrensseite um höhere Genauigkeit zu erreichen. Außerdem wird auch an diversen Optimierungen für den Einsatz in kompakten intelligenten Kameras oder Smartphones gearbeitet.
Objektdetektion
Durch generische Verfahren können verschiedenste Objekte detektiert und analysiert werden. Einzige Voraussetzung ist die ähnliche Struktur der einzelnen Objekte. Ein Beispiel der erfolgreichen Anwendung zeigt das aktuelle Forschungsprojekt "Saisbeco ", für das Menschenaffen detektiert werden. Wichtig dabei ist es zwischen Schimpansen und Gorillas unterscheiden zu können.Weitere Informationen siehe "Fast face detection and species classification of African great apes" (Ernst, A., Küblbeck, Ch., International Conference on Advanced Video and Signal-based Surveillance (AVSS) 8, 2011, Klagenfurt).
Auch mit anderen Objekten wie Händen oder Fahrzeugen (PKW, LKW) wurden bereits vielversprechende Experimente durchgeführt, die für kundenspezifische Weiterentwicklung und indivduelle Lösungen zur Verfügung stehen.
Präzise Mimikanalyse durch Gesichtstracking mit 3D-Modellen
Einen Schritt weiter geht derzeit die Entwicklung von Verfahren zur sehr präzisen Analyse von Gesichtern auf Basis von Muskelbewegungen. Die Entwicklungen zielen auf ein genaues Erkennen und ein zeitliches Verfolgen (Tracking) einzelner Bewegungen im menschlichen Gesicht ab. Die in der Entwicklung befindlichen Verfahren versuchen ein parametrisierbares 3D-Modell an ein Gesicht im Bild anzupassen. Neben den einzelnen Bewegungen im Gesicht kann auch die Position und die Pose (Drehrichtung in alle drei Achsen) des Gesichts erkannt und verfolgt werden.
Motiviert sind diese Forschungsaktivitäten durch das in der Psychologie entwickelte Facial Action Coding System (FACS), auf dessen Basis z.B. Schmerzerkennung möglich wird. Eine derartige Technologie würde die Arbeit in Kliniken mit schwerkranken Patienten erleichtern. Schmerzmittel könnten gezielter eingesetzt und den Patienten ein höheres Wohlbefinden geschenkt werden.
Passive 3D-Lokalisierung von Objekten
Für viele Anwendungen kann es einen großen Vorteil bedeuten die genaue Position eines Gesichts im Raum zu kennen. Vor allem Telekonferenzsysteme, audiobasierte Sprecherlokalisierung oder interaktive Spiele und Exponate können hiervon profitieren. Passiv werden diese Entwicklungen durch den Einsatz eines Multi-Kamerasystems ohne zusätzliche aktive Beleuchtung, wie Infrarot. Die verschiedenen Ansichten der Szene werden parallel analysiert. Anhand der detektierten Objekte in allen Ansichten kann die 3D-Position ermittelt werden. Die genaue Positionsbestimmung erfordert eine Kalibrierung des Kamerasystems. Dieser wichtige Schritt bildet die Schnittstelle zu den Verfahren der automatischen Kalibrierung im Bereich der intelligenten Systeme.
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