F r a u n h o F e r - I n s t I t u t F ü r G r a p h I s c h e d a t e n v e r a r b e I t u n G I G d Jahresbericht 2010

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1 F r a u n h o f e r - I n s t i t u t f ü r G r a p h i s c h e d at e n v e r a r b e i t u n g I G D Jahresbericht 2010

2 inhalt Vorwort 1 Das Fraunhofer IGD im Profil 2 Das Fraunhofer IGD vernetzt 6 Das Institut in Zahlen 8 Projektzentrum Fraunhofer IDM@NTU 10 Abteilung»Identifikation und Biometrie«11 Unsere Köpfe 12 Unsere Forschungslinien 14 Unsere Forschungsabteilungen 30 Messen und Veranstaltungen 52 Kunden und Kooperationspartner 54 Publikationen 56 Kontakt 58 Impressum 59

3 Vorwort Ein spannendes Jahr liegt hinter uns war das Jahr des wirtschaftlichen Aufschwungs. Die Prognosen stimmen uns alle optimistisch, die aktuellen Wirtschaftszahlen sind so gut, wie schon lange nicht mehr. Die Stimmung ist positiv. Ohne Zweifel, jetzt zeigt sich, wer während der Krisenzeit bewusst gehandelt hat. Wir konzentrieren uns ganz auf unser Können, denn Fraunhofer gestaltet Zukunft! Forschen heißt Neues entdecken. Ganz unserem Motto entsprechend, haben wir auch 2010 wieder innovative Themen und Entwicklungen vorangetrieben, die wir Ihnen sehr gerne vorstellen. Abteilung»Identifikation und Biometrie«Preisgekröntes Lernspiel»Winterfest«Der Standort in Rostock hat 2010 ein sehr erfolgreiches Jahr durchlaufen. Die herausragenden Leistungen der Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IGD in Rostock spiegelten sich nicht zuletzt in der Auszeichnung des Lernspiels»Winterfest«wider. Die Koordination des vom BMBF geförderten Projekts Alphabit, in dessen Rahmen auch»winterfest«entstand, lag beim Fraunhofer IGD. Das Lernspiel wurde Ende Juni in Köln mit dem bekannten LARA Games Award in der Kategorie Education ausgezeichnet. Funktionale Analphabeten werden mit dem Spiel ermutigt, die eigenen Fähigkeiten im Lesen, Schreiben und Rechnen weiter auszubauen. Biometrische Systeme werden in unserem Alltag immer mehr zur Selbstverständlichkeit. Bereits seit Mitte der 1990er Jahre beschäftigt sich unser Institut mit dem Themenfeld Biometrie. Mit der Abteilung»Identifikation und Biometrie«unterstreicht das Fraunhofer IGD seinen Schwerpunkt in dieser Zukunftstechnologie. Im November 2010 erhielt unsere Mitarbeiterin ZHOU Xuebing den Forschungspreis des Europäischen Biometrie- Forums. Diese Auszeichnung bestätigt den großen Erfolg dieser Abteilung in der anwendungsorientierten Biometrieforschung. Projektzentrum Fraunhofer in Singapur Fraunhofer wächst haben wir unsere Position auf dem asiatischen Markt weiter ausgebaut. Wir haben die neuen und zukunftsweisenden Märkte in Fernost schon vor vielen Jahren erkannt und blicken bereits auf eine lange und erfolgreiche Arbeit zurück. Interaktive Digitale Medien sind ein Technologiefeld mit enormem Anwendungspotenzial in den verschiedenen Industriesektoren. Gemeinsam mit der Nanyang Technological University in Singapur hat das Fraunhofer IGD das Projektzentrum Fraunhofer gegründet. Die Forscher entwickeln dort u. a. Lösungen für die Zukunft der mobilen Kommunikation. Der Kooperation kommt das hohe internationale Ansehen der Forschung aus Deutschland und Singapur zugute. Fraunhofer-Spin-Off Auch auf dem Gebiet Computer Aided Design setzt das Fraunhofer IGD neue Maßstäbe. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IGD realisierten eine Software, die fast alle Zahnersatzformen optimal virtuell konstruieren kann. Im März 2010 führte das Institut eine neue Firmenausgründung in die Selbstständigkeit. Die exocad GmbH entwickelt Software zur Gestaltung von Zahnersatz und unterstreicht hierbei die herausragenden Leistungen auf dem Gebiet des Dental-CAD-Prozesses. Es zeigt sich, dass das Fraunhofer IGD produktreife Software mit großem Erfolg entwickelt. Diese wird am Markt erfolgreich eingesetzt. Innovation und Leistungsfähigkeit dafür steht das Fraunhofer IGD, die weltweit führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Unsere Kunden bleiben wettbewerbsfähig, unser Jahresbericht wird Sie davon überzeugen. Wir wünschen Ihnen eine spannende Lektüre. Prof. Dieter W. Fellner Dr. Matthias Unbescheiden 1

4 Das Fraunhofer IGD im Profil 2

5 Seit über 20 Jahren stellt das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD den Menschen in den Mittelpunkt seiner Forschungsaktivitäten. Die Forscher sehen den Menschen als Benutzer, wollen seine Arbeit mit dem Computer erleichtern und ihm dabei helfen, sie wirksamer zu gestalten. Technische Lösungen und vermarktungsfähige Produkte entstehen im engen Verbund mit Partnern, denn eines der Kernziele ist es, neu entwickelte Technologien unkompliziert und vor allem effizient nutzen zu können. Die Institutsmitarbeiter tragen durch innovative Entwicklungs- und Forschungsprojekte in den einzelnen Abteilungen entscheidend dazu bei. Das Fraunhofer IGD ist weltweit führend in der angewandten Forschung im Visual Computing. Die bild- und modellbasierte Informatik verwendet, erfasst und bearbeitet Bilder und Graphiken für alle denkbaren computerbasierten Anwendungen. Die Forscherinnen und Forscher setzen graphische Anwendungsdaten in Wechselbeziehung mit nicht-graphischen Daten. Rechnergestützt reichern sie Bilder, Videos und 3D-Modelle mit Texten, Ton und Sprache an. Dafür entwerfen sie entsprechend fortgeschrittene Dialogtechniken. Werden verschiedene Datentypen am Rechner zusammenfügt, ergeben sich Erkenntnisse, die wiederum zahlreiche Leistungen ermöglichen. Das Fraunhofer IGD bietet aufgrund seiner langjährigen Erfahrung und Kompetenz technische Lösungen für innovative Produkte und Dienstleistungen. Es trägt entscheidend dazu bei, dass die europäische Wirtschaft international wettbewerbsfähig bleibt. Die Forscher am Fraunhofer IGD sind in drei strategischen Bereichen aktiv:»semantik im Modellierungsprozess«,»Wechselwirkung von Computergraphik und Computervision«sowie»Verallgemeinerte Digitale Dokumente«. Die Wissenschaftler fokussieren neue Schlüsselthemen in der graphischen Datenverarbeitung mit ausgewählten Kompetenzen. Visual Computing ist wesentlicher Bestandteil der IT-Infrastruktur und eine wichtige Voraussetzung dafür, dass sich eine moderne Informations- und Wissensgesellschaft überhaupt bilden kann. Die Institutsmitarbeiter wollen ihren Kunden Spitzentechnologie bieten, damit sie am Markt erfolgreich sind. Kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren profitieren von der angewandten Forschungsaktivität, denn diese ermöglicht eine strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Die Zukunft der Informationstechnologie liegt in ihrer permanenten Weiterentwicklung. Ob industrielle Anwendung oder private Nutzung, ob Großprojekt oder standardisierte Lösungen für den Alltag das Fraunhofer IGD bietet Dienstleistungen für alle Anforderungen. Seine Forschungs- und Entwicklungsarbeiten tragen dazu bei, Visual Computing in Deutschland als Technologie, Werkzeug und Entwicklungsbasis zu etablieren. Eigene Produkte und Verfahren unterstreichen, wie wichtig Visual Computing als Dienstleistung ist. Das Spektrum der durchgeführten Arbeiten ist so vielfältig wie spezialisiert: Es reicht von der anwendungsspezifischen Grundlagenforschung, der Algorithmik, bis zu Systemkonzepten und Prototypenrealisierung. Die spezifischen Kundenwünsche stehen dabei immer im Vordergrund. Das Fraunhofer IGD greift auf organisierte Forschungsteams in Abteilungen und auf wissenschaftliche Exzellenz in strategischen Forschungsgebieten zurück, um seine Kunden durch die neuesten Methoden der graphischen Datenverarbeitung unterstützen zu können. Das Institut besitzt sowohl allgemeine IT-Kompetenzen als auch ausgeprägte Fähigkeiten in sehr verschiedenen Anwendungsbereichen des Visual Computings. Im November 2009 wurde das Institut nach DIN ISO 9001:2008 zertifiziert begann eine von der Fraunhofer-Gesellschaft eingerichtete Arbeitsgruppe mit ihrer Forschungsarbeit in Darmstadt. Fünf Jahre später ging daraus das Fraunhofer IGD hervor, das heute neben dem Hauptsitz in Darmstadt drei weitere Standorte führt, nämlich in Rostock, Graz und Singapur. 3

