Preisgekrönter Schwarm im Kopf
Bundessieg bei "Jugend forscht": Andreas Lang vom J.-Kepler-Gymnasium entwickelte Verfahren zur schnellen Gesichtsdetektion mittels Schwarmintelligenz - betreut wurde er von Medieninformatikern der TU
 |
Preisträger Andreas Lang aus Chemnitz Foto: www.jugend-forscht.de |
Die Sieger des 45. Bundeswettbewerbs von Jugend forscht stehen fest. Bundesbildungsministerin Prof. Dr. Annette Schavan zeichnete am 16. Mai 2010 Deutschlands beste Jungforscherinnen und Jungforscher in Essen aus. "Jugend forscht leistet einen wichtigen Beitrag, Jugendliche für Wissenschaft und Forschung zu begeistern. Viele Forscherinnen und Forscher haben mit der Teilnahme an diesem Wettbewerb den Grundstein für eine erfolgreiche Wissenschaftskarriere gelegt", sagte Schavan, die die Spitzenleistungen der Finalisten würdigte. Zu den Preisträgern gehört auch Andreas Lang, Abiturient des Johannes-Kepler-Gymnasiums Chemnitz, der gemeinsam mit Medieninformatiker der TU Chemnitz ein Verfahren zur schnellen Gesichtsdetektion mittels der so genannten Schwarmintellignez entwickelt hat. Er siegte im Fachgebiet Mathematik/Informatik und kann sich nun über den von der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung gestifteten Preis in Höhe von 1.500 Euro freuen. Zudem erhielt er eine Einladung der EU zum "22nd European Union Contest for Young Scientists" - dem hochkarätigen Wettbewerb auf Europaebene, der vom 24. bis 28. September 2010 in Lissabon stattfindet. Diesen Preis finanziert die Deutsche Forschungsgemeinschaft.
Doch was verbirgt sich überhaupt hinter der Gesichtsdetektion mittels Schwarmintelligenz? Wenn ein Vogel- oder Fischschwarm blitzschnell seine Richtung ändert, ohne dass die Tiere dabei zusammenstoßen, ist die Schwarmintelligenz im Spiel. "Alle Individuen befolgen dabei einige wenige einfache Regeln, die für das gesamte Kollektiv gelten", weiß Lang. Nicht nur Biologen, auch Informatiker und Robotikexperten zeigen sich von diesem Phänomen fasziniert und versuchen, es mit Computerprogrammen naturgetreu zu simulieren. Andreas Lang hat nun die Schwarmintelligenz für eine besondere Anwendung nutzbar gemacht. Er entwickelte eine Software, mit deren Hilfe sich Gesichter auf einem Video auch dann verfolgen lassen, wenn sie sich drehen, wenden oder entfernen. Der Trick: Der Rechner definiert bestimmte Regionen im Gesicht als einen virtuellen Schwarm, dessen Verhalten er dann zuverlässig verfolgen kann. Beim Verfahren der Partikelschwarmoptimierung werden alle Individuen des Schwarms zufällig über einem Bild, das ein Gesicht enthält, verteilt und bewegen sich ebenso. Findet ein solches Partikel eine hautfarbenähnliche Region, meldet es diesen Fund an seine Nachbarn weiter. Nach einigen Iterationszyklen akkumuliert sich der Großteil der Partikel an der Stelle mit der größten Hautpartie. Der Ton der Hautfarbe ist dabei in mathematischer Form so definiert, dass mit diesem Verfahren auch Menschen unterschiedlicher Hautfarbe aufgefunden werden können. Um die Ergebnisse der Schwarmoptimierung zu veranschaulichen, werden die einzelnen Partikel im Bild durch kleine farbige Kreise visualisiert. Ein grüner Kreis umschreibt die detektierte Region. Als ein weiteres Gimmick können dem Gesicht schließlich verschiedene Hutformen aufgesetzt werden.
"Aktuell setzen wir dieses schnelle echtzeitfähige Verfahren auf Nahaufnahmen im Videomaterial lokaler Fernsehsender (http://www.programmboerse.tv) ein. Nach einigen Modifikationen wird es in naher Zukunft auch auf beliebigen Videos einsatzfähig sein", versichert Andreas Langs Betreuer Marc Ritter vom Projekt "sachsMedia ‐ Cooperative Producing, Storage and Broadcasting for Local Television Stations", das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Programms "Unternehmen Region" gefördert wird. Marc Ritter war selbst beim Bundesfinale "Jugend forscht" in Essen dabei und zeigte sich beeindruckt vom hohen Niveau der Arbeiten der Finalisten. Er war deshalb um so mehr erfreut über den Sieg seines Schützlings, zu dem die Medieninformatiker auch künftig in Kontakt bleiben wollen.
Die "Jugend forscht"-Jury überzeugte "die innovative Kombination ungewöhnlicher algorithmischer Methoden sowie die Adaptierbarkeit des Systems an verschiedene Erkennungsszenarien". "Besonders beeindruckend ist die Geschwindigkeit und Robustheit, mit dem die Erkennungen vorgenommen werden konnten", heißt es weiter in der Laudatio. Für das Chemnitzer Johannes-Kepler-Gymnasium ist der Bundessieg von Andreas Lang zugleich der bisherige Höhepunkte der Teilnahme am "Jugend forscht"-Wettbewerb. "Noch nie zuvor hatten wir einen Bundessieger unter unseren Abiturienten", sagt Jochim Schwind, Projektverantwortlicher am Gymnasium. Für ihn sei auch die enge Kooperation des Schülers zu den Medieninformatikern der TU Chemnitz ein wichtiger Aspekt für den Erfolg. Andreas Lang will nach dem Abi voraussichtlich in einem französischsprachigen Land Informatik studieren - eventuell in Genf oder Lausanne. Vielleicht kann er auch dort mit seinen Kenntnissen über die Gesichtsdetektion mittels Schwarmintelligenz punkten und so auch eine Brücke zurückschlagen an die TU Chemnitz.
Homepage der Initiative "sachsMedia": http://sachsmedia.tv
Weitere Informationen erteilt Marc Ritter, Telefon 0371 531-36789, -28208; -25780, E-Mail sachsmedia@tu-chemnitz.de, http://www.tu-chemnitz.de/informatik/Medieninformatik
Mario Steinebach
16.05.2010
