Abtastung Grosser Synthetische Blenden für Bewegungsklassifizierung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Sanaz Mostaghim; Dr. Dmitriy Shutin
• Fachliche Zuordnung: Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 502167710

Mit dem Airborne Optical Sectioning (AOS) haben wir ein Bildgebungsverfahren mit großer synthetischer Apertur eingeführt, bei dem Drohnen eingesetzt werden, um aus der Luft Bilder von großen Gebieten über Wäldern aufzunehmen. Diese Bilder werden rechnerisch zu integralen Bildern kombiniert, die starke Verdeckungen unterdrücken und versteckte Ziele sichtbar machen. Die Hauptvorteile von AOS gegenüber Alternativen wie LiDAR oder Synthetic Aperture Radar liegen in der Echtzeitleistung, der Anwendbarkeit auf andere Wellenlängen, z. B. Fern- oder Nahinfrarot für unterschiedliche Anwendungen, sowie in der hohen räumlichen Auflösung. AOS und seine erfolgreiche Anwendung in vollautonomen Such- und Rettungsdrohnen ist das Gesamtergebnis von zwei nachfolgenden FWF-Projekten: In „Directional Super-Resolution Through Coded Sampling and Guided Up-Sampling“ haben wir Techniken zur direktionalen Superauflösung für Geräte mit spärlicher Abtastung untersucht, die keine Szenentiefe, Disparitätsabschätzung oder exakte Bildkorrespondenzen erfordern. In „Wide Synthetic Aperture Sampling“ haben wir diese wissenschaftlichen Erkenntnisse dann auf AOS ausgedehnt mit dem Ziel, die räumliche und gerichtete Auflösung sowie die De-Fokussierungseffizienz zu maximieren und gleichzeitig die Schärfentiefe und Flugzeit für Wide Synthetic Aperture Sampling zu minimieren. Zielsetzung: Die sequentielle Abtastung von AOS beschränkt jedoch derzeit die Anwendung auf statische Ziele. Bewegte Ziele, wie z. B. gehende Menschen oder laufende Tiere, führen zu Bewegungsunschärfe in integralen Bildern, die fast unmöglich zu klassifizieren sind. Die Erkennung und Interpretation von Bewegungen ist jedoch für viele praktische Anwendungen unerlässlich. Ziel dieses Folgeprojekts ist es, die Prinzipien der Abtastung mit großer synthetischer Apertur für die Bewegungserkennung und -interpretation zu untersuchen. Kurz gesagt, wir suchen nach neuartigen Lösungen, um AOS in die Lage zu versetzen, mit bewegten Zielen umzugehen und somit neue Anwendungsbereiche zu erschließen. Dazu ist es jedoch erforderlich, völlig neue Einblicke in die Theorie und Praxis von Wide-Synthetic-Aperture-Sampling-Strategien zu gewinnen. Ansatz: Wir wollen sequentielle Abtaststrategien in Verbindung mit angepassten Deblurring- und Anomalie-Erkennungstechniken, neuartige parallele Abtaststrategien mit ersten Luftbildkamera-Arrays, dynamisch rekonfigurierbare Drohnenschwärme sowie effiziente Kombinationen aus sequentieller und paralleler Abtastung zur Reduzierung der Komplexität und zur Vermeidung von Unterabtastung untersuchen. Die Bewegung selbst könnte ein wichtiges Merkmal für die Zielklassifizierung sein. Innovation: Neue AOS-Sampling-Ansätze zur Identifizierung bewegter Ziele werden völlig neue Anwendungen für Bereiche wie die Beobachtung von Wildtieren, Suche und Rettung, Grenzkontrolle, Überwachung und andere ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Kooperationspartner: Professor Dr.-Ing. Oliver Bimber