Maschinelles Sehen
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Im alltäglichen Leben findet eine automatisierte Technik an immer mehr Stellen Einsatz. Doch für eine automatisierte Reaktion von technischen Geräten auf ihre Umwelt, benötigt es vor allem das Sehen.
Das maschinelle Sehen als Teilgebiet der Informatik beschäftigt sich mit der Erfassung visueller Informationen eines Computers in seiner Umwelt. Dabei geht es in erster Linie um das einfache Erfassen von Gegenständen und Personen und nicht primär um die Interpretation und das Verständnis eines tieferen Sinnes.
Das maschinelle Sehen ermöglicht das Erkennen von Objekten und Mustern sowie deren Eigenschaften. Dazu kommen in erster Linie Videokameras und eine digitale Signalverarbeitung zum Einsatz. Sinn und Zweck dieser technologischen Möglichkeit ist es, dass Maschinen, Geräte und auch Roboter auf die visuellen Informationen ihrer Umgebung reagieren und dementsprechende Aktionen ausführen können.
Methoden und Funktionen des maschinellen Sehens
Es gibt eine Vielzahl verschiedener Methoden, die das computergestützte Sehen ermöglichen. Dazu zählt zum Beispiel die Kontrastanalyse. Wann immer Kanten in einem Bild zu erkennen sind, basieren diese auf einem Kontrast zwischen zwei Objekten zueinander oder zwischen einem Objekt und dem Bildhintergrund.
Mit der Kontrastanalyse werden derartige Stellen in Bildern erkannt und mit Hilfe spezieller Algorithmen schlussendlich als einzelne Objekte identifiziert. Dazu sind verschiedene Vorgehensweisen möglich. Eine Vorgehensweise ist es, die Farbanzahl eines Bildes zu reduzieren. Das sorgt für stärkere Kontraste im Bild, da nicht mehr so viele Farbabstufungen vorhanden sind. Einzelne Objekte treten somit klarer hervor und sind leichter zu identifizieren.
Für komplexere Aufgaben des maschinellen Sehens ist eine Arbeit mit Modellen üblich. Je nach Einsatzgebiet sind zu analysierende Gegenstände ähnlich aufgebaut, sodass ein Modell zur Erkennung aller erstellt werden kann.
Ein solches Modell enthält somit eine Art Vorwissensbestand, die dem Computer dabei hilft, die von ihm zu sehenden Bildbestandteile leichter zu finden. Ein übliches Beispiel hierfür ist die Gesichtserkennung in Kameras.
Einsatzgebiete für maschinelles Sehen in der Praxis
Das maschinelle Sehen ist längst ein fester Bestandteil unseres alltäglichen Lebens und steckt hinter vielen scheinbar banalen technischen Anwendungen. Es findet sich zum Beispiel in Scannern für Barcodes und QR-Codes, in denen einzelne Streifen und Rechtecke lokalisiert und vermessen werden.
Weiterhin ist es in industriellen Bereichen vertreten, bei denen Maschinen bzw. Roboter selbständig Aktionen durchführen und Objekte aufnehmen, transportieren und verändern. Das maschinelle Sehen findet in diesem Zusammenhang auch in der Qualitätskontrolle Verwendung. So ist es möglich, Objekte auf Form und Maß hin zu überprüfen und Fehlerhafte automatisch auszusortieren.
Ein sehr aktuelles, wenn auch komplexes Gebiet des computergestützten Sehens sind autonome Fahrzeuge. Mit Hilfe von Kameras und Sensoren nehmen diese ihre Umgebung mit allen Objekten wie Personen, Ampeln, Verkehrsschilder, andere Fahrzeuge und Straßenführungen wahr. Daraus leiten sie, entsprechend ihres Ziels, Reaktionen wie das Bremsen und Beschleunigen, aber auch das Abbiegen an einer Kreuzung ab.