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Multi-Touch-Interface: 3D-Kamerasystem verarbeitet Gesten in Echtzeit

Um Computersysteme zu steuern, bedarf es bislang Maus und Tastatur oder auch Joystick. Mit einer neuen Gestensteuerung soll künftig ein Fingerzeig der Hand ausreichen. Möglich macht dies ein Multi-Touch-Interface, das Georg Hackenberg während seiner Masterarbeit am Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT entwickelte. Mit seiner Arbeit belegt er den ersten Platz bei den Hugo-Geiger-Preisen. Das teilte die Fraunhofer-Gesellschaft kürzlich mit.

Bevor ein neues Automodell vom Band rollt, existiert es zunächst als virtuelles Modell, erklärt die Fraunhofer-Gesellschaft. In einem Raum für die virtuelle Darstellung von Objekten, einem so genanntem Cave, können es die Entwickler von allen Seiten und Richtungen betrachten, prüfen und verbessern. Bisher interagieren die Entwickler dabei über einen Joystick mit dem Computer, der das virtuelle Automodell anzeigt, so die Fraunhofer-Gesellschaft. Künftig könnten sie auf ein solches Hilfsmittel verzichten: Denn allein ihre Hand soll ausreichen, um dem Computer die entsprechenden Signale zu geben. Möglich macht dies das Multi-Touch-Interface von Georg Hackenberg.

"Wir verwenden eine Kamera, die statt einer Farbinformation Pixel für Pixel angibt, wie weit dieser Punkt von der Kamera entfernt ist. Dies geschieht im Wesentlichen über eine Art Graustufenbild, bei dem der Grauton die Entfernung der Objekte darstellt. Die Kamera liefert also eine dreidimensionale Information, die das System über spezielle Algorithmen auswertet", erläutert Hackenberg. Die Hauptarbeit Hackenbergs habe darin bestanden, die entsprechenden Algorithmen zu entwickeln. Diese sollen dafür sorgen, dass das System eine Hand zunächst einmal erkennt und in einem weiteren Schritt ihre Bewegungen verfolgen kann.

Das Ergebnis der Arbeit gestaltet sich laut Fraunhofer-Gesellschaft so, dass das dreidimensionale (3D) Kamerasystem Gesten bis hin zu den Bewegungen einzelner Finger aufnimmt und sie in Echtzeit verarbeitet. Bisher sollen vergleichbare Verfahren mit Fingerunterstützung nur wahrnehmen können, wie sich Hände in der Bildebene bewegten. Die Tiefeninformation, also wie weit die Hand vom Kamerasystem entfernt gewesen sei, hätten sie nicht auflösen können, so die Fraunhofer-Gesellschaft. Die Frage, mit welchem Objekt die Hand interagiere, sei daher oft schwer zu beantworten gewesen. Kleine Bewegungen der Hand wie zum Beispiel Greifen lassen sich bisher kaum in Echtzeit wahrnehmen, oder nur mit sehr großem Rechenaufwand, erklärt die Fraunhofer-Gesellschaft. Für das neue System sei dies kein Problem.

Einen Prototypen der neuen Gestenerkennung gibt es bereits. Nun wollen die Forscher Schwächen im Algorithmus ausbessern und erste Anwendungsstudien durchführen. In etwa einem Jahr könnte das System aus technischer Sicht marktreif sein, hofft Hackenberg. Mittelfristig planen die Forscher, es so weiterzuentwickeln, dass es auch in mobilen Anwendungen eingesetzt werden kann.

Mit dem Hugo-Geiger-Preis zeichnet das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie drei hervorragende und anwendungsorientierte Diplomarbeiten oder Dissertationen aus. Kriterien der Beurteilung sind: wissenschaftliche Qualität, wirtschaftliche Relevanz, Neuartigkeit und Interdisziplinarität der Ansätze. Die Arbeiten müssen in unmittelbarer Beziehung zu einem Fraunhofer-Institut stehen oder dort entstanden sein. In diesem Jahr erhält der erste Preisträger einen Betrag von 5000 Euro.
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