GRK 1564: Bildgebung und -verarbeitung neuer Modalitäten - Multimodale Bild-Akquisition und Analyse für Anwendungen in der Zivilen Sicherheit

Die Bildgebung ist eine der bedeutendsten Querschnittstechnologien für die deutsche Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft. Dies spiegelt sich auch stark in dem Thema der zivilen Sicherheit wider. Begleitet von der notwendigen gesellschaftlichen Diskussion über ethische und juristische Fragen stellt sich für die Forschung die Herausforderung, sehr spezifische und dabei hochautomatisierte technische Hilfsmittel zu entwickeln, um die im gesellschaftlichen Konsens festgelegten Maßnahmen gezielt umsetzen zu können.
Im Graduiertenkolleg wird das gesamte Forschungsfeld gemäß den Anwendungsfeldern und den grundlegenden Methoden strukturiert. Methodisch gibt es enge Verschränkungen und signifikante Synergien zwischen den Teilprojekten, die sich in diese Struktur einfügen. Die erhöhten funktionalen Anforderungen aus dem Bereich der zivilen Sicherheit an die bildgebenden Systeme erfordern neue, leistungsfähigere Konzepte. Die zentrale Forschungsidee des Graduiertenkollegs ist es, aktuelle Entwicklungen in der bildgebenden Sensorforschung aufzugreifen, um damit im Kontext der zivilen Sicherheit neuartige Lösungsansätze zu ermöglichen. Die betrachteten Sicherheitsbereiche umfassen die Personenerkennung/Biometrie, die Materialanalyse und die Szenenüberwachung. Ziel ist es, Verfahren zur funktionalen Erweiterung von Sicherheitsanwendungen und zur Steigerung der Robustheit zu entwickeln, und zwar durch Nutzung der teilweise gegebenen Orthogonalität und Redundanz von Sensorinformation.
Die Bildsensordatenverarbeitung bildet den zentralen Kristallisationspunkt des Graduiertenkollegs, bei dem konkrete Aspekte der Sensorentwicklung und Anforderungen aus dem Anwendungsbereich der zivilen Sicherheit kumulieren. Es werden verschiedenartige Konzepte der Datenverarbeitung und Informationsextraktion im Spannungsfeld "Sensorik - Anwendung der zivilen Sicherheit“ untersucht. Die Modellbildung für Sensoren als Teil der Sensorentwicklung liefert die wesentlichen charakteristischen Sensoreigenschaften als Grundlage für eine effiziente Verarbeitung der Sensordaten.

Das Graduiertenkolleg 1564 „Imaging New Modalities“ hat an der Schnittstelle zwischen Elektrotechnik und Informatik das Thema der bildgebenden Sensorik beforscht. In dieser für die deutsche Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft bedeutenden Querschnittstechnologie wurde von der Entwicklung neuer Sensorprinzipien bis zur Entwicklung von Anwendungen bildgebender Sensoren in der zivilen Sicherheit das gesamte Spektrum von Forschungsfragen adressiert. Als zentralen thematischen Kern, sowohl aus wissenschaftlicher Sicht als auch aus der Perspektive der Ausbildung von Doktorand(inn)en, hat das Kolleg das integrierte Zusammenwirken aller sensor- und informationstechnischen Komponenten für bildgebende Sensorsysteme in den Blick genommen. Dieser umfasst die synergetische Forschung und Entwicklung neuer bildgebender Prinzipien für die Multispektral-, THz- und Entfernungsmesssensorik und verzahnt diese eng mit der Untersuchung grundsätzlicher Mechanismen in der Daten- und Informationsverarbeitung inkl. der Informationssicherheit. Hierbei bildete die Verarbeitung von Bildsensordaten in dem Spannungsfeld „Sensorentwicklung – anwendungsorientierte Sensordatenverarbeitung“ den zentralen Kristallisationspunkt, in dem die konkreten Aspekte der Sensorentwicklung und die Anforderungen der zivilen Sicherheit kumulieren. Methodisch wurden hierbei Aspekte der sensornahen Charakterisierung, der Kompensation von Sensorfehlern und -limitationen, sowie Methoden der Informationseinbettung untersucht. Hierbei wurden monomodale Methoden für die neuartigen Sensoren mit dem Ziel der effizienten und robusten Informationsgewinnung betrachtet, während im Bereich multimodale Methoden zentrale Fragestellungen der Registrierung, Fusionierung und Repräsentation der Daten mehrerer verschiedenartiger Sensoren untersucht wurden. Als Anwendungshintergrund diente die zivile Sicherheit, in welchem konkret die Bereiche Personenerkennung/Biometrie, bildbasierte Materialerkennung und Szenenanalyse betrachtet wurden. Für die sich spezifisch ergebenden Anforderungen für die Datenverarbeitung wurden unter anderem die Fragen der Verarbeitungsgeschwindigkeit, der Robustheit, der Redundanz und der Komplementarität untersucht. Die Einbindung der Informationssicherheit, in Kombination mit der ethischen Begleitforschung bildete hierbei die Schnittstelle der technologischen Forschung hin zur gesellschaftlichen Integration künftiger Sensortechnologien.