Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bewegungsanalyse im Datenanzug: Forschung zur Handlungserkennung und -vorhersage im BioMotionLab

06.11.2013
Wissenschaftler des Ulmer Instituts für Neuroinformatik wollen Mechanismen der Informationsverarbeitung im menschlichen Gehirn verstehen und auf technische Systeme übertragen.

Daten für ihre Forschung gewinnen sie im neu eingerichteten BioMotionLab an der Uni Ulm unter anderem mithilfe eines Datenanzugs und eines mobilen Eyetracking-Systems. Ergebnisse ihrer wissenschaftlichen Arbeit sind Algorithmen, durch die technische Systeme Aktionen in Bildsequenzen erkennen und vorhersehen können.


Sender, die am Datenanzug der Testperson angebracht sind, übermitteln fortwährend Positionsinformationen. Diese Daten werden vom „Motion Capture" System erfasst und von einem Rechner ausgewertet
Foto: Uni Ulm

Siebzehn Sender sind am „Datenanzug“ eines Informatikstudenten angebracht. Während er sich durch den Raum bewegt, übermitteln die Sender an den Gelenken Positionsinformationen. Diese vom „Motion Capture" System erfassten Daten werden von einem Rechner kontinuierlich ausgewertet und dargestellt. Auf dem Bildschirm erscheint ein virtuelles Skelett, das sich in Echtzeit synchron durch den dreidimensionalen Raum bewegt. Auf diese Weise gewinnen Professor Heiko Neumann und seine Arbeitsgruppe im neu eingerichteten BioMotionLab an der Universität Ulm Daten für ihre Forschung.

Das Erkennen und die Vorhersage von Aktionen sowie Handlungen aus Videosequenzen ist ein Schwerpunkt der Wissenschaftler am Institut für Neuroinformatik. Wichtigstes Vorbild sind dabei Verarbeitungsmechanismen visueller und motorischer Datenströme im menschlichen Denkorgan: „Anhand von rechnergestützten und mathematischen Modellen wollen wir die Informationsverarbeitung im Gehirn eines Beobachters besser verstehen und auf technische Systeme übertragen“, erklärt Heiko Neumann.

Ergebnis dieser Forschungsaktivitäten sind Algorithmen, durch die technische Systeme Aktionen in Bildsequenzen erkennen können – und zwar möglichst zuverlässig und genau.

Grundlegend dafür sind zunächst getrennte Analysen dynamischer Bewegungs- und statischer Forminformationen, die auf einer höheren Verarbeitungsebene zu größeren Einheiten zusammengeführt werden. So sind letztlich Rückschlüsse auf Bewegungen in einer Bildsequenz möglich. Diese Algorithmen können auch in eher anwendungsorientierten Forschungsgebieten wie der Mensch-Computer Interaktion, der Sportwissenschaft oder im Bereich Ergonomie eingesetzt werden.

Im BioMotionLab an der Universität Ulm wird in erster Linie Grundlagenforschung zwischen Informatik, Mathematik und Neurowissenschaften betrieben – häufig im Kontext des Sonderforschungsbereichs/Transregio (SFB) 62 „Eine Companion Technologie für kognitive technische Systeme“. Das Ziel des SFB: Technische Systeme sollen als „Gefährten“ mit ihren Nutzern interagieren und dabei ihre Kenntnisse, aktuellen Bedürfnisse und Stimmungen berücksichtigen. Die Handlungen eines Nutzers zu erkennen oder mögliches Folgeverhalten vorherzusagen ist dafür eine wichtige Voraussetzung.

Diesen Fragestellungen widmet sich auch der Doktorand Georg Layher, dessen Fachbeitrag kürzlich bei der diesjährigen internationalen Jahrestagung der kognitionswissenschaftlichen Gesellschaft ausgezeichnet wurde („Best Paper Prize Computational Modeling in Perception/Action“). Layher hat ein computerbasiertes hierarchisches Modell der Großhirnrinde entwickelt, das verdeutlichen soll, wie neuronale Repräsentationen von Form- und Bewegungsinformationen in Bewegungssequenzen aus Beispielen gelernt werden können. „Das Modell verwendet neben der gerichteten Form- und Bewegungsverarbeitung auch rückwärtige Feedbackverbindungen. So können Handlungen eines Gegenübers erkannt und vorhergesehen werden“, erläutert Georg Layher, der das BioMotionLab für seine Forschung nutzt.

Die Analyse biologischer Bewegung, englisch biological motion, ist Namensgeber des Labors an der Uni Ulm. Unter diesem Titel werden Mechanismen der Bewegungsanalyse nach biologischem Vorbild untersucht, die beispielsweise die räumliche Navigation oder Aufmerksamkeitsanalyse betreffen. So dient die Ausstattung des Labors neben der Datengenese auch der Durchführung psychophysischer Experimente, die zu einem besseren Verständnis der menschlichen Wahrnehmung, insbesondere des visuellen Systems, beitragen sollen. In Ergänzung zur Bewegungsanalyse mittels „motion capturing“ wird hierfür unter anderem ein mobiles Eyetracking-System zur Aufzeichnung von Blickbewegungen eingesetzt.

Finanziert wird das BioMotionLab hauptsächlich aus Mitteln des SFB/TRR 62. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat Ende 2012 entschieden, den interdisziplinären Sonderforschungsbereich der Universitäten Ulm und Magdeburg für weitere vier Jahre mit zehn Millionen Euro zu fördern.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Heiko Neumann, Tel.: 0731 50-24158, heiko.neumann@uni-ulm.de
Georg Layher, Tel.: 0731/50-24155, georg.layher@uni-ulm.de

Annika Bingmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-ulm.de/in/neuroinformatik.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Industrie 4.0: Fremde Eindringlinge im Unternehmensnetz erkennen
16.04.2018 | Fraunhofer-Institut für Sichere Informationstechnologie SIT

nachricht Die Thermodynamik des Rechnens
11.04.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics