Neue Verfahren zur Detektion von Gefahrgegenständen in Schuhen mit Millimeterwellen-Radarbildgebung

• Antragstellerin: Dr.-Ing. Ingrid Ullmann
• Fachliche Zuordnung: Kommunikationstechnik und -netze, Hochfrequenztechnik und photonische Systeme, Signalverarbeitung und maschinelles Lernen für die Informationstechnik
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 546339340

Bildgebende Millimeterwellen-Radare finden in vielen sicherheitskritischen Bereichen Anwendung. Ein prominentes Beispiel sind die Personenscanner, welche im Security Check an Flughäfen eingesetzt werden. Im Gegensatz zu den Personenscannern, die bereits zu kommerzieller Reife entwickelt wurden, wird eine Suche nach Gefahrgegenständen in Schuhen oft mit Röntgen, nach Ablegen der Schuhe, durchgeführt. Ein millimeterwellenbasierter, in den Körperscanner integrierter Schuhscan würde einen erheblichen Zugewinn an Komfort und Schnelligkeit in der Personenkontrolle bedeuten. Jedoch stellt das Scannen von Schuhen mit bildgebenden Radarsystemen ein bisher nicht zufriedenstellend gelöstes Problem dar. In diesem Forschungsvorhaben werden daher neue Verfahren für eine zuverlässige, hochgenaue Detektion von Gefahrgegenständen in Schuhen mit Millimeterwellen-Radarbildgebung erforscht. Als Lösungsansatz wird ein multimodales Bildgebungssystem, bestehend aus einem Multiple-Input-Multiple-Output- (MIMO-) Radar im Millimeterwellenbereich und einer optischen Time-of-Flight-Kamera untersucht. Hierbei wird die Time-of-Flight-Kamera als ergänzende Sensormodalität zur Radartechnik eingesetzt. Sie dient dazu, das Profil der Schuhsohle mit hoher Präzision zu erfassen. Diese Information liefert zum einen die Basis für eine Radar-Bildrekonstruktion des Schuhinneren, bei der die Wellenausbreitung durch die profilierte Schuhsohle inklusive der Brechungseffekte berücksichtigt wird. Hiermit wird erwartet, dass das Schuhinnere sehr viel genauer abgebildet werden kann, als dies bisher möglich ist. Zudem ist es möglich, das Radarecho, welches durch die zuvor erfasste Grenzschicht hervorgerufen wird, mit einem Simulationstool zu simulieren. Das errechnete Simulationssignal kann dann vom tatsächlich gemessenen Radar-Messsignal numerisch subtrahiert werden. Ein so entstehendes, modifiziertes Radarsignal enthält nur die Echos des Inneren und legt auch solche Strukturen im Bild offen, die ohne die Grenzschichtkompensation durch das starke Sohlenecho maskiert würden. Mit diesen neuartigen Ansätzen wird gegenüber dem Stand der Forschung eine deutliche Verbesserung hinsichtlich Auflösung und Sichtbarkeit verborgener Gefahrobjekte erwartet. Anhand mehrerer Messkampagnen werden die erarbeiteten Konzepte verifiziert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen