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Fraunhofer-Labor zur Unterwasser-Forschung in der Ostsee

Rostock weltweit führend in Unterwassertechnik-Forschung

Fraunhofer-Labor zur Unterwasser-Forschung in der Ostsee

Digital Ocean Lab – 1 Forschungsfeld: Umweltüberwachung für Offshore-Öl/Gas-Plattformen & -Windparks (Bildquelle: @Fraunhofer IGD)

Rostock wird zum Zentrum der digitalen Unterwassertechnologie. Ein weltweit einzigartiges Unterwasser-Testfeld führt die Hansestadt in den nächsten Jahren an die Spitze der führenden Technologie-Standorte.

Der Haushaltsausschuss des Deutschen Bundestages hat den Weg für eine millionenschwere Förderung der Wissenschaft freigemacht. In Mecklenburg-Vorpommern soll unter der Federführung des Fraunhofer-Instituts für Graphische Datenverarbeitung IGD ein Unterwasser-Labor in der Ostsee für Forschung und Entwicklung von Unterwassertechnik in unterschiedlichsten Unterwasser-Szenarien entstehen. Dieses ‚Digital Ocean Lab‘ mit Sitz in Rostock ist ein wichtiges Kernstück und Ausgangspunkt für ein weltweit einmaliges ‚Ocean Technology Center‘ – ein Innovationscampus zur Unterwassertechnik, der eine enge Kooperation von Unternehmen und Forschungseinrichtungen ermöglicht und auf die Entwicklung neuer Produkte und Dienstleistungen abzielt. Damit wird Rostock in den kommenden Jahren zum führenden Standort der technologischen Unterwasserforschung mit internationaler Bedeutung ausgebaut. Das Land Mecklenburg-Vorpommern hat seine finanzielle Unterstützung bereits fest zugesagt, durch die Bewilligung der Bundesgelder kommt ein entscheidender Baustein bei der Realisierung des Infrastruktur-Projekts hinzu.

Bedeutung eines Unterwasser-Testfeldes
Gerade die erschwerten Bedingungen im Meerwasser machen intensive Praxistests für zuverlässige Lösungen zwingend erforderlich. Bisher gibt es allerdings kaum Möglichkeiten, komplexe Systeme der Unterwassertechnik und deren Zusammenspiel in realen Szenarien zu testen. Die neue küstennahe Infrastruktur des ‚Digital Ocean Lab‘ in Anbindung an das künstliche Riff vor Nienhagen ermöglicht die Entwicklung und Erprobung von Unterwassertechnik unter realen Bedingungen im Meer. Vorgesehen sind verschiedene Unterwassertestfelder, mit denen die komplette Bandbreite der Einsatzmöglichkeiten unter Wasser abgedeckt werden sollen. Testfelder zur Altmunitions-Detektion, Gelände mit Kabelsträngen und Pipelines, nachgebaute Offshore-Anlagen und simulierte Hindernisse gliedern sich in separaten Zonen. Forschungsschwerpunkte des Fraunhofer IGD liegen dabei auf der optimierten Bildverarbeitung unter Wasser sowie der Entwicklung sowohl ferngesteuerter als auch autonomer Unterwasserfahrzeuge. Diese kommen überall dort zum Einsatz, wo der Mensch nur unter sehr erschwerten Bedingungen Zugang erhalten könnte (Offshore-Anlagen, Pipelines) oder gar persönliche Gefahren in Kauf nehmen müsste (Altmunition).

Rostock weltweit führend in Unterwassertechnik-Forschung
Unterwassertechnik und deren Entwicklung und Erforschung ist ein interdisziplinäres High-Tech-Segment mit großen Wachstumschancen. Als international führende Einrichtung für Angewandte Forschung im Visual Computing verfügt das Fraunhofer IGD an seinem Zweit-Standort Rostock über jahrelange Expertise im Bereich der bildbasierten Unterwasserforschung und wertvolle Kontakte in der maritimen wie wissenschaftlichen Landschaft in Deutschlands Norden. In enger Kooperation mit anderen Fraunhofer-Instituten und wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen aus Mecklenburg-Vorpommern entsteht im ‚Digital Ocean Lab‘ eine interdisziplinäre Projektgruppe mit einmaligem Know-how. ‚Mit dem geplanten Labor schaffen wir optimale Bedingungen für aktuelle sowie zukünftige Forschungsthemen und stärken so das maritime Profil unserer Hansestadt‘, so Prof. Uwe Freiherr von Lukas, Standortleiter des Rostocker Fraunhofer IGD.

Unterwasserforschung und ihre Herausforderungen
Auf den Meeren und unter Wasser herrschen raue Bedingungen, die Mensch und Technik vor besondere Herausforderungen stellen. Unterwassersysteme jeglicher Art müssen losgelöst von WiFi und GPS sehr autonom agieren. Neue Lösungen in Sachen Kommunikation und Sensorik sind gefragt. Die Unterwasserbedingungen an sich – hohe Wasserdrücke, Salzwasser, Biofouling sowie starke und unberechenbare Meeresströmungen – erfordern spezifische und robuste Lösungen und innovative Materialien. Die Detektion von Munitions-Altlasten ist ein wichtiges Anwendungsgebiet der Unterwassertechnik und stellt bei den erschwerten Sichtbedingungen unter Wasser eine große Herausforderung dar. Das Fraunhofer IGD entwickelt dazu am Standort Rostock gemeinsam mit regionalen Partnern anspruchsvolle Algorithmen zur Bildverbesserung von Unterwasser-Aufnahmen, so dass eine Detektion, Segmentierung und Klassifizierung von Objekten wie nicht detonierter Munition gelingen kann. Der nächste Technologieschritt ist bereits in Arbeit: Eine smarte Kamera, bei der echtzeitfähige Bildverbesserung und Objekterkennung mittels Künstlicher Intelligenz direkt in miniaturisierter Digitaltechnik umgesetzt werden.

Weiterführende Informationen: www.igd.fraunhofer.de/projekte/ocean-technology-center-rostock

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

Kontakt
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Daniela Welling
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
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3D-Modell der Berliner Philharmonie erstmals in Europa

Ab dem 9. November 2018 im Berliner Max Liebermann Haus der Stiftung Brandenburger Tor

3D-Modell der Berliner Philharmonie erstmals in Europa

Der Innenraum der Berliner Philharmonie als 3D-Modell (Bildquelle: © Fraunhofer IGD)

Das Fraunhofer IGD hat in Zusammenarbeit mit dem Getty Research Institute in Los Angeles den gesamten Innenraum der Berliner Philharmonie gescannt. Das anschließend per 3D-Druck gefertigte Modell ist Teil der Ausstellung „Frank Gehry – Hans Scharoun: Strong Resonances / Zusammenklänge“, die ab dem 9. November 2018 im Berliner Max Liebermann Haus der Stiftung Brandenburger Tor erstmals in Europa zu sehen ist.

Die beiden Star-Architekten Hans Scharoun und Frank Gehry sind sich nie begegnet – und doch sind sie über ihre wohl berühmtesten Bauwerke miteinander verbunden. Frank Gehry ließ sich beim Entwurf der Walt Disney Concert Hall in Los Angeles, die vor 15 Jahren eröffnete, von Scharouns Philharmonie inspirieren. Die Ausstellung im Berliner Max Liebermann Haus der Stiftung Brandenburger Tor zeigt erstmals in Europa beide Konzerthallen im direkten Vergleich – einschließlich eines 3D-Modells der Berliner Philharmonie, eingescannt vom Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD.

