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Masken-Check am Campus: Detektion durch Infrarotkamera und Künstliche Intelligenz

Masterstudiengang „Mechatronische Systementwicklung“: Studierende bauen Demonstrator

 

Maske auf oder Maske ab? Studierende der Fakultät für Technik der Hochschule Pforzheim haben ein Detektionssystem entwickelt, das diese Kontrolle künftig übernehmen könnte: Patrick Arnold, Lukas Elwinger und Carlo Elwinger haben im Rahmen eines Forschungsprojekts im Studiengang „Mechatronische Systementwicklung“ eine Wärmebildkamera mit Künstlicher Intelligenz ausgestattet. „Komplexe Sensoren mit integrierter Intelligenz stellen schon heute ein Kernthema in der Forschung dar“, so Professor Dr.-Ing. Dipl.-Inf. Norbert Schmitz, der die Arbeit wissenschaftlich betreute. Seit dem Wintersemester 2019/2020 verstärkt Norbert Schmitz die Hochschule Pforzheim mit seiner Professur für Künstliche Intelligenz und Robotik. Der 41-Jährige lehrt im Bachelorstudiengang „Mechatronik“ sowie im Masterstudiengang „Mechatronische Systementwicklung“.

Die Datenverarbeitung von Kameras mithilfe Künstlicher Intelligenz ist in vielen Bereichen unseres Lebens angekommen. Alltagsbeispiele sind Spurhalteassistenten in der Automobilbranche oder das Entsperren des Handys über Face-ID. „Bildverarbeitung ist heutzutage sehr weit fortgeschritten und auch in der Industrie weit verbreitet. Um Objekte innerhalb eines Bildes zu lokalisieren und folgend zu klassifizieren, werden fast ausschließlich Daten von Bildkameras verwendet. Wir fanden es spannend zu untersuchen, inwieweit auch eine Infrarot-Kamera (IR) für eine Bildverarbeitung verwendbar wäre“, so die Studierenden.

Die Masteranden lasen die Kamerasensoren aus, generierten daraus Bilddaten und programmierten ein neuronales Netz, um dieses dann effektiv und erfolgreich zu trainieren. Es galt die Daten zwischen unterschiedlichen Systemen zu transferieren sowie die Ergebnisse grafisch entsprechend darzustellen. „Da wir sehr schnell Fortschritte gemacht haben, konnten wir am Ende des Projektes all unsere entwickelten Teilsysteme zu einem Demonstrator zusammenfügen.“ Dieser konnte in der Klausurphase des vergangenen Wintersemesters auch erfolgreich eingesetzt werden: Im Foyer des T1-Gebäudes erfasste das studentische System, dass die anwesenden Kommilitonen ihre Masken ordnungsgemäß trugen.

Ihre Idee habe Potenzial: „Durch ein mechatronisches System, welches Masken erkennt und daraufhin eine gewünschte Aktion – zum Beispiel das Öffnen oder Schließen einer Tür –  ableiten kann, wäre es möglich den Mehraufwand des Kontroll-Personals in öffentlichen Einrichtungen oder in Unternehmen zu senken und die Sicherheit des Personals zu steigern“, so die Studierenden. Ein weiterer Vorteil ihrer Entwicklung: „Die Implementierung einer IR-Kamera hat den Vorteil, dass eine direkte Identifikation der Person nur sehr schwer bis nicht möglich ist. Dadurch ist diese Anwendung auch mit Blick auf die strenge Datenschutzregelung durchaus denkbar.“

Bevor er dem Ruf an die Hochschule folgte war Norbert Schmitz für die psb intralogistics GmbH Pirmasens (2011–2012), das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) Kaiserslautern (2012–2015) sowie die HagerGroup Blieskastel (seit 2016) tätig. Bei der psb intralogistics GmbH war er verantwortlich für den Entwurf, die Implementierung und die Inbetriebnahme kundenorientierter Lösungen im Bereich der Fahrerlosen Transportsysteme. Am DFKI arbeitete er zunächst als Senior Researcher, später als Deputy Director im Forschungsbereich „Erweiterte Realität”. In der Hager-Abteilung „Innovation und Strategie” war Norbert Schmitz Mitglied der Gruppe „Disruptive Innovation” mit den Schwerpunkten Energiemanagement, IP Softwaresysteme, Sensorik und Künstliche Intelligenz. Nach seinem Abitur in Ludwigshafen studierte Norbert Schmitz Informatik, mit dem Schwerpunkt Eingebettete Systeme und Robotik, an der Technischen Universität Kaiserslautern. Hier erfolgte auch seine Promotion von 2006 bis 2011 in der Arbeitsgruppe Robotersysteme: „Dynamische Modellierung von Kommunikationspartnern für Sozial Interaktive Humanoide Roboter.”