6 Professor Dr. techn. Dieter W. Fellner ist der Leiter des Fraunhofer IGD und zugleich Lehrstuhlinhaber für Graphisch- Interaktive Systeme an der TU Darmstadt. Insgesamt 12 Forschungs- und Entwicklungsabteilungen mit über 170 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern verteilen sich auf Standorte in drei Ländern. In seiner Philosophie baut das Institut auf Zufriedenheit und Motivation der Beschäftigten, da ausgezeichnete Forschungs-, Entwicklungs- und Weiterbildungsleistungen erfahrungsgemäß in kooperativer und vertrauensvoller Atmosphäre entstehen. Zuverlässiges, termingerechtes und kundenorientiertes Arbeiten sind daher für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine Selbstverständlichkeit. Das Fraunhofer IGD arbeitet eng mit universitären Partnern zusammen und stärkt so personell wie fachlich seine Forschungskompetenzen an den Standorten. Die TU Darmstadt, die Universität Rostock, die TU Graz sowie die NTU Singapur zählen seit Jahren zu den engen Kooperationspartnern des Instituts. Das Fraunhofer IGD in Darmstadt Der Standort des Fraunhofer IGD in Darmstadt ist mehr als 8000 Quadratmeter groß. In den Büros und Labors des Instituts arbeiten über 100 feste Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Zirka 250 wissenschaftliche Hilfskräfte unterstützen die Bearbeitung von Forschungsaufträgen. Thematisch und organisatorisch gliedert sich das Fraunhofer IGD in sieben Forschungsabteilungen und ein Service Center. Das Service Center kümmert sich um das Netzwerk, die Server und Arbeitsplatzrechner. Dank des Serviceteams können sich die Wissenschaftler ihrer Forschung widmen, ohne durch tägliche Routinearbeiten belastet zu werden. Das Institut arbeitet mit dem Fachgebiet»Graphisch-Interaktive Systeme«(GRIS) des Fachbereichs Informatik der TU Darmstadt eng zusammen. Die traditionsreiche Kooperation ergänzt sich hervorragend, weil sie die Exzellenz der wissenschaftlichen Arbeit garantiert. Sie bereichert sowohl die Grundlagenforschung des Fachgebiets als auch die angewandte Forschung des Fraunhofer IGD. Durch die angewandte Forschung unterstützt das Institut Industrie und Wirtschaft in entscheidender Weise dabei, sich strategisch zu entwickeln. Gerade kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren profitieren davon. Das Fraunhofer IGD in Rostock Der Standort in Rostock blickt auf eine fast 20-jährige Forschungstätigkeit zurück. Seit der Gründung im Januar 1992 hat Rostock seine Kompetenzen im Visual Computing stetig ausgebaut und etabliert. Dazu gehören multimediale Kommunikation, systematischer Umgang mit Wissen, mobile Multimediaanwendungen und Entertainment sowie Lösungen für die virtuelle Produktentwicklung. Um in Zukunft ihre Position auf dem Forschungsmarkt zu schärfen, konzentrieren sich die Forscher in Rostock auf einen engeren Themenbereich und auf Schlüsselbranchen des Landes Mecklenburg-Vorpommern. Dazu zählen maritime Wirtschaft, Maschinen- und Anlagenbau, Informationstechnologie sowie Softwareentwicklung. Fraunhofer Austria Visual Computing in Graz 2009 bekam die Fraunhofer-Familie Zuwachs. Das seit 2007 an der TU Graz bestehende Projektbüro des Fraunhofer IGD wurde in den Geschäftsbereich»Visual Computing«der Fraunhofer Austria Research GmbH überführt. Der Fraunhofer-Standort Graz ist somit eine direkte Schwester des Fraunhofer IGD und entwickelt zielführende Lösungen und neue Produkte in den Bereichen Graphische Datenverarbeitung, Computer Vision sowie Virtuelle und Erweiterte Realität. Die Forschungsergebnisse erleichtern es dem Menschen, mit dem Computer umzugehen. Die Fraunhofer-Gesellschaft stellt Europas größte Einrichtung für angewandte Forschung dar. Deshalb ist Österreich ein wichtiger Kooperationspartner der internationalen Vertragsforschung. Mit dem an der TU Graz etablierten Exzellenzcluster»Visual Computing«arbeiten die Forscherinnen und Forscher von Fraunhofer Austria eng zusammen. 4

7 d a s i n s t i t u t i m p r o f i l Technologie-Labors in Darmstadt und Rostock Das Fraunhofer IGD setzt seine Labors in Darmstadt und Rostock ein, um die Ergebnisse der Abteilungen zu demonstrieren. Darüber hinaus werden hier Experimente und Studien für Projektarbeiten durchgeführt. Folgende Labors stehen zur Verfügung: Ambient-Intelligence-Labor Demonstrationszentrum Biometrie Labor für Augmented Engineering Labor für Hochqualitative Bildakquisition und -ausgabe Labor für Knowledge-Engineering-Technologien (KET Lab) Labor für Usability- und Assistenz-Technologien (UAT Lab) Maritime-Graphics-Labor Visual-Analytics-Labor VR-Technologie-Labor Medical-Applications-Labor Media-Competence-Center Stellvertretender Vorsitzender Prof. Dr. Reiner Anderl TU Darmstadt Mitglieder Prof. Dr. techn. Horst Bischof TU Graz Ekkehart Gerlach Deutsche Medienakademie Köln GmbH Prof. Dr. Markus Gross ETH Zürich Prof. Dr. rer. nat. Andreas Heuer Universität Rostock Prof. Alfred Katzenbach Daimler AG Über die Laborarbeit hinaus bietet das Fraunhofer IGD Dienstleistungszentren zu den Themen: Evaluierungslabor für biometrische Systeme Demonstrationszentrum Graphische Informationssysteme Showroom/HEyeWall Prof. Dr. rer. nat. Reinhard Klein Universität Bonn Ministerialrätin Dr. Ulrike Mattig Hessisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst Kuratorium Prof. Dr. h. c. mult. Hartmut Raffler Siemens AG Das Kuratorium eines Fraunhofer-Instituts ist Beratungs- und Kontrollgremium. Es setzt sich aus einer Reihe namhafter Vertreter aus Wissenschaft und Wirtschaft zusammen. Vorsitzender Dr. Gunter Küchler Lufthansa Systems AG Gerhard Rauh Finance Business Prof. Dr. Bernt Schiele Max-Planck-Institut für Informatik Dr. h. c. Otto G. Zich Past Chairman & CEO Sony Europe 5

8 Das Fraunhofer IGD vernetzt Die Fraunhofer-Gesellschaft Forschen für die Praxis ist die zentrale Aufgabe der Fraunhofer-Gesellschaft. Die 1949 gegründete Forschungsorganisation betreibt anwendungsorientierte Forschung zum Nutzen der Wirtschaft und zum Vorteil der Gesellschaft. Vertragspartner und Auftraggeber sind Industrie- und Dienstleistungsunternehmen sowie die öffentliche Hand. Die Fraunhofer-Gesellschaft betreibt in Deutschland derzeit mehr als 80 Forschungseinrichtungen, davon 60 Institute. Mehr als Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, überwiegend mit natur- oder ingenieurwissenschaftlicher Ausbildung, bearbeiten das jährliche Forschungsvolumen von 1,65 Milliarden Euro. Davon fallen 1,40 Milliarden Euro auf den Leistungsbereich Vertragsforschung. Über 70 Prozent dieses Leistungsbereichs erwirtschaftet die Fraunhofer- Gesellschaft mit Aufträgen aus der Industrie und mit öffentlich finanzierten Forschungsprojekten. Knapp 30 Prozent werden von Bund und Ländern als Grundfinanzierung beigesteuert, damit die Institute Problemlösungen erarbeiten können, die erst in fünf oder zehn Jahren für Wirtschaft und Gesellschaft aktuell werden. Internationale Niederlassungen sorgen für Kontakt zu den wichtigsten gegenwärtigen und zukünftigen Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen. Mit ihrer klaren Ausrichtung auf die angewandte Forschung und ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess Deutschlands und Europas. Die Wirkung der angewandten Forschung geht über den direkten Nutzen für die Kunden hinaus: Mit ihrer Forschungs- und Entwicklungsarbeit tragen die Fraunhofer-Institute zur Wettbewerbsfähigkeit der Region, Deutschlands und Europas bei. Sie fördern Innovationen, stärken die technologische Leistungsfähigkeit, verbessern die Akzeptanz moderner Technik und sorgen für Aus- und Weiterbildung des dringend benötigten wissenschaftlich-technischen Nachwuchses. Fraunhofer-Vorstand Ihren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern bietet die Fraunhofer-Gesellschaft die Möglichkeit zur fachlichen und persönlichen Entwicklung für anspruchsvolle Positionen in ihren Instituten, an Hochschulen, in Wirtschaft und Gesellschaft. Studierenden eröffnen sich an Fraunhofer- Instituten wegen der praxisnahen Ausbildung und Erfahrung hervorragende Einstiegs- und Entwicklungschancen in Unternehmen. Namensgeber der als gemeinnützig anerkannten Fraunhofer-Gesellschaft ist der Münchner Gelehrte Joseph von Fraunhofer ( ). Er war als Forscher, Erfinder und Unternehmer gleichermaßen erfolgreich. Prof. Dr. Hans-Jörg Bullinger Prof. Dr. Ulrich Buller Prof. Dr. Alfred Gossner Fraunhofer IGD Institutsbetreuer Christoph Hanno Fischer Fraunhofer-Gesellschaft 6

9 Fraunhofer-Allianzen Institute oder Abteilungen von Instituten mit unterschiedlichen Kompetenzen kooperieren in Fraunhofer-Allianzen, um ein Geschäftsfeld gemeinsam zu bearbeiten und zu vermarkten. Abteilungen des Fraunhofer IGD arbeiten eng mit Abteilungen anderer Fraunhofer-Institute in den Fraunhofer-Allianzen»Ambient Assisted Living«und»Numerische Simulation von Produkten, Prozessen«zusammen. Zu den wichtigsten Geschäftsfeldern des Fraunhofer IuK- Verbunds gehören: Automotive Digitale Medien Medizin und Life Sciences E-Business E-Government Security Produktion Finanzdienstleister Informations- und Kommunikationstechnologie Energie- und Nachhaltigkeit Fraunhofer-Verbund Informations- und Kommunikationstechnik In den Verbünden organisieren sich fachlich verwandte Institute und treten gemeinsam am Forschungs- und Entwicklungsmarkt auf. Das Fraunhofer IGD ist Mitglied im Fraunhofer-Verbund Informations- und Kommunikationstechnologie (IuK-Technologie). Dieser bündelt die Stärken der Institute und bietet Unternehmen ganzheitliche Unterstützung durch maßgeschneiderte Angebote für Studien, Technologieberatung und Auftragsforschung für neue Produkte und Dienstleistungen. Die Institute des Verbundes untersuchen neben der technischen Machbarkeit auch die Akzeptanz durch die Anwender. Marktanalysen und Kosten-Nutzen-Rechnungen runden die Untersuchungen ab. Der Verbund umfasst 18 Institute mit etwa 4000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und hat ein Budget von jährlich etwa 200 Millionen Euro. Die Geschäftsstelle in Berlin-Mitte vermittelt als One-Stop-Shop den jeweils passenden Kontakt. Sich ergänzende Schwerpunkte der Institute decken die Wertschöpfungsketten in der IuK-Branche umfassend ab. Die Mitgliedsinstitute besitzen ein hohes Innovationspotenzial in der Technologieentwicklung insbesondere von mobilen Netzen und Datenübertragung, IT-Sicherheit, Software Engineering, Wissensmanagement und Informationslogistik, E-Learning, Embedded Systems, von elektronischem Handel sowie Virtueller und Simulierter Realität. 7

10 das Institut in Zahlen Die Budgetkurven und Personalzahlen lassen die Entwicklung des Fraunhofer IGD sehr gut erkennen. Im Berichtszeitraum konnte das Fraunhofer IGD die Stellen- und Finanzstruktur des Instituts an allen vier Standorten leicht ausbauen. Insgesamt beschäftigte das Fraunhofer IGD in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur 175 Mitarbeiter. Aus diesem Stellenkontingent ergibt sich eine kostenwirksame Kapazität von 156 Personenjahren. Die Stellenkontingente des Instituts verteilen sich zu 71 Prozent auf Darmstadt, zu 21 Prozent auf Rostock, zu drei Prozent auf Graz und zu fünf Prozent auf Singapur. Die Planungen sehen für 2011 ein Wachstum von etwa drei Prozent vor. Zusätzlich beschäftigte das Fraunhofer IGD in seinen Institutionen 2010 etwa 260 sogenannte Betriebsfremde. In Vollzeitäquivalenten entspricht dies zirka 60 Stellen. Zu den Betriebsfremden zählen wissenschaftliche und studentische Hilfskräfte, Gastwissenschaftler und Auszubildende. Entwicklung der kostenwirksamen Kapazitäten im Fraunhofer IGD an seinen Standorten Graz Singapur Rostock Darmstadt 2011 Plan 2010 betrug die Summe der Betriebshaushalte des Fraunhofer IGD rund 15,6 Millionen Euro. Davon entfielen etwa 74 Prozent auf Darmstadt, rund 19 Prozent auf Rostock, etwa drei Prozent auf Graz und zirka vier Prozent auf Singapur. Im Jahr 2011 sollen die Budgets an allen Standorten auf dem Niveau des Vorjahres stabilisiert werden. Aufgrund der Neuausrichtung der Standorte Rostock und Singapur können sich bei erfolgreicher Projektakquisation Steigerungen im Budget ergeben. Die Planzahlen für 2011 basieren auf einer Kalkulation von Oktober 2010 und werden regelmäßig der weiteren Entwicklung angepasst. Entwicklung der Stellenkontingente im Fraunhofer IGD an seinen Standorten Graz Singapur Rostock Darmstadt 2011 Plan 8

11 Entwicklung der Betriebsfremdenkontingente (vollzeitäquivalent) im Fraunhofer IGD an seinen Standorten Mio Graz Singapur Rostock Darmstadt Graz Singapur Rostock Darmstadt 2011 Plan Haushaltsentwicklung im Betriebshaushalt des Fraunhofer IGD an seinen Standorten Plan Der Betriebshaushalt des Fraunhofer IGD in Darmstadt setzt sich zu zirka 64 Prozent aus externen Erträgen und zu etwa 36 Prozent aus der Grundfinanzierung der Fraunhofer-Gesellschaft zusammen. Die Anteile der externen Finanzierung kamen zu zirka 16 Prozent aus der Industrie, zu rund 25 Prozent aus EU-Projekten und mit etwa 22 Prozent aus nationalen öffentlichen Projekten. In Rostock verblieb der Betriebshaushalt gegenüber 2009 auf gleichem Niveau. Der Anteil der Grundfinanzierung betrug etwa 20 Prozent. Die Hauptanteile der externen Finanzierung kamen mit rund 60 Prozent aus öffentlichen Projekten und 17 Prozent aus der Industrie. Der Standort Graz hat sich in Österreich fest etabliert. Aufgrund des geringen Budgetvolumens ist die laufende Entwicklung noch sehr starken Schwankungen ausgesetzt. Jedes Projekt kann die Datenlage entscheidend verändern. Aus diesem Grund sind keine aussagekräftigen Vergleiche der vorliegenden Zahlen möglich. Der Betriebshaushalt des Standorts in Singapur wird innerhalb des Haushalts der NTU Singapur geführt. Mit der Aufnahme der Arbeit des Fraunhofer-Projektzentrums im ersten Quartal 2011 werden ab kommendem Jahr erstmals vergleichbare Zahlen vorliegen. 9

12 Fraunhofer in asien projektzentrum Fraunhofer in singapur Die Fraunhofer-Familie wächst. Seit dem 31. Mai 2010 hat das Fraunhofer IGD seine Tätigkeiten in Fernost weiter ausgebaut. Der asiatische Markt hat zukunftsweisendes Potenzial Fraunhofer reagiert darauf mit der Gründung des Projektzentrums Fraunhofer in Singapur. Im Visual Computing und der Medientechnologie lassen sich Potenziale somit noch besser nutzen. Bereits 1998 gründete das Fraunhofer IGD mit der Nanyang Technological University (NTU) das Centre for Advanced Media Technology (CAMTech). Es wurde jetzt in das Projektzentrum Fraunhofer einer direkten Schwester des Fraunhofer IGD, überführt. Unter der Leitung von Professor Wolfgang Müller-Wittig und Professor Yeow Meng Chee engagiert sich das Forscherteam am Fraunhofer im Schwerpunkt Interaktive Digitale Medien (IDM). Visual Computing für den asiatischen Markt Das Projektzentrum arbeitet an IDM-Basistechnologien und Visual-Computing-Anwendungen. Die Forschungsschwerpunkte Echtzeit-Rendering und Visual Analytics sind hier hervorzuheben. Dabei kann das Fraunhofer auf die Erfahrungen des Fraunhofer IGD zurückgreifen, um Innovationen in den asiatischen Markt zu tragen. Kooperation mit führenden Wissenschaftlern Asiens International im Austausch Das Projektzentrum geht auf die Anforderungen des asiatischen Markts ein, was Forschung, Entwicklung, Technologie und Innovation betrifft, und folgt dem Auftrag der Fraunhofer- Gesellschaft, direkte Forschung zu aktuellen Fragestellungen aus der Wirtschaft voranzutreiben. Die enge Kooperation mit der NTU und ihren hochkarätigen Wissenschaftlern Asiens aus dem Bereich der IDM spielt dabei eine Schlüsselrolle. Für seine Produkte in diesem Sektor ist der asiatische Markt bekannt, sodass sich dem Projektzentrum ein weites Betätigungsfeld bietet. Lösungen der Erweiterten Realität sind besonders interessant für moderne Mobiltelefone. Fraunhofer pflegt ein internationales Netzwerk und ist Mitglied namhafter Forschungsverbünde. Zurzeit wird ein neues Doktoranden-Programm zwischen NTU und der Technischen Universität Darmstadt konzipiert. Darüber hinaus bringen die Wissenschaftler in Singapur ihre Kompetenzen im Echtzeit- Rendering, in der Visualisierung, der Virtuellen und Erweiterten Realität in internationale Forschungsinitiativen ein. Sie arbeiten bereits erfolgreich mit der Singapore-MIT Alliance for Research & Technology (SMART) CENSAM, Future Urban Mobility, sowie dem Future Cities Laboratory der ETH Zürich zusammen. Mehr Informationen zu der Abteilung und den Projekten: 10

13 G e s c h ä f t s f e l d e r Zukunftstechnologie Biometrie abteilung»identifikation und biometrie«seit April 2010 gibt es die Abteilung»Identifikation und Biometrie«, hervorgegangen aus der Abteilung für Sicherheitstechnologie. Das Fraunhofer IGD betont mit der Neuausrichtung seinen Schwerpunkt auf der Zukunftstechnologie Biometrie. Alexander Nouak und sein Team sind die Ansprechpartner für Lösungen und Dienstleistungen rund um biometrische Systeme. Sie arbeiten eng mit dem Fraunhofer SIT zusammen. Seit Mitte der 1990er Jahre entwickeln und arbeiten die Forscherinnen und Forscher im Bereich Biometrie. Das zukunftsträchtige Technologiefeld befasst sich damit, dass eine Maschine einen Menschen erkennt. Sie zieht bestimmte körpereigene Merkmale heran, anhand derer sie den Menschen wiedererkennt. Zu den bekanntesten biometrischen Verfahren zählen die Fingerabdruck-, Iris- und Gesichtserkennung. Weitere Methoden sind die Erkennung des Gangs, von Venenmustern oder Unterschriften. umfassende Betrachtung des Themas Biometrie. Doch nicht nur der Mensch kann anhand seiner körpereigenen Merkmale identifiziert werden, sondern auch Multimediadateien. Auch Dateien besitzen charakteristische Eigenschaften, die sich aus ihrem Inhalt ergeben. Mit der Technologie Perceptual Hashing lassen sich Bild- und Videodateien gut identifizieren, ohne dass deren Inhalt dadurch verändert wird. Privatsphärenschutz mittels Template Protection Interdisziplinäres Forscherteam Es gibt nicht nur zahlreiche Verfahren im Biometriebereich, sondern auch viele Anbieter. Alexander Nouak und sein Team helfen Unternehmen, Behörden und der Bevölkerung, den Überblick zu behalten. Die Abteilung»Identifikation und Biometrie«beschäftigt sich damit, Biometrieprojekte zu realisieren und bereits bestehende biometrische Systeme und Verfahren zu evaluieren. Dabei steht ihnen ein Demonstrations- und Evaluationslabor zur Verfügung. Da sich nicht jedes System für jedes Anwendungsszenario eignet, ist das Aufgabenspektrum sehr breit. Das interdisziplinäre Expertenteam berät, bewertet und forscht und ermöglicht somit eine Biometrische Methoden bergen zwar sicherheitsrelevante und datenschutzrechtliche Risiken, aber mittels Template Protection lassen sich diese Gefahren minimieren. Template Protection kann biometrische Informationen in eine sichere, nicht invertierbare Form überführen, was die Privatsphäre des Nutzers schützt. Die Abteilung bringt ihre langjährige Erfahrung ins Forschungsprogramm BioKeyS ein. Vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) gefördert, soll das Projekt herausfinden, wie man Template Protection mittels Passwort noch sicherer machen kann. Die Projektmitarbeiter entwickeln zudem effizientere Möglichkeiten zur Identifikation. Mehr Informationen zu der Abteilung und den Projekten: 11

14 Unsere Köpfe» Es sind vor allem unsere Beschäftigten, die unser Institut prägen: begeisterte Hilfswissenschaftler, Mitarbeiter und Führungskräfte. Alle zusammen bilden das Innovationspotenzial des Fraunhofer IGD. Im Folgenden stellen wir Ihnen fünf besondere Köpfe vor.«professor Wolfgang Müller-Wittig Leiter Fraunhofer Nach seinem Studium der Informatik an der Technischen Universität Darmstadt, folgte im Jahr 2000 die Promotion. Seit Mai 2010 leitet Professor Wolfgang Müller-Wittig das neu eröffnete Projektzentrum Fraunhofer in Singapur. In Asien arbeitete er bereits seit 2001 als Direktor des Centre for Advanced Media Technology (CAMTech) dem Vorgänger von Fraunhofer Darüber hinaus ist er seitdem als Informatikprofessor in Forschung und Lehre an der Nanyang Technological University Singapur tätig. Er hat über 100 Publikationen zu den Themen Echtzeit-Rendering, Virtuelle und Erweiterte Realität, Digital Heritage, erweiterte Technologien in computergestützter Chirurgie und GPGPU veröffentlicht. Professor Wolfgang Müller-Wittig ist Mitglied zahlreicher Gesellschaften wie Eurographics, IEEE Computer Society, Singapore Biophysical Society und der Deutsch-Singapurischen Industrie- und Handelskammer. Assoc. Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Müller-Wittig, , Alexander Nouak Leiter Abteilung»Identifikation und Biometrie«Alexander Nouak absolvierte ein Studium der Information und Dokumentation an der Fachhochschule Darmstadt mit Schwerpunkt Medien- und Wirtschaftsinformation übernahm er die Leitung der Abteilung»Sicherheitstechnologie für Graphik- und Kommunikationssysteme«, die im Frühjahr 2010 in die Abteilung»Identifikation und Biometrie«übergangen ist. Bevor Alexander Nouak zum Fraunhofer IGD wechselte, gründete er 1996 mit zwei Geschäftspartnern das Unternehmen»zeitform Internet Dienste« beendete er ein berufsbegleitendes Studium der Internationalen Betriebswirtschaftslehre mit Schwerpunkt Marketing. Alexander Nouak, , 12

15 G e s c h ä f t s f e l d e r Bilder (von links): Professor Wolfgang Müller- Wittig, Alexander Nouak, Katharina Schmidt, Steffen Malo, Holger Diener Der LARA Games Award gehört in der Computer- und Videospiele-Branche zu den begehrtesten Preisen. Damit wurden Katharina Schmidt, Steffen Malo und Holger Diener vom Fraunhofer IGD in Rostock ausgezeichnet. Ihr Lernspiel»Winterfest«belegte im Juni 2010 den ersten Platz in der Kategorie Education: Das Abenteuerspiel soll Analphabeten ermutigen, ihre Fähigkeiten zu verbessern. Katharina Schmidt die Designerin Katharina Schmidt studierte Kommunikationsdesign und Medien in Wismar und spezialisierte sich auf die Gestaltung graphischer Benutzeroberflächen. Sie sammelte erste Praxiserfahrungen bei der Spieleentwicklung, indem sich ihre Diplomarbeit auf Game-based Learning und die Gestaltung eines Lernspiels bezog. Katharina Schmidt war zunächst als studentische Hilfskraft am Fraunhofer IGD in Rostock tätig sowie seit 2007 als Hausdesignerin für das Zentrum für Graphische Datenverarbeitung e. V. (ZGDV) und im Kompetenzbereich»Knowledge Engineering Technologies«(KET). Heute arbeitet sie im Projekt Alphabit und unterstützt die Abteilung»Interactive Document Engineering«seit 2008 als Kommunikationsdesignerin. Steffen Malo der Pädagoge Steffen Malo studierte Erziehungswissenschaft an der Universität Rostock. Danach untersuchte er in verschiedenen, größtenteils interdisziplinären Forschungsprojekten der Universität Rostock, wie technologiegestütztes Lernen eingesetzt werden kann. Seit 2005 forscht Steffen Malo am Fraunhofer IGD in der Abteilung»Interactive Document Engineering«und verfolgt in seiner Promotion den Einsatz von Game-based Learning zur Alphabetisierung und Grundbildung. Er gibt Seminare zu den Themen Game-based Learning, didaktische Unterrichtsgestaltung und selbstgesteuertes Lernen. Holger Diener der Mathematiker Holger Diener wurde in Berlin geboren. Er studierte an der TU Berlin von 1988 bis 1995 Mathematik und Informatik. Seit 1996 ist er Mitarbeiter am Fraunhofer IGD in Rostock. Von 2000 an leitete Holger Diener die Abteilung»Entertainment Technologien«, die 2008 in die Abteilung»Interactive Document Engineering«überging. Seine Tätigkeit umfasst Aufgaben in der Bildverarbeitung sowie Technologiestudien im Umfeld der Produktions- und Entertainmentindustrie: Game-based Interfaces, Serious Games, Games Engineering und Game-based Learning sind seine Forschungsschwerpunkte. 13

16 unsere forschungslinien Fraunhofer-Institute setzen auf ausgewählte Kompetenzen und zukünftige Herausforderungen an Gesellschaft, Industrie und Wirtschaft. Am Fraunhofer IGD sind diese in drei Forschungslinien zusammengefasst und werden im Folgenden kurz vorgestellt. Damit verfolgt das Institut neue Schlüsselthemen und ist hier weltweit führend. Auf den folgenden Seiten sehen Sie auch Beispiele aus unserer aktuellen Projektarbeit. semantik im modellierungsprozess»mit Computergraphik erschaffene Modelle sind in unserer modernen Industrie die Basis für neue Produkte. Entwickler simulieren daran das neue Produkt und verringern somit Produktionskosten. Um Produkte schon lange vor dem ersten realen Prototyp möglichst gut und zutreffend zu simulieren und zu visualisieren, reicht es nicht aus, ein detailgetreues 3D-Modell zu entwerfen. Vielmehr muss die Visualisierung über eine eigene Intelligenz verfügen und selbst wissen, wie sie als Summe ihrer Teile auf äußere Einflüsse reagiert. Das Projekt 3D- COFORM veranschaulicht dies sehr gut. Kunstgegenstände können dreidimensional erfasst, archiviert und präsentiert werden. Zeigt der Computer eine Vase, stellt er nicht nur die einzelnen Teile graphisch dar, sondern weiß auch, dass er eine Vase abbildet, und welche Funktion sie hat. Spezielle Suchverfahren können beispielsweise alle Vasen aus dem sechsten Jahrhundert vor Christus herausfilter n, die mindestens zwei Henkel haben. Eine geometrische Analyse macht es möglich. Unter Semantik im Modellierungsprozess fassen die Forscher des Fraunhofer IGD alle Projekte zusammen, die bei Generierung, Visualisierung und Simulation von Prototypen neue Wege gehen.«14

17 Projekt gebäudeplanung»ein neues Bürogebäude soll gebaut werden. Das Konzept steht und der Planungsprozess beginnt. Drei Monate später verhält es sich so: Die Auftraggeber treffen ein, um die Entwürfe zu sichten. Das Modell des Gebäudekomplexes ist mittels CAD-Programm virtuell am Computer entstanden. Doch dann gefallen die Fenster nicht, denn sie sind zu schmal und lassen zu wenig Licht ins Gebäudeinnere. Was nun?«normalerweise müsste jedes Fenster einzeln nachträglich im Modell angepasst werden. Das dauert, aber Zeit ist knapp. Sind intelligente 3D-Modelle die Lösung? Geometrische Modelle bestehen üblicherweise aus Grundbausteinen, die Dreiecke, Bézier- oder Unterteilungsflächen sein können. Konventionelle Modellierwerkzeuge speichern diese Modelle, indem sie die Grundbausteine auflisten. In einem CAD- Programm lässt sich so zwar beschreiben, wie die Konstruktion abläuft, aber wichtige Informationen über den Produktionsprozess gehen verloren. Die generative Modellierung ist ein alternativer Ansatz, wie dreidimensionale Formen beschrieben werden können. Die Idee dahinter: Man beschreibt ein Modell und seine Objekte nicht durch deren dreidimensionale Oberflächen, sondern durch Form und Funktion. Intelligente 3D-Modelle Der moderne Modellbauer setzt diesen Gedanken mit der generativen Modelliersprache GML um. Diese CAD-Lösung kann auch komplexe Zusammenhänge berücksichtigen. In unserem Beispiel wäre ein Fenster kein starres Objekt, das mehrmals im Plan auftaucht, sondern vielmehr eine Funktion der generativen Modelliersprache GML. Die Planer müssen demnach nicht jedes zu klein geratene Fenster einzeln anpassen, stattdessen verändern sie einfach die Funktion, welche die Fenster erstellt und vereinfachen sich den Entwicklungsprozess damit ungemein. Nachträgliche Änderungen sind ganz problemlos möglich. Die digitalen 3D-Objekte wissen faktisch nämlich selbst, was sie bedeuten. Ein Fenster ist kein durchsichtiges Rechteck im digitalen Raum, sondern es weiß, wie es Wärme isoliert, wie es sich öffnen lässt, wie viel Platz es beansprucht und an welcher Wand, in welcher Himmelsrichtung es sich befindet. Neue Impulse für die Bauwirtschaft Was so selbstverständlich klingt, das ist noch nicht normal, wenn es darum geht, Bauwerke digital zu gestalten. Vielmehr muss der Architekt noch vieles per Hand festlegen, doch das könnte in Zukunft dank des intelligenten Bauens seltener werden. Falls sich etwas im Gesamtplan ändert, erkennen dies intelligente Gebäudeteile allerdings muss das in den grundlegenden Anforderungen an das Gebäude vorher festgelegt werden. Die Forscherinnen und Forscher in Graz sorgen zusätzlich dafür, dass die Intelligenz der Objekte nicht verloren geht, wenn man sie in andere Darstellungsformen überträgt. Änderungen in der 3D-Visualisierung lassen sich direkt in den intelligenten Plan übernehmen. Zweifellos verleiht intelligente Bauplanung der Bauwirtschaft neue Impulse. Projektverantwortliche Dr. Eva Eggeling 15

18 Projekt maximus» Gute Architektur beginnt am Schreibtisch und am Computer. Architekten greifen im Entwicklungsprozess zwar immer noch zu traditionellen Mitteln wie Papierskizzen und Modellbau, aber die abschließende Planung und Darstellung erfolgt auch in dieser Branche fast ausschließlich am Rechner. Hier kommt die virtuelle Produktentwicklung ins Spiel.«Der Computer ist besonders gefragt, wenn Lichtsituationen geplant werden müssen, denn Lichtdesign ist eine der schwierigsten Aufgaben im Entwurfsprozess. Licht schafft Realität, ist aber so speziell in der Handhabung wie in seiner Wirkung Licht erfüllt Architektur, setzt Gebäude in Szene und erzeugt Raumstimmungen. Der Einsatz von High-Dynamic-Range- Bildern ist im Lichtdesign äußerst nützlich. High Dynamic Range in der Forschung Im Projekt MAXIMUS entwickeln Forscher erstmals eine vollständige HDR-Pipeline. Sie reicht von der Erfassung von Licht und Materialien über die Verarbeitung bis hin zur Darstellung in einem speziell entwickelten Projektor. Damit wirkt das Zusammenspiel von virtuellen Lichtquellen und virtuellen Objekten realistischer denn je. Nutzer sollen ganz einfach mit virtuellen Objekten interagieren und virtuelle Lichtquellen zusammenstellen können. Außerdem wollen die Forscherinnen und Forscher erreichen, dass sich verschiedene Situationen und Lichteffekte in Echtzeit bewerten lassen. In der Realität liegt das Verhältnis der vollen Leuchtkraft der Sonne zu völliger Dunkelheit im Bereich von :1. Heutige Darstellungstechnologien können immerhin ein Spektrum von :1 abbilden, aber Beleuchtungseffekte in den Branchen Automobildesign, Architektur und Industriedesign lassen sich dennoch nicht zufriedenstellend simulieren. In den vergangenen Jahren hat sich High Dynamic Range Imaging (HDRI) zu einem neuen Forschungsfeld entwickelt. HDR-Bilder können große Helligkeitsunterschiede erfassen und bieten eine ideale Basis, um Materialien realistisch darzustellen. Was bislang fehlt, sind interaktive Visualisierungssysteme, die HDR-Material- und Lichtinformationen vom Zeitpunkt der Erfassung über die Verarbeitung bis hin zur Darstellung integriert behandeln. Projektorprototyp und Demonstrator 2010 wurden Teilergebnisse des Projekts MAXIMUS integriert und mithilfe eines ersten Prototyps eines HDR-Projektors erstmals dargestellt. Die Mitarbeiter der Abteilung für»industrielle Anwendungen«sind stolz darauf, dass das System bereits im Rahmen des Projekts im Fahrzeugdesign und in der Architektur erprobt wird. Projektverantwortlicher Prof. Dr. André Stork andre.stork@igd.fraunhofer.de 16

19 u n s e r e f o r s c h u n g s l i n i e n 17

20 u n s e r e f o r s c h u n g s l i n i e n Wechselwirkung von computergraphik und Computervision» Die Computergraphik ist in der Lage, alles, was ein Mensch visuell wahrnimmt, technisch in 2D und 3D zu erzeugen und darzustellen. Mit noch deutlich mehr Mühe ist es möglich, einem Computer das Sehen zu ermöglichen. Mit Computervision erkennt die Maschine Objekte und Lebewesen. Die Kombination aus Computergraphik und Computervision ergibt eine unglaubliche Bandbreite an möglichen Anwendungen. Folgende Entwicklung kann dies veranschaulichen: Die Forscher des Fraunhofer IGD haben ein System entwickelt, welches die Personen vor Präsentationsbildschirmen erkennen kann und daraufhin das entsprechende Programm abspielt. Steht eine Frau vor dem Bildschirm, werden nur Filmvorschauen speziell für die weibliche Zielgruppe gezeigt. Das Zusammenspiel von Computergraphik und Computervision macht dies möglich. Ein Beispiel für diese Forschungslinie sind die Aktivitäten des Fraunhofer IGD in der Erweiterten Realität (Augmented Reality, AR). Der Computer muss schnell und genau etwas erkennen können, um es mit einer vorher definierten und anzupassenden Graphik in Echtzeit passgenau zu überlagern. Das Fraunhofer IGD gehört in diesem zukunftsträchtigen Anwendungsfeld weltweit zur absoluten Spitze.«18

21 Projekt vaalid»bei bester Gesundheit 100 Jahre alt werden wer träumt nicht davon? So mancher von uns wünscht sich, bis ins hohe Alter selbstständig leben zu können. Doch unser Körper verändert sich, die Kraft lässt allmählich nach und im Alltag lauert so manche Einschränkung, die das Leben schwer macht. Das muss nicht sein!«forscher des Fraunhofer IGD realisieren im Rahmen des EU- Projekts VAALID Umgebungen, die speziell an die Bedürfnisse älterer Menschen angepasst sind. Im aktuellen Schwerpunktprojekt der Abteilung»Interactive Multimedia Appliances«entwickeln die Forscherinnen und Forscher neue Werkzeuge und Methoden, damit sich AAL-Szenarien einfacher umsetzen und anpassen lassen. Intelligente Assistenzsysteme Zu diesem Zweck haben sie eine Authoring-Umgebung für schnelles Prototyping und eine 3D-Simulationsumgebung entwickelt: Intelligente Assistenzsysteme überwachen die Gesundheit, registrieren Bewegungen und reagieren auf das Verhalten von Personen. Insbesondere ältere und hilfebedürftige Personen profitieren davon. Technologische Neuerungen direkt erleben Reale Testpersonen spielen im VAALID-Projekt eine wichtige Rolle. Fokusgruppen ermittelten zunächst die Wünsche der Senioren an die Testumgebung. In einem Raum zur Projektion der Virtuellen Realität (einer Cave) wurde eine Zielgruppe im Alter von Jahren befragt. Das Fraunhofer IGD liefert auch für diesen Teil des Projektes die entscheidende Kerntechnologie und zwar mit instantreality, einer Software für Advanced Mixed Reality. Damit können technologische Neuerungen im heimischen Umfeld sichtbar gemacht werden, noch ehe sie umgesetzt worden sind. Planer und zukünftige Bewohner können mittels Virtueller Realität Änderungen direkt erleben. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beschäftigen sich zudem damit, welche Schnittstellen die Simulationsumgebung berücksichtigen muss, simulieren Benutzerinteraktion und ermitteln Anforderungen an den nutzerzentrierten Designprozess. Zukunftsweisendes Forschungsprojekt Die Ergebnisse von VAALID werden für Entwickler in allen Phasen des benutzerzentrierten Designs von großer Bedeutung sein. Sie bieten sowohl anerkannte Standards der Verifikation und Validierung von Benutzerschnittstellen als auch die dafür nötige technologische Unterstützung. Die Europäische Union fördert dieses zukunftsweisende Forschungsprojekt. Projektverantwortlicher Dr. Reiner Wichert 19

22 Projekt digitale werbe- und präsentationssysteme»eine Firma plant den nächsten Messeauftritt. Plakate und statische Werbedisplays haben ihre Aufgabe bis jetzt gut erfüllt. Doch jetzt soll etwas Neues her Lösungen, die sich von der Konkurrenz unterscheiden, Besucher ansprechen und einbinden. Neue interaktive Werbe- und Präsentationssysteme sind der Schlüssel zum Erfolg.«Öffentliche Unterhaltungs- und Informationssysteme haben sich durch technologische Neuerungen stark verändert. Im Rahmen des Omniwall-Projekts entsteht eine Software, die Präsentationen auf großen Multi-Touch-Bildschirmen ermöglicht: Bilder werden mit mehreren Projektoren auf Bildschirmen jeglicher Größe, Form und Auflösung zusammengefügt. Während kleine Multi-Touch-Geräte bereits bekannt und weit verbreitet sind, gibt es für die großformatigen Systeme viele weitere Anwendungsfelder. Dabei spielen sowohl flache als auch gewölbte Bildschirme und Präsentationswände eine wichtige Rolle. Ausstellungen, Museen und Fernsehstudios sowie Spiele und Simulationen können von den interaktiv bedienbaren gebogenen Bildschirmen ebenso profitieren wie die Visualisierung von großen Datenmengen im Finanzsektor. Omniwall und Omnitouch-Technologie Die vom Fraunhofer IGD entwickelte Omniwall-Technologie basiert auf der Unified Grabber Architecture (UGA). Sie unterstützt Formate wie DVI, Display Port, HD-SDI und VGA. Die Anwendung des Systems ist sehr flexibel, sodass sowohl Auflicht- als auch Rückprojektionen möglich sind. Die Omniwall ist kompatibel zu aktuellen Multi- Monitor-Rendering-Lösungen und kann besonders gut für Spieleanwendungen eingesetzt werden. Die Omnitouch- Technologie ergänzt das Leistungsspektrum der Omniwall. Sie ermöglicht berührungsempfindliche Bildschirme, die mehrere Infrarotkameras zur gleichen Zeit einbinden. Benutzererkennung mittels ChameleoAd-System Das von den Fraunhofer-Forschern entwickelte ChameleoAd- System kann das Publikum vor digitalen Präsentationssystemen erkennen und auf seine besonderen Eigenschaften eingehen, beispielsweise Alter, Geschlecht, Bewegungsabläufe und Aufmerksamkeit. Dafür nutzt es spezielle visuelle Sensoren wie Digitalkameras und Time-of-Flight-Sensoren, also 3D- Kamerasysteme. ChameleoAd baut auf die Omnisense-Software auf, die verschiedene Komponenten umfasst. Ein entsprechendes Analysetool erlaubt dem Anwender, die Präsentation noch genauer auf das Publikum anzupassen. Zu diesem Zweck fließen alle Daten der visuellen Sensorenverarbeitung anhand der Kamerapixel in eine Datenbank. Das System kann deshalb sogar automatisch Inhalt abspielen und bereitstellen, der auf das erkannte Publikum exakt angepasst ist. Auch Vorträge könnten zukünftig aus der Omnisense-Technologie Vorteile ziehen, weil sie berührungslose Interaktion ermöglicht. Um die nächste Folie anzufordern, muss der Präsentierende nur eine Wischbewegung machen. Klicken wird durch eine einfache Tippgeste ausgelöst. Projektverantwortlicher Volker Hahn 20

23 Projekt skills»ein Techniker steht in einer Fabrik vor einer Maschine. Er soll prüfen, warum das Gerät nicht mehr funktioniert. Daraufhin ordnet er seine Werkzeuge, streift sich eine Manschette übers Handgelenk und positioniert sein Display. Dann beginnt er zu arbeiten. Was daran so besonders ist? Der Arbeiter hat diese Tätigkeit noch nie zuvor gemacht und wird sie trotzdem zur vollsten Zufriedenheit erledigen. Wie das geht? Augmented Reality machts möglich.«das EU-Projekt SKILLS erfasst, speichert und überträgt menschliche Fähigkeiten mit Technologien aus den Bereichen Multimodale Interfaces, Robotik und Virtual Environments. Die Forscher entwickeln beispielsweise Augmented-Reality- Technologien, um Servicetechniker zu schulen. Via Augmented Reality (AR) wird der Servicetechniker auf seinem Smartphone oder einer AR-Durchsichtbrille Schritt für Schritt durch komplexe Wartungsszenarien geführt. Die auszuführenden Arbeitsschritte sieht der Arbeiter direkt im Sichtfeld seiner Brille über der Maschine eingeblendet. Eine angelegte Manschette gibt dem Servicetechniker ein taktiles Feedback. Sie informiert ihn, wenn er eine falsche Aktion ausführt oder das falsche Werkzeug benutzt. Lernen von Experten Das Projekt SKILLS verfolgt die Idee, Fähigkeiten von Experten durch multimodale Sensorik zu erfassen und sie in Virtual-/ Augmented-Reality-gestützte Trainingssimulatoren zu überführen. Die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler analysieren menschliche Fähigkeiten und beziehen dabei die menschliche Wahrnehmung betreffende, also kognitive Fähigkeiten mit ein. Sie binden die gewonnenen Erkenntnisse in eine digitale Repräsentation dieser Kompetenzen ein. Des Weiteren entwickeln und bewerten sie sach- und fachgerechte Techniken, die diese Fähigkeiten wiedergeben. Das EU- Projekt will ein System realisieren, mit dessen Hilfe Experten sensomotorische und kognitive Fähigkeiten beschreiben können. Die dabei entstandenen Daten sollen helfen, bei unterschiedlichsten manuellen Tätigkeiten die optimale Vorgehensweise abzuleiten. Ein Trainingssimulator vermittelt dann die auszuführenden Arbeitsschritte. Prototypen entstehen derzeit in den Bereichen Sport und Entertainment, Chirurgie und Rehabilitation sowie Industrie und Fertigung. Visuelle Repräsentation von Fähigkeiten Zu den Aufgaben des Fraunhofer IGD innerhalb des Projekts SKILLS gehört es, Fähigkeiten in verschiedenen Anwendungsszenarien zu erfassen, wie auch diese Fähigkeiten im Trainingssimulator multimodal zu vermitteln. Die Abteilung»Virtuelle und Erweiterte Realität«evaluiert neue Methoden Computer-Vision-basierten Trackings und multimodalen Renderings. Diese technologischen Entwicklungen fließen in die Computer-Vision-Bibliothek VisionLib ein und werden dann im Mixed-Reality-System instantreality verwertet. Die Bibliothek und das Mixed-Reality-System sind Entwicklungen des Fraunhofer IGD. Projektverantwortlicher Dr. Ulrich Bockholt 21

24 Projekt power-vr»auf einer Fähre bricht Feuer aus. Bei einem Notfall auf hoher See geht es um jede Sekunde von einer gut geplanten Sicherheitsstrategie profitieren Passagiere wie Besatzung. Im Projekt POWER-VR simulieren Forscher des Fraunhofer IGD realitätsnahe Evakuierungsmaßnahmen. Zu diesem Zweck bedienen sie sich der Deckpläne, einer Simulation des Fluchtverhaltens und eines 3D- Modells.«Dadurch, dass die Forscher des Fraunhofer IGD in Rostock die Ergebnisse intuitiv und intensiv auswerten, erhoffen sie sich Aussagen über das weitere Potenzial von Virtueller Realität für den Schiffsbau im Allgemeinen und den Sicherheitsbereich im Besonderen. Um die Technologie der Virtuellen Realität möglichst effektiv in schiffbauliche Produktentwicklungsprozesse einzubinden, untersucht Power-VR verschiedene Möglichkeiten. Erfahrungen aus anderen Branchen wie dem Automobilbau lassen sich nicht einfach auf den Schiffsbau übertragen. Das liegt sowohl am deutlich höheren Datenaufkommen beim Schiffsdesign als auch an den Entwicklungs- und Planungsprozessen, die besonders auf Unikate und Kleinstserien ausgerichtet sind. Außerdem ist die 3D-Technologie insbesondere bei den Zulieferern noch nicht überall verbreitet. bestehende Systemlandschaften einzubinden. So kann ein Reeder beispielsweise seine Daten mit neuen Informationen anreichern und muss nicht komplett auf ein neues System umstellen. Die Forscherinnen und Forscher erproben ihre erarbeiteten Lösungen in den Werften und bei den Zulieferfirmen, damit die gesamte deutsche Schiffsbranche die Erkenntnisse anschließend nutzen kann. Die 3D-Modelle dürfen also nicht nur der visuellen Erkundung eines Schiffs dienen, sondern müssen vielmehr auch komplexe Fragestellungen lösen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie fördert das Projekt POWER-VR mit einem Volumen von 5,4 Millionen Euro. Virtuelle Realität 3D-Modelle und Anwendungsszenarien Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ist es besonders wichtig, konkrete Anwendungsszenarien zu untersuchen egal, ob mithilfe eines klassischen Design Reviews, durch Sicherheitsfragen oder die Nutzung von VR-Modellen für Trainings- und Ausbildungszwecke. Das Fraunhofer IGD kooperiert eng mit namhaften Werften, Zulieferern, Softwareanbietern und Forschungseinrichtungen und arbeitet daran, die neuen Anwendungen in bereits Mit dem Teilprojekt POWER-VR Rescue spannt das Fraunhofer IGD auch die Brücke zum Einsatz von Augmented Reality. Es setzt virtuelle Techniken im Ausrüstungsbereich ein, sodass der Reeder anhand eines Prototyps für das Retrofit neue Rettungsmittel bewerten kann und zwar direkt im Kontext seines vorhandenen Schiffs. Projektverantwortlicher Prof. Dr. Uwe von Lukas 22