Drohne kann Personen unter Blätterdach erkennen

Forscher*innen von JKU Linz und FH OÖ Hagenberg arbeiten seit Jahren an einem Drohnensystem, das mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) Wärmebilder so kombinieren kann, dass vermisste Personen unter starker Vegetation geortet werden können. Im Vorjahr stellte das Team eine Drohne vor, die das auch vollautomatisch kann. Nun präsentierten sie im Fachblatt "Remote Sensing" einen neuen Ansatz, mit dem sich rasch bewegende Menschen oder Wildtiere unter dichtem Blätterdach in Echtzeit aufspüren lassen.

Wärmebildkameras wirkungslos

Sucht man nach vermissten oder verunglückten Personen werden von Rettungsorganisationen oft Wärmebildkameras auf Helikoptern eingesetzt. In dicht bewaldeten Gebieten stößt dies aber rasch an Grenzen, denn dort lassen sich die Bilder der Differenz von Körperwärme und Umgebungstemperatur nur eingeschränkt erzeugen. Das Problem besteht etwa darin, dass die Vegetation den Untergrund zu stark abdeckt oder die sonnenbestrahlten Bäume eine ähnliche Temperatur wie die vermisste Person haben.

KI erkennt den Unterschied

Das Team um Oliver Bimber vom Institut für Computergrafik der Universität Linz setzt auf eine Bildverarbeitungstechnik zum Wegrechnen von Verdeckungen (Airborne Optical Sectioning, AOS), die mit KI kombiniert wird. Dabei werden mehrere von einem Drohen-Prototyp aufgenommene einzelne Wärmebilder zu einem Integralbild kombiniert. Dieses wird dann mit Hilfe von Deep Learning-Verfahren klassifiziert - die KI wertet also aus, ob es sich bei dem erkannten Objekt tatsächlich um eine Person handelt.

Mittlerweile wird die dahinterliegende Software bereits vom Projektpartner ÖAMTC bei Sucheinsätzen eingesetzt. Die Lösung ist für Blaulichtorganisationen frei verfügbar und kann in deren Drohnensysteme eingebaut werden, erklärte Bimber am Montag im Gespräch mit der APA.

Drohne mit 10-Meter-Ausleger

Meistens verharren etwa verletzte Personen ohnehin an einer Stelle, ist der Gesuchte aber in Bewegung, wird die Suche deutlich schwieriger. Dem begegnet das Team nun mit einer neu ausgestatteten Drohne, die einen zehn Meter langen Carbon-Ausleger trägt. Darauf befinden sich zehn Kameras im Abstand von je einem Meter. Diese machen dann ihre Aufnahmen gleichzeitig, was geschickt kombiniert den Effekt einer fliegenden Linse von zehn Metern Durchmesser ergibt, so der Forscher.

Während eine Einzelaufnahme mit einer normalen, nur wenige Millimeter großen Linse eine so hohe Tiefenschärfe hat, dass eine vermisste Person von Bäumen fast vollständig verdeckt ist, hat das Integralbild der künstlich erzeugten großen Linse nur eine ganz geringe Tiefenschärfe. Legt man dann den Fokus auf den Waldboden, wird alles darüber, also etwa die Bäume, unscharf und die vermisste Person erkennbar.

Know-How-Vorsprung

In Experimenten konnte man mit dem Zehn-Kamera-System nun drei sich bewegende Personen unter einem dichten Blätterdach "aus einer Höhe von 30 bis 35 Metern recht gut" und in Echtzeit verfolgen, wie Bimber erklärte. In diesem Forschungsbereich, dem sogenannten "Through-foilage tracking", liege man mit den neuen Erkenntnissen weit vorne. "Das ist das allererste System, das das kann", sagte der Wissenschafter.

Neben Such- und Rettungseinsätzen seien die Technologien auch zum Aufspüren von sich entwickelnden Waldbränden interessant. Diesen Ansatz verfolge man nun in Zusammenarbeit mit den Landesfeuerwehrkommando Oberösterreich. Kann man hier die "Bewaldung wegrechnen", können frühe Glutnester, Boden- oder Erdfeuer im Überflug schon erkannt werden, bevor das Feuer durch Rauchentwicklung auf sich aufmerksam macht, so Bimber.