Pattern Recognition (PatRe)

Bildersuche in großen Datenmengen

Bei Pattern Recognition handelt es sich um die Bildersuche in großen Datenmengen. Im Zeitalter der Digitalisierung sind dem Fotografieren keine Begrenzungen durch teures Filmmaterial, Entwicklerdienstleistungen und mühsames Archivieren in Fotoalben mehr auferlegt. Der Fotoapparat ist im Smartphone integriert, jederzeit griffbereit oder passt als Miniaturgerät in die Hosentasche. Auch Speicherplatz steht auf riesigen Festplatten in nahezu beliebiger Menge zur Verfügung. Diese segensreiche Entwicklung zieht jedoch auch Probleme nach sich, die den meisten Nutzern digitaler Kameras bekannt sind: die Übersicht über den Bildbestand geht verloren, die Suche nach weiteren Bildern mit ähnlichem Motiv gestaltet sich zeitaufwändig und viele Bilder dümpeln als verborgene Schätze unbeachtet im Schattendasein auf der Festplatte.

Mit Ansätzen für die automatische Bildrecherche (engl. Image retrieval) wird sich schon seit Langem befasst, wobei sich u.a. auch Suchmaschinenanbieter intensiv mit diesem Thema beschäftigen. Bisherige Ansätze zielen primär darauf ab, das Anfragebild als Ganzes zu charakterisieren. Dabei spielen z.B. Merkmale wie Farben bzw. Farbverteilungen eine Rolle.

Bildmusteranalyse und Wiedererkennung von Mustern  

Demgegenüber haben Forscher des Fraunhofer IOSB in Karlsruhe eine Software (genannt Pat-Re) entwickelt, die durch eine automatisierte Analyse der im Anfragebild vorhandenen charakteristischen Muster in der Lage ist, ähnliche Muster in Bildern einer ggf. großen Bildsammlung zu erkennen. Für Suchanfragen eignen sich beliebige Motive die musterartige Strukturen aufweisen.

Die erste Anwendung dieser Software wurde ursprünglich für Spezialanwendungen zusammen mit der Beratungsunterstützung durch behördliche Sicherheitskräfte entwickelt (Interpol und Bundeskriminalamt – BKA). Die Entwicklungs- und Optimierungsarbeiten fanden dabei im Rahmen des EU-Projekts »FastID« (»Fast Identification«) statt. Dabei soll Pat-Re den behördlichen Endanwendern z.B. bei der Bewältigung von Großschadensereignissen helfen, indem das Programm bei der Opfererkennung anhand von musterartigen Körpermodifikationen (z.B. Tattoos) assistiert.

Anwendung in zoologischen oder botanischen Bildarchiven

Abgesehen von dieser musterbasierten Spezialanwendung dürfte Pat-Re auch in anderen Bereichen, z.B. für die Suche in zoologischen oder botanischen Bildarchiven, medizinischen Abbildungskatalogen oder in Kunstmediatheken Einsatzmöglichkeiten finden.
 

Verwendung ohne Internetanbindung

Neben dem strikt musterorientierten Ansatz des Programms Pat-Re ist der große Vorteil, dass man im Gegensatz zu anderen Web-Anwendungen weder das Anfragebild, noch die zu durchmusternde Bildsammlung in das Internet hochladen muss. Stattdessen operiert Pat-Re völlig autonom auf einem heimischen PC oder in abgeschirmten lokalen Netzwerken für autorisierte Anwendungen im professionellen Bereich. Die Software eignet sich allerdings nicht für eine Gesichtserkennung, dafür werden andere Modelle und Programme benötigt.

Das Fraunhofer IOSB ist seit vielen Jahren spezialisiert auf die automatisierte Bild- und Videoauswertung, Klassifikationsverfahren und Mustererkennung. Langjährige Vorarbeiten auf dem Gebiet der Fernerkundung, Luftbildauswertung, im Bereich der bildgestützten Sicherheitstechnik und der Analyse von Videodaten zur Objekterkennung formen die algorithmischen Grundlagen für die sowohl privat, als auch in professionellen Spezialbereichen nutzbare Software Pat-Re.