Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Orientierung für Roboter: TU Graz startet Christian Doppler Lab für semantische 3D Computer Vision

26.04.2016

Gefördert von Qualcomm Technologies und vom BMWFW will das Grazer Team Computern ermöglichen, sich in einer nicht standardisierten Umgebung zu orientieren.

Wer sich räumlich orientieren will, muss seine Umgebung wahrnehmen und das Wahrgenommene interpretieren. Das gilt für Roboter ebenso wie für Lebewesen. Maschinen sehen dank modernster Kameratechnik und computergesteuerter Bilderkennungsmethoden, die die Umgebung standardisiert mittels zweidimensionaler Bilder beschreiben.


The team of the Institute of Computer Graphics and Vision also works with in- and outdoor drones.

© Lunghammer - TU Graz


Along with corporate -supporter Qualcomm Technologies, Inc., the team at TU Graz will be working on a description of images in 3D.

© Lunghammer - TU Graz

Die richtige Interpretation des Gesehenen lässt auf zweidimensionaler Ebene allerdings zu wünschen übrig, wie Vincent Lepetit vom Institut für Maschinelles Sehen und Darstellen der TU Graz erklärt: „2D-Bilder geben lediglich Informationen darüber, wo sich ein Objekt ungefähr befindet. Es ist eine flache Information ohne Angaben zur Tiefe von Objekten oder zu deren Position in Relation zu anderen Objekten. Ein Roboter weiß so zum Beispiel nicht genau, wohin er greifen soll“.

Zudem können Bilder zahlreichen Abweichungen unterliegen: Verzerrungen, Unschärfe, ungeplante Bewegungen oder die Ähnlichkeit zu anderen Objekten machen es der Maschine schwer, richtig zu sehen und zu interpretieren. Für eine Umgebungsbeschreibung in 3D reichte die verfügbare Rechenkapazität bislang nicht.

„Erfreulicherweise ist die Rechnerleistung in den letzten Jahren aber rasant gestiegen, und das eröffnet uns neue Möglichkeiten in der Computer Vision“, so Lepetit. Der gebürtige Franzose ist der Leiter des neuen „Christian Doppler (CD-)Labors für semantische 3D Computer Vision“, das am Dienstag, 26. April 2016, an der TU Graz eröffnete.

In den kommenden sieben Jahren wird er mit seinem Team der TU Graz und gemeinsam mit dem Unternehmenspartner Qualcomm Technologies an einer Bildbeschreibung in 3D arbeiten. Das Ziel: Roboter sollen sich selbstständig in einer reellen, unkontrollierten Umgebung zurechtfinden.

BMWFW fördert Innovation

„Der Einsatz von Robotern wird im täglichen Leben sowie der industriellen Produktion immer wichtiger“, so Wissenschafts-, Forschungs- und Wirtschaftsminister Vizekanzler Reinhold Mitterlehner. „Die Forschung in diesem CD-Labor wird dazu beitragen, dass Roboter ihre Umwelt besser visuell wahrnehmen und auf Objekte reagieren können. Die hier erarbeiteten Lösungen sind ein weiterer Schritt zur Industrie 4.0 und können vielfältig genutzt werden, vom selbstfahrenden Auto bis zur Anwendung in Fabriken. Von Forschung und Innovation in diesem Bereich profitieren alle beteiligten Partner und langfristig auch der Standort Österreich, der nur durch Produkte am Puls der Zeit wettbewerbsfähig bleibt“.

Wie Maschinen lernen

Egal ob autonome Fahrzeuge oder roboterunterstützte Fabriken: Maschinen lernen durch Wiederholungen. Werden sie mit Daten gefüttert, können sie Muster erkennen, sich merken und entsprechend handeln. Das bedeutet im Umkehrschluss: Um einer Maschine etwas beizubringen, braucht es bekannte Daten. Dazu Lepetit: „Viele Dinge funktionieren heute, weil im Vorfeld eine Menge Daten generiert wurde, aus deren Wiederholung ein Roboter lernt. Sind keine Daten vorhanden, bleibt nur das mühsame händische Programmieren. Das macht Anwendungen sehr fehleranfällig und wenig flexibel.“ Statistische Methoden reichen für das dreidimensionale Sehen von Computern nicht aus. Im Rahmen des CD-Labors will die Grazer Gruppe auf maschinellem Lernen basierende Ansätze als fundamentale Bausteine für Anwendungen der 3D Computer Vision entwickeln. Nach vielversprechenden Anwendungen von 3D Computer Vision muss nicht lange gesucht werden: die roboterunterstütze Wartung in Fabriken, weit genauere Positionserkennung im Außenbereich oder weiterentwickelte Interaktionsmöglichkeiten zwischen Mensch und Maschine sind nur drei Beispiele.

Ziele des CD-Labors

Roboter brauchen eine möglichst vielfältige Datenquelle um ihre Position auch bei hoher Geschwindigkeit exakt feststellen zu können. Die Forschungsarbeit im CD-Labor für semantische 3D Computer Vision wird daher auf verschiedene Kameratypen und Sensoren zur Umgebungs- und Lageerkennung sowie auf Bewegungs- und Beschleunigungssensoren und Kompasse setzen. „Wir suchen außerdem nach Wegen einer automatisierten Positionserkennung auf Basis verfügbarer Bilddatenbanken wie Google Street View und durch Nutzung zweidimensionaler Quellen wie Landkarten und Stadtpläne“, so Lepetit. Am Ende des siebenjährigen CD-Labors sollen Roboter ihre vielfältigen Möglichkeiten auch in einer unkontrollierten Umgebung mit unvorhergesehenen bildhaften Situationen besser entfalten.

Hochkarätiger Unternehmenspartner

Das Forschungs- und Entwicklungsunternehmen Qualcomm Technologies Inc., eine hundertprozentige Tochtergesellschaft von Qualcomm Incorporated, einem in San Diego, Kalifornien ansässigen Unternehmen, wird die Grazer Wissenschafter begleitend unterstützen. Qualcomm war bereits Partner des Christian Doppler Labors für Handheld Augmented Reality, das zwischen 2008 und 2015 von Dieter Schmalstieg vom Institut für Maschinelles Sehen und Darstellen der TU Graz geleitet wurde. „Qualcomm Technologies ist stolz, bereits zum zweiten Mal als Partner in ein Zusammenarbeitsprojekt mit dem CDL eingebunden zu sein“, erklärte Serafin Diaz, Vice President Engineering bei Qualcomm Technologies, Inc. „Wir sind überzeugt, dass unsere frühere Zusammenarbeit ein Erfolg gewesen ist und zuversichtlich, dass dieses neue Christian Doppler Labor für semantische 3D Computer Vision ebenso erfolgreich sein kann. Die Ergebnisse dieses Forschungsprojekts sollen in den Bereichen Autonomes Fahren und Navigation für Roboteranwendungen zur Anwendung kommen.“

In Christian Doppler Labors wird anwendungsorientierte Grundlagenforschung auf hohem Niveau betrieben, hervorragende Wissenschafterinnen und Wissenschafter kooperieren dazu mit innovativen Unternehmen. Für die Förderung dieser Zusammenarbeit gilt die Christian Doppler Forschungsgesellschaft international als Best-Practice-Beispiel. Christian Doppler Labors werden von der öffentlichen Hand und den beteiligten Unternehmen gemeinsam finanziert. Wichtigster öffentlicher Fördergeber ist das Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft (BMWFW).

An der TU Graz ist dieses CD-Labor im Field of Expertise „Information, Communication & Computing“ verankert, einem von für strategischen Forschungsschwerpunkten.

Kontakt:
Clemens ARTH
Dipl.-Ing. Dr.techn.
Institut für Maschinelles Sehen und Darstellen
TU Graz
Inffeldgasse 16, 8010 Graz
Tel.: +43 316 873 5028
E-Mail: clemens.arth@tugraz.at

Mag. Susanne Eigner | Technische Universität Graz
Weitere Informationen:
http://www.tugraz.at

Weitere Berichte zu: CD-Labor Doppler Information Orientierung Positionserkennung Roboter

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Ein stabiles magnetisches Bit aus drei Atomen
21.09.2017 | Sonderforschungsbereich 668

nachricht Drohnen sehen auch im Dunkeln
20.09.2017 | Universität 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: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften