© Stephen Brashear, Invision for Microsoft, ap

Wissenschaft

Forscher freuen sich auf neue Kinect

"Die erste Kinect ist in Forschungseinrichtungen wahrscheinlich öfter anzutreffen als in Wohnzimmern. Allein bei uns gibt es mehr als 20 Geräte", sagt Robert Praxmarer von der FH Salzburg im Gespräch mit der futurezone. Durch die Raumerfassung mithilfe einer Infrarot-Kamera  bietet die erste Kinect ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Der Sensor, der von der Firma PrimeSense entwickelt wurde, erlaubte Wissenschaftlern die kostengünstige Realisierung von Anwendungen, die vorher nur mit teurer Hardware möglich gewesen wären.

"Kinect liefert viel bessere Ergebnisse als vergleichbare Sensoren, die weit teurer sind. Durch die hohen Stückzahlen konnte Microsoft den Preis drücken. Kinect ist etwa 15 Mal billiger als die Laser-Systeme, die in der Robotik üblicherweise für 3D-Raumerkennung genutzt werden", sagt Maurice Fallon vom MIT gegenüber der futurezone.

Roboter-Augen
So kann mit Kinect Robotern kostengünstig das räumliche Sehen beigebracht werden. Sogar ins Weltall ist das System schon vorgedrungen: Dort ermöglicht es Andock-Manöver zwischen Satelliten, die ihre Position gegenseitig mit Kinect-Sensoren überwachen.

Für die kommende XboxOne hat Microsoft soeben eine neue Version der Kinect angekündigt, die noch bessere Ergebnisse liefern soll. Wissenschaftler können sich bereits um eine Vorab-Version der Hardware bewerben. Bei Spielekunden ist die Kinect zwar etwas in Verruf geraten, vor allem wegen des zwingenden Einsatzes der Sensorleiste, ohne die sich die neue Xbox nicht starten lässt. Diese Microsoft-Entscheidung schürt Ängste vor dauerhafter User-Überwachung  und gezielten Werbeeinschaltungen.

Neue Technologie
In der Forschung, wo die neue Kinect vorrangig in ihrer PC-Variante genutzt wird, spielen diese Kritikpunkte kaum eine Rolle. Die Vorfreude ist groß, auch in Österreich haben viele Forscher schon Anträge für die neuen Geräte gestellt. "Wir haben uns beim Vorab-Programm eingetragen", sagt Werner Kurschl von der FH Hagenberg, wo die Kinect hauptsächlich für therapeutische Anwendungen verwendet wird. Die FH Salzburg hat ebenfalls schon ein Ansuchen gestellt.

Technologisch unterscheidet sich die neue Version deutlich von ihrem Vorgänger. Microsoft und PrimeSense gehen nämlich getrennte Wege. Für die Xbox-One-Version setzen die Redmonder auf die Time-of-Flight-Technologie. Tiefeninformation werden jetzt aus der Zeit errechnet, die ein Photon braucht, um von einem Objekt reflektiert zu werden. Microsoft verspricht eine höhere Genauigkeit, die sogar das Erkennen kleiner Falten in Kleidung erlauben soll.

Attraktiver Preis
Der Hauptgrund für die Vorfreude der Forscher ist jedoch erneut das Preis/Leistungsverhältnis. "Time-of-Flight-Sensoren gibt es bislang ab etwa 4.000 Euro. Da kommt die Vorabversion der neuen Kinect um zirka 300 Euro gerade recht", so Praxmarer. Forschungseinrichtungen, die sich bewerben, erhalten in einigen Monaten einen Prototypen, der nach der breiten Markteinführung durch die endgültige Version ersetzt wird.

Das Hardware-Update eröffnet für die Forscher aber auch neue technische Möglichkeiten. Anwendungen, die vorher an den technischen Grenzen der ersten Kinect-Version gescheitert sind, sind mit dem Nachfolger in Griffweite. Kinect 2.0 soll nicht nur genauere Tiefeninformationen liefern, sondern verfügt mit USB 3.0 auch über eine Schnittstelle, die wesentlich Datenintensivere Anwendungen erlaubt. "Die Verbindung zum Rechner war bei der alten Version ein Flaschenhals. Gerade wenn Präzision verlangt ist, reichten die Datendurchsatzraten nicht aus", erklärt Kurschl. Zudem tun sich durch die HTML5 und Java Script Integration neue Anwendungsmöglichkeiten auf.

US-Forschung
"Für die Kontrolle von Physiotherapie-Übungen war die alte Kinect nicht wirklich zu gebrauchen, weil die Haltung der Gliedmaßen nicht genau genug ermittelt werden konnte. Das kann sich jetzt ändern. Mit höheren Frameraten können auch Bewegungen, die vorher nicht aufgezeichnet werden konnten, etwa von Tänzern, erfasst werden", sagt Praxmarer. Auch in der Raumerfassung für Computer und in der 3D-Raumrekonstruktion ergeben sich durch die höhere Genauigkeit Vorteile. Am MIT, wo die Kinect zur Kartierung von Innenräumen eingesetzt wird, sind die Erwartungen ebenfalls hoch.

"Wir freuen uns auf größere Reichweite, ein erweitertes Sichtfeld und die HD-Kamera. Damit können wir auch große Areale schnell kartieren. Allerdings haben wir noch keine neue Version bestellt, da wir nicht wissen, ob Microsoft uns - wie beim Vorgänger - auch den Zugriff auf die Rohdaten der Kinect erlauben wird. Das ist essenziell für uns", so MIT-Forscher Fallon.

An der Cornell University wird die Kinect schon heute als primärer Sinn für Roboter eingesetzt. "Unser PR2-Roboter erkennt mit der Kinect Objekte und Menschen in seinem Sichtfeld und er kann auch die Bewegungen von Personen erfassen. PR2 kann auf Basis der vorhandenen Objekte und gesammelter Erfahrung bis zu einem gewissen Grad versuchen vorherzusagen, was Menschen als nächstes tun werden", erklärt Hema Koppula gegenüber der futurezone.

Mit der nächsten Version der Kinect erhält auch der Roboter neue Fähigkeiten. "Wir haben schon eine Bestellung aufgegeben. Die neue Kinect ermöglicht unserem Roboter, einzelne Fingerbewegungen zu erkennen und mit kleineren Objekten zu interagieren. Das ist ein signifikanter Schritt nach vorne", so Koppula.

Starke Konkurrenz
Allerdings ist die Kinect längst nicht mehr das einzige Gerät, das für vergleichsweise wenig Geld eine räumliche Erfassung der Umgebung ermöglicht. "Einen so großen Push wie mit der ersten Version wird es in der Forschung nicht mehr geben", glaubt Kurschl. Die Schöpfer der ersten Kinect-Version haben ihr Produkt seit dem Start der Microsoft-Variante ständig weiterentwickelt und bieten es als Konkurrenz-Technologie zur neuen Kinect weiterhin an.

Für Spezialanwendungen wie die Gestensteuerung für User-Interfaces gibt es mittlerweile spezialisierte Hardware, die auf kurze Distanzen wesentlich bessere Erkennung von einzelnen Fingern bieten als Microsofts derzeitiges Produkt.

Grenzen
Auch in der Forschung kommen verschiedene Sensoren zum Einsatz. Bei der österreichischen Forschungsgesellschaft PROFACTOR etwa wurde eine Software entwickelt, die es erlaubt, Tiefensensoren zum Scannen von Objekten, Personen oder Räumen zu verwenden. Am Computer wird dann ein Modell zusammengesetzt, das mit einem 3D-Drucker in ein physisches Modell verwandelt werden kann.

Die Software funktioniert mit diversen Sensoren, darunter auch die erste Kinect. "Mein Favorit ist aber das aktuelle Produkt von PrimeSense", sagt der Produktverantwortliche, Christoph Heindl. Für die neue Kinect hat sich aber auch PROFACTOR bereits beworben. "Das System wird sicher ein kommerzieller Erfolg. Technisch erwarte ich mir von einigen aktuellen Kickstarter-Projekten in diesem Bereich aber mehr", meint Heindl.

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Markus Keßler

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