Konzipiert wurde die Ausstellung anlässlich der 50-jährigen Partnerschaft der Städte Los Angeles und Berlin durch das Getty Research Institute und im Sommer 2017 unter dem Titel „Berlin/Los Angeles: Space for Music“ in Los Angeles gezeigt. Bei den Vorbereitungen gab es aber ein Problem: Scharouns meist handgefertigte Modelle der Berliner Philharmonie aus den 1950er Jahren sind im Laufe der Zeit verschwunden oder wurden zerstört. Tatsächlich ein Modell beider Gebäude im direkten Vergleich nebeneinander zu sehen, sollte aber ein elementarer Bestandteil der Ausstellung sein. „Nur mit einem Modell können Besucher die besondere Architektur wirklich sehen, verstehen und analysieren. Die Komplexität der Berliner Philharmonie kann nur durch Fotos, Pläne oder Zeichnungen unmöglich erfasst werden“, so die zuständige Kuratorin Emily Pugh.

Die Verantwortlichen in Los Angeles entwickelten die Idee, den kompletten Innenraum der Philharmonie einzuscannen und das Modell als 3D-Druck zu reproduzieren. Es entstand die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IGD, weltweit einer der führenden Einrichtungen für angewandte Forschung im Visual Computing. Die Abteilung „Digitalisierung von Kulturerbe“ ist auf die digitale Erfassung kultureller Güter, von einzelnen Artefakten bis hin zu ganzen Bauwerken, spezialisiert und hat bereits den Pergamonaltar in Berlin in 3D gescannt. „Die Berliner Philharmonie war eines der größten und komplexesten Scanvorhaben für unser Team“, erzählt Abteilungsleiter Pedro Santos.
Für den Scan wurde mit einem speziellen Laserscanner gearbeitet, dessen Strahlen von einem horizontal und vertikal rotierenden Spiegel reflektiert wurden. Dadurch konnte der Scanner 3D-Punkte in einer 360° Umgebung erkennen. Um den komplexen Konzertraum bis ins kleinste Detail digitalisieren zu können, platzierten die Forscher den Laserscanner an 98 verschiedenen Positionen. So entstand zunächst ein originalgetreues 3D-Modell und im nächsten Schritt ein realitätsnaher 3D-Druck.

„Uns hat der gesamte Prozess der Erstellung des 3D-Modells enorm geholfen, das Gebäude und das Wirken des Architekten wirklich zu verstehen“, betont Emily Pugh, die die ganze Zeit in engem Kontakt mit dem Team des Fraunhofer IGD stand. Die Bedeutung der Fraunhofer-Arbeit geht über das Ausstellungsende hinaus. „Wir planen, das digitale Modell zu veröffentlichen“, so Chris Edwards, zuständiger Architekt für Bilder und digitale Medien beim J. Paul Getty Trust, „so dass Jeder das Modell nutzen, damit arbeiten und sich seine eigene Philharmonie drucken kann. Damit schaffen wir einen echten Mehrwert für Studenten, Forscher und Architekten auf der ganzen Welt“, ergänzt Edwards.

Für die Ausstellung in Berlin wird auf Basis des Fraunhofer 3D-Scans ein neues größeres Architekturmodell der Berliner Philharmonie produziert. Bis zum 20. Januar 2019 haben Besucher die Möglichkeit, die Modelle der beiden Konzerthäuser sowie viele Zeichnungen, Skizzen und Fotografien von Scharoun und Gehry im Max Liebermann Haus der Stiftung Brandenburger Tor am Pariser Platz zu besichtigen.

Mit der Abteilung „Digitalisierung von Kulturerbe“ legt das Fraunhofer IGD einen seiner Forschungsschwerpunkte auf die Entwicklung neuer Technologien zum Erhalt und zur Dokumentation von Kulturgütern und deren virtueller Reproduktionen. Die 2012 gegründete Abteilung ist auf schnelle und wirtschaftliche Digitalisierungsverfahren spezialisiert, die historisches Kulturgut dreidimensional erfassen. Im Rahmen des vom Fraunhofer IGD geleiteten BMWi-Projekts „CultLab3D“ entstand die gleichnamige vollautomatisierte 3D-Scanstraße zur massenhaften Digitalisierung von Kulturartefakten.

Weiterführende Informationen:

https://www.igd.fraunhofer.de/kompetenzen/technologien/3d-scanning
http://aroundtheworld.getty.edu/germany
https://stiftungbrandenburgertor.de/gehry-scharoun

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

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Medica 2018 – Mit künstlicher Intelligenz zur optimalen Patientenversorgung

Medica 2018 - Mit künstlicher Intelligenz zur optimalen Patientenversorgung

Der digitale Leitstand bereitet alle digitalen Informationen über Station und Patient visuell auf.

Künstliche Intelligenz bestimmt die Medizin der Zukunft und eröffnet allen Beteiligten neue Möglichkeiten auf dem Weg zur individuellen Gesundheit. Auf der Messe MEDICA vom 12. bis 15. November 2018 in Düsseldorf präsentieren die Forscher des Fraunhofer IGD neue Technologien für die virtuelle Biopsie und Kohortenanalyse unter Einbindung von künstlicher Intelligenz.

Wird ein Mensch ins Krankenhaus eingeliefert – etwa mit einem Tumor im Kopf-Hals-Bereich – ist zunächst eine umfassende Diagnose gefragt: Gestalt und Lage von Körperstrukturen wie Organen, Gewebe und Tumoren müssen in medizinischen Bilddaten erkannt und markiert werden. Bei dreidimensionalen Bilddaten wie MRT oder CT ist dies jedoch manuell extrem aufwändig und zeitintensiv. Eine spezielle Software aus dem Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung unterstützt Mediziner künftig nicht nur bei einer solchen Analyse der Bilddaten, sondern erstellt darüber hinaus automatisiert eine virtuelle Biopsie. Dafür lokalisiert und markiert das Softwaretool den Tumor, stellt ihn dreidimensional dar und analysiert die Daten. So lassen sich anschließend über hundert Parameter per Software aus den CT-Bildern eines Kopf-Hals-Tumors ziehen. Erste Ergebnisse zeigen: Die CT-Bilder können auf diese Weise nicht nur schneller analysiert werden, sondern auch Informationen liefern, die man sonst nur über einen operativen Eingriff und eine anschließende Laboruntersuchung des entnommenen Tumorgewebes gewinnen könnte. Damit ist über die Aufnahme von Organen und Körperregionen hinaus dank künstlicher Intelligenz auch die automatische Segmentierung und Analyse aufwändig zu interpretierender Bilddaten möglich.

Diagnose und Therapie im Smart Hospital

Eine weitere interessante Fragestellung, die den Arzt beschäftigt: Gibt es auffällige Zusammenhänge zwischen dem zu behandelnden Menschen und anderen Personen? Um dies zu beantworten, fassen Mediziner die Daten von Menschen mit ähnlichen Krankheitsbildern, Krankheitsverläufen oder sonstigen Ähnlichkeiten wie gleichem Alter oder Geschlecht zu Kohorten zusammen. Die Forscher am Fraunhofer IGD haben ein Softwaretool entwickelt, das den Arzt bei der Bildung geeigneter Kohorten unterstützt, diese auf signifikante Zusammenhänge durchsucht, die Attribute visualisiert und das Identifizieren klinisch interessanter Hypothesen erleichtert und beschleunigt. Statt manuell mehrerer Stunden benötigt dieser automatische Prozess nur wenige Sekunden – kostbare Zeit, die für die Behandlung des Patienten gewonnen wird. Die Einbindung künstlicher Intelligenz bei der Hypothesensuche stellt zudem sicher, dass ein möglicherweise entscheidender Faktor nicht übersehen wird.

Mit visuellem Leitstand mehr Zeit für die Patienten

Der durch das Zusammentragen aller relevanten Parameter entstehende digitale Zwilling des Patienten trägt zu einer optimierten Versorgung bei. Die visuelle Lösung Health@Hand des Fraunhofer IGD vereint alle digital zur Verfügung stehenden Daten einschließlich der Live-Vitaldaten eines Patienten in einer anschaulichen Übersicht. Als digitaler Leitstand liefert das System dem Krankenhauspersonal auf einen Klick alle relevanten Informationen und bereitet sie visuell auf. Notwendige Informationen werden so deutlich schneller erfasst. Der Leitstand begnügt sich jedoch nicht mit der Darstellung eines einzelnen Patienten, sondern zeigt ein Live-3D-Modell der gesamten Krankenhaus-Station inklusive ihres Inventars. Auf dem PC oder Tablet sehen die Ärzte und Krankenpfleger den virtuellen Zwilling der Station und wissen sofort, wo sich beispielsweise ein mobiles Röntgengerät im Augenblick befindet. Kennzahlen für die gesamte Station können entweder vollständig angezeigt oder detailliert betrachtet werden – beispielsweise für einzelne Zimmer oder über einen ausgewählten Zeitraum. Ziel ist es, das Monitoring einer Station zu vereinfachen, Störungen sofort zu erkennen und dadurch frühzeitig intervenieren zu können.

Vor- und Nachsorge in Zeiten digitaler Gesundheit

Zur Analyse der individuellen Gesundheitsdaten koppelt das System Health@Hand entscheidungsrelevante Daten aus unterschiedlichen klinischen Datensystemen miteinander und ermöglicht auf diese Weise ganz neue Aussagen. Trends in der Patientengesundheit können eher erkannt und Prognosen für den Therapieverlauf schneller getroffen werden. Damit die Gesundheit des Menschen auch daheim erhalten bleibt, können die kontinuierlich aufgenommenen Vitaldaten direkt in das System eingespeist werden. Sinnvoll ist dies etwa bei Diabetes: Der Arzt sieht sofort, wenn die Werte den Normbereich verlassen und kann entsprechende Maßnahmen ergreifen. Selbst Vital- und Aktivitätsdaten aus Wearables – also Fitnessarmbändern oder Smartwatches – können mit in das System einfließen. So kann es als persönlicher Gesundheitsassistent auch einen wertvollen Beitrag zur Prävention leisten.

Fraunhofer IGD auf der MEDICA:
Düsseldorf, 12.-15. November 2018
Halle 10, Stand G05

Am Mittwoch, 14. November 2018 hält Matthias Noll vom Fraunhofer IGD um 12 Uhr im Medica Connected Healthcare Forum in Halle 15, Stand C24, einen Vortrag zum Thema Augmented Reality im OP.

Weiterführende Informationen:
www.igd.fraunhofer.de/veranstaltungen/medica-2018
www.igd.fraunhofer.de/institut/mission-vision/vision/individuelle-gesundheit

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

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Intergeo 2018 – Mit Geoinformationen Polizeieinsätze und Bäume in der Nachbarschaft planen

Fraunhofer auf der Intergeo 2018: Halle 12.0 am Stand 12.0A.015 und am Hessischen Gemeinschaftsstand in Halle 12.1, Stand 12.1F.033

Intergeo 2018 - Mit Geoinformationen Polizeieinsätze und Bäume in der Nachbarschaft planen

Visualisierte Geodaten: Bürger können aktiv an der Stadtplanung teilhaben, z.B. bei Baumpflanzungen

Wenn Geodaten richtig verarbeitet werden, erhöht sich ihr Wert ungemein. Dann tragen sie zu einer breiteren Bürgerbeteiligung, Digitalisierung in der Stadt und aktivem Umweltmonitoring bei. Das Fraunhofer IGD stellt technische Lösungen zur Speicherung, Indizierung und interaktiven Visualisierung von Geoinformationen auf der Messe INTERGEO vor.

