Ausgezeichnete Bewegungsanalyse in Videos

In ihrem preisgekrönten Fachartikel haben sich Joachim Weickert und sein Team mit der computergestützten Bewegungsanalyse in Bildfolgen beschäftigt. Ziel war es, einen Computer in die Lage zu versetzen, Bewegungen in einem Video möglichst genau zu erkennen. „Dies ist ein Schlüsselproblem, an dem Wissenschaftler seit mehr als drei Jahrzehnten sehr intensiv arbeiten“, sagt Professor Weickert, der das maschinelle Verstehen von Bildern (Computer Vision) mit mathematischen Methoden erforscht. Zusammen mit seinen damaligen Doktoranden Thomas Brox, Andrés Bruhn und Nils Papenberg ist Weickert 2004 ein Durchbruch gelungen: Er hatte ein mathematisch fundiertes Verfahren entwickelt, mit dem Computer Bewegung in Bildfolgen doppelt so genau erkennen können wie mit den damals besten Methoden. „Zu der Zeit hatten Experten eine derartige Genauigkeitssteigerung für unmöglich gehalten“, so Weickert.

Die Ansätze der Forscher haben sich in der Zwischenzeit in vielen Anwendungen bewährt, beispielsweise in Fahrerassistenzsystemen: Ein im Fahrzeuginneren angebrachtes Kamerasystem liefert während der Fahrt Bilder an den Prozessor des Autos. Mit der Software zur genauen Bewegungsanalyse erkennt dieser in Echtzeit, wenn etwa ein Kind unerwartet über die Straße rennt. Es warnt den Fahrer rechtzeitig, um einen Unfall zu verhindern.

In der Medizin haben entsprechende Ideen Eingang in Softwaresysteme gefunden, um Bilder zweier Diagnoseverfahren, zum Beispiel Computertomographie und Kernspintomographie, zu fusionieren. Dies hilft etwa bei der Implantation von Gehirnschrittmachern. Chirurgen können dank des Systems Knochen und Gewebe hochgenau auf einem Bildschirm erkennen und somit die Operation präziser durchführen. Außerdem kommt die Methode zum Beispiel bei der Bewegungssteuerung in der Robotik oder bei Software für Spezialeffekte in Hollywoodfilmen zum Einsatz.

Der Fachartikel wurde bereits in über 1200 wissenschaftlichen Publikationen zitiert, in denen andere Forscher die Idee aufgegriffen und weiterentwickelt haben. Am 8. September erhielten die Wissenschaftler um Weickert hierfür nun den „Jan Koenderink Prize for Fundamental Contributions in Computer Vision“ vor rund 1500 Tagungsteilnehmern im Rahmen der „European Conference on Computer Vision“ – eine der wichtigsten Tagungen auf diesem Gebiet. Die Auszeichnung wird alle zwei Jahre für eine Arbeit von grundlegender Bedeutung verliehen, welche die Forschung im letzten Jahrzehnt maßgeblich beeinflusst hat.

Professor Joachim Weickert lehrt und forscht an der Saar-Uni. 2010 erhielt er für seine Arbeiten zur mathematischen Bildanalyse den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis. Seine ehemaligen Doktoranden sind nach wie vor in der Forschung tätig: Thomas Brox ist Lehrstuhlinhaber an der Universität Freiburg, Andrés Bruhn bekleidet eine Professur an der Universität Stuttgart, und Nils Papenberg arbeitet als promovierter Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für bildgestützte Medizin in Lübeck.

Ein Porträtfoto von Joachim Weickert finden Sie unter https://www.uni-saarland.de/universitaet/aktuell/pm/pressefotos.html. Bitte beachten Sie die Nutzungsbedingungen.

Den Fachartikel „High Accuracy Optical Flow Estimation Based on a Theory for Warping” finden Sie unter http://www.mia.uni-saarland.de/Publications/brox-eccv04-of.pdf

Fragen beantwortet:
Prof. Dr. Joachim Weickert
Mathematik und Informatik
Tel.: 0681 302-57340
E-Mail: weickert@mia.uni-saarland.de