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HAMLeT – Datenströme verdichten, Gefahren erkennen

05.04.2011
Militärische Aufklärungssysteme arbeiten räumlich verteilt und mobil im vernetzten Verbund. Sie liefern Datenströme mit einsatzwichtigen Informationen.

Personenströme in der Nähe potenzieller terroristischer Anschlagsziele sind meist nur eine Menge harmloser Menschen auf dem Weg zur Arbeit oder zum Einkaufen. Es gilt auf Basis der registrierten Datenströme genau den Einen zu finden, von dem eine Bedrohung ausgeht.

Angesichts der heutigen Sicherheitsaufgaben und der Flut erfasster Daten stößt der Mensch an die natürlichen Grenzen seines Wahrnehmungsspektrums. Er ist auf moderne, multisensorielle Aufklärungssysteme angewiesen, die Sensordaten und Informationen aus Datenbanken auswerten und zu handhabbarem »Wissen« verdichten – sie »fusionieren«. Nur auf diese Weise gewinnen die handelnden Menschen ein umfassendes Situationsbewusstsein und damit eine verlässliche Grundlage für ihre Entscheidungen.

Die Abteilung Sensordaten- und Informationsfusion des Fraunhofer-Instituts für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE in Wachtberg bei Bonn erforscht neue Wege zur Datenverknüpfung durch die Entwicklung leistungsfähiger Algorithmen. Betrachtet werden dabei Sensoren, die neue Wahrnehmungsdimensionen erschließen, beziehungsweise Netze dieser Sensoren, Datenbanken mit Hintergrundinformationen und nicht zuletzt die Interaktion mit Menschen und ihrem Erfahrungswissen. Die zu fusionierenden Daten sind jedoch in der Regel ungenau, unvollständig, teilweise veraltet oder manchmal sogar widersprüchlich. Die Herausforderung besteht darin, mit intelligenten Algorithmen auch aus solchen Daten hochwertige Informationen zu extrahieren. Fusionssysteme sind daher gewissermaßen »kognitive Tools«, die unsere Wahrnehmungsfähigkeit ebenso steigern können wie konventionelle Werkzeuge unsere physischen Kräfte.

Neuer Sensor unterstützt bei der Gefahrenerkennung

Im Projekt HAMLeT (Hazardous Material Localization and Person Tracking) verfolgt ein Netzwerk aus hochempfindlichen Sensoren die Spur eines Sprengstoffs. Nun soll eIne 2D-3D-MultiCam-Kamera in das System HAMLeT des Fraunhofer-Instituts FKIE integriert werden. Dies ermöglicht eine Verbesserung des Personentrackings durch eine Fusion mit den bereits eingesetzten Laserscannern. Mit dem System HAMLeT werden diejenigen Personen in einem Personenstrom in einem definierten sicherheitsrelevanten Bereich – an Rolltreppen oder in einem Fußgängertunnel – ausfindig gemacht, welche Sprengstoffe oder andere gefährliche Substanzen mit sich führen. Die Daten chemischer Sensoren, welche Gefahrstoffe detektieren, und die Messungen von Gamma Detektoren werden zurzeit mit Laserscanner-Informationen unter Anwendung von Personentracking-Verfahren fusioniert. Das System arbeitet verdeckt und unbemerkt von der Öffentlichkeit; personenbezogene Daten werden nicht erhoben. HAMLeT eignet sich zur Terrorismusbekämpfung, für Einsätze der Feuerwehr, im Katastrophenschutz oder bei militärischen Operationen.

Auf der Hannover-Messe zeigen die FKIE-Forscher den neuen Sensor, die 2D-3D-MultiCam, in Halle 2, Stand D39 (Gemeinschaftsstand der Wissenschaftsregion Bonn).

Weitere Erläuterungen und Informationen zur Abteilung »Sensordaten- und Informationsfusion (SDF)« des Fraunhofer-Instituts FKIE finden Sie unter http://www.fkie.fraunhofer.de/sdf

Funktionsweise der 2D / 3D Kamera (MultiCAM):

Die vom „Zentrum für Sensorsysteme“ der Universität Siegen entwickelte „2D / 3D MultiCAM“ erstellt neben einem Farbbild mit 640 x 480 Pixel auch ein Tiefenbild mit 64 x 48 Pixel. Das Tiefenbild entsteht, indem moduliertes nahinfrarotes Licht ausgestrahlt wird und für jeden Bildpunkt aus der Laufzeit von der Ausstrahlung bis zum Empfang der Reflektion eine Entfernung berechnet wird. Die gleichzeitige Aufnahme der Farb- und Tiefenbilder wird durch einen Strahlteiler realisiert, welcher die Lichtstrahlen in zwei Teilstrahlen trennt und somit eine einfache Bildregistrierung der aufgenommen Bilder ermöglicht.

Grundprinzip des Gesamtsystems HAMLeT:

Im Projekt HAMLeT (Hazardous Material Localization and Person Tracking) verfolgt ein Netzwerk aus hochempfindlichen Geruchssensoren die Spur des Sprengstoffs: Auf den Chips der Sensoren befinden sich z. B. Schwingquarze. Diese »elektronischen Nasen« fangen chemische Moleküle ein und verändern dabei ihre Schwingfrequenz – für jede Substanz in einer charakteristischen Art und Weise. Doch HAMLeT besteht aus einer weiteren wichtigen Komponente: Die Sensordatenfusion sorgt dafür, dass die Spur des Sprengstoffs mit der richtigen Person in Verbindung gebracht wird. Deshalb ist ein zweites Sensornetzwerk notwendig, das den Weg der Personen nachvollzieht. Dafür verwenden die Forscher Laserscanner und demnächst zusätzlich eine 2D-3D-MultiCam-Kamera, die ermitteln, wann und wo sich eine Person aufgehalten hat. Hinter der Sensordatenfusion stecken komplexe und hoch komplizierte Algorithmen. HAMLeT liefert so ein genaues Abbild der Personenströme und ordnet den Personen ihrem Geruch zu.

Weitere Erläuterungen und Informationen zu den Arbeiten des Fraunhofer-Instituts FKIE und der Abteilung Sensordaten- und Informationsfusion SDF erhalten Sie im Internet unter http://www.fkie.fraunhofer.de und http://www.fkie.fraunhofer.de/sdf
oder bei Abteilungsleiter Privatdozent Dr. Wolfgang Koch
E-Mail: wolfgang.koch@fkie.fraunhofer.de
Tel.: +49 (0) 228 9435-273
Weitere Informationen:
http://www.fkie.fraunhofer.de - Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE in Wachtberg bei Bonn

http://www.fkie.fraunhofer.de/sdf - Abteilung Sensordaten- und Informationsfusion SDF

Bernhard Kleß | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.fkie.fraunhofer.de

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