Wir entwickeln Modelle und Simulationssoftware um die Leistungsfähigkeit bildgebender Systeme vorherzusagen

Forschungsgruppe Szenen- und Sensorsimulation

Der Erfolg von Einsätzen in der zivilen Sicherheit und Verteidigung hängt heutzutage entscheidend von der Qualität der vorhandenen Bilddaten ab. Daher muss die Leistungsfähigkeit der bildgebenden Systeme schon beim Design betrachtet und vor dem Einsatz bekannt sein. Hierzu entwickeln wir Bewertungsmodelle und Softwarelösungen. Dabei untersuchen und modellieren wir die gesamte Bildgebungskette – angefangen bei der Szene, über die Atmosphäre, die Optik, den Sensor und die Signalverarbeitung bis hin zum Display und dem Beobachter.

Die betrachteten Leistungskennzahlen reichen von Labormessgrößen wie Signal-Rausch-Verhältnis, Modulationstransferfunktionen oder minimal auflösbare Temperaturdifferenz über erzielbare Reichweiten bis hin zur Simulation und Bewertung von zu erwartenden Ausgabebildern.

Typische Anwendungsfelder für unsere Software sind:

• Untersuchung und Bewertung von Designkonzepten für elektro-optische Systeme
• Abschätzung des Einflusses von Umweltbedingungen und Szene auf die Leistungsfähigkeit elektro-optischer Systeme
• Spezifikation der Leistungsfähigkeit von elektro-optischen Systemen, z. B. durch berechnete Detektions-, Erkennungs- und Identifikationsreichweiten

Technisch und methodisch arbeiten wir vor allem mit drei verschiedenen Lösungszugängen:

• Analytischen Modellen, wie TRM4, welche auf der Theorie linearer Systeme basieren und mit einer abstrakten Beschreibung der Szene auskommen
• Bildsimulationen, wie OSIS, welche die physikalischen Effekte entlang der Bildgebungskette durch Veränderung eines hochaufgelösten Eingangsbildes der Szene implementieren
• Verfahren zur Leistungsbewertung bildgebender Systeme anhand experimentell aufgenommener oder synthetischer Bilddaten. Dies schließt die Bewertung KI-basierter Algorithmen zur Bildverbesserung und Objektdetektion ein

In Zusammenarbeit mit den experimentell arbeitenden Forschungsgruppen der Abteilung Optronik überprüfen wir die Vorhersagen der Modelle und Simulationen mit Ergebnissen aus Labormessungen und Feldversuchen.