Die Vermessung der Welt beschäftigt die Menschheit schon seit Jahrhunderten. Mit dem Fortschritt der Wissenschaft gelingt dieses Vorhaben zunehmend präziser. Doch nur durch die richtige Auswertung und die Nutzung zur Entscheidungsfindung schöpfen die gesammelten Geodaten ihr Potential voll aus. Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD forscht mit einer eigenen Abteilung an neuen Wegen zur umfassenden Integration, Verwaltung und Visualisierung von Geoinformationen.

Auf der internationalen Leitmesse für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement INTERGEO präsentiert das Fraunhofer IGD vom 16. bis zum 18. Oktober 2018 in Frankfurt a.M. eine Reihe von Anwendungen aus den Bereichen Digitale Stadt, Planungsunterstützung und Bürgerbeteiligung, Umweltmonitoring, Big Data in der Landwirtschaft sowie Innere Sicherheit. Alle Anwendungen haben zum Ziel, den Nutzen und Wert von Geoinformationen durch die Entwicklung innovativer technischer Lösungen zu erhöhen. Die enorm großen Geodatenmengen werden in der Cloud verwaltet, verarbeitet und visualisiert. Am anschaulichen Exponat einer 3D-gedruckten Miniaturstadt können Messebesucher am Fraunhofer-Stand die Vielfalt an Funktionalitäten und Integrationsmöglichkeiten von Geodaten erleben und auf dem Monitor verschiedene Szenarien interaktiv gestalten.

Das Fraunhofer IGD arbeitet in verschiedenen Projekten an der Verarbeitung sehr großer Mengen an Geodaten. Das auf der Messe vorgestellte Projekt smarticipate ermöglicht es Bürgern, sich intensiv an politischen Entscheidungen und Planungsprozessen ihrer Städte zu beteiligen. Basis ist eine Plattform, die politische Entscheidungen versachlicht und den Dialog in städtebaulichen Planungen unterstützt. Dadurch werden wichtige Aspekte einer SmartCity wie Transparenz und Bürgerbeteiligung realisiert. Partnerstädte für die Pilotphase sind London, Rom und Hamburg. Hamburg will die Bürger beispielsweise dabei einbinden, geeignete Standorte für neue Baumpflanzungen im Stadtgebiet zu finden und diese virtuell in einer 3D-Landschaft zu integrieren. Die Baumpflanz-Anwendung kann dabei direktes Feedback zu der Realisierbarkeit ausgewählter Standorte sowie einen Ausblick auf die Auswirkungen eines gepflanzten Baumes geben, z.B. wie der Schattenwurf verläuft und welchen Beitrag der Baum für die CO2-Einsparungsbilanz der Stadt leistet.

Messebesucher können sich über ein Pilotprojekt zur Integration von 3D-Geodaten im polizeilichen IT-Umfeld informieren. Eine Software zur Darstellung einer 3D-Karte mit allen relevanten topographischen und bautechnischen Objekten soll vor allem im Bereich der Einsatzplanung einen taktischen Mehrwert bringen. Durch die Möglichkeit, Sichtlinien zu beurteilen, Standpunkte von Beobachtern in der dritten Dimension darzustellen und nachzuvollziehen, ergeben sich Vorteile beispielsweise in der Planung von Aufzugsstrecken oder operativen Tätigkeiten im polizeilichen Umfeld. Durch die Möglichkeit, einer Szene zusätzliche Informationen hinzuzufügen, etwa Festzelte oder Fahrgeschäfte bei einem Volksfest, wird ein detaillierterer Überblick über Flucht- und Rettungswege bei polizeirelevanten Ereignissen erreicht. Zum Einsatz kommen könnte die Software auch für Spezialkräfte, Einsatzleitungen und für die Tatortrekonstruktion.

Einen ganz anderen Fokus der Geodaten-Nutzung setzt das Projekt DataBio mit dem Ziel, Big Data für Land-, Forst- und Fischwirtschaft zugänglich zu machen, um operative Entscheidungen effektiv zu unterstützen. Landwirte beispielsweise möchten ihre Saat vorausschauend planen, um möglichst großen Nutzen aus Faktoren wie Bodenbeschaffenheit, Flächennutzung und Wetter zu ziehen. Um wirklich alle zur Verfügung stehenden Daten optimal nutzen zu können, bedarf es automatisierter BigData-Lösungen für deren Strukturierung und Analyse. Das Fraunhofer IGD stellt dafür eine optimierte cloud-basierte Infrastruktur für die Verwaltung, Verarbeitung und Visualisierung der sehr großen Geodatenbeständen bereit.

Diese und weitere Projekte präsentiert das Fraunhofer IGD in Frankfurt a. M. auf der Messe INTERGEO 2018 vom 16. bis zum 18. Oktober 2018 in Halle 12.0 am Stand 12.0A.015. Unter dem Motto 3D-Geo-Innovation aus Hessen ist das Fraunhofer IGD zudem in Kooperation mit der Hessischen Verwaltung für Bodenmanagement und Geoinformation (HVBG) am Hessischen Gemeinschaftsstand in Halle 12.1, Stand 12.1F.033 vertreten.

Weiterführende Informationen:

www.igd.fraunhofer.de/veranstaltungen/intergeo-2018

www.igd.fraunhofer.de/trends/lebensmittelindustrie

www.igd.fraunhofer.de/projekte/databio

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

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3D-Scans als digitaler Zwilling kultureller Güter – Fraunhofer IGD auf The Arts+

10.-14. Oktober 2018, Frankfurt am Main – Halle 4.1, Stand Q90

3D-Scans als digitaler Zwilling kultureller Güter - Fraunhofer IGD auf The Arts+

Der CultArm3D-P ist eine flexible Lösung für hochauflösende Scans kultureller Güter. (Bildquelle: @Fraunhofer IGD)

Auch im Kunst- und Kulturbereich ist die Digitalisierung nicht mehr wegzudenken. Der Anspruch: Unser Kulturgut digital für die Nachwelt zu bewahren und schon heute durch exakte 3D-Scans der Öffentlichkeit zugänglich zu machen.

Wie unser kulturelles Erbe für die Zukunft nachhaltig gesichert werden kann, ist eines der wichtigsten Themen des Europäischen Kulturerbejahres. Welche wichtige Rolle die Digitalisierung dabei spielt, ist längst unbestritten. Von 10. bis 14. Oktober findet parallel zur Frankfurter Buchmesse die Messe The Arts+ statt, die sich durch die Vernetzung zwischen Industrie und Kulturszene auf kulturelle Inhalte und geistiges Eigentum im digitalen Zeitalter konzentriert. Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD präsentiert auf der Messe seine 3D-Scantechnologien, die speziell für die Digitalisierung von Kulturgütern entwickelt wurden.

Der Begriff des digitalen Zwillings ist bei Industrieanwendungen längst etabliert. Von allen prägenden kulturellen Gütern ein digitales Replikat anzufertigen, sollte erklärtes Ziel sein. Bedeutsame Kunstwerke, die durch Umwelteinflüsse und Katastrophen gefährdet sind, können durch eine digitale 3D-Konservierung in ihrem aktuellen Erhaltungszustand gesichert und gleichzeitig für die weltweite Forschung erschlossen werden. Nur ein Bruchteil kulturhistorischer Sammlungsobjekte kann in Museen besichtigt werden. Eine flächendeckende Digitalisierung kann bisher unveröffentlichte Artefakte über Online-Kataloge der Öffentlichkeit zugänglich machen. Auch für die Restaurierung können 3D-Modelle wertvolle Daten liefern und Schadensbilder präziser sichtbar machen. Dafür ist eine realitätsgetreue Erfassung aller Eigenschaften wie Geometrie, Textur und physikalisch-optischer Materialeigenschaften notwendig.

Die Abteilung Digitalisierung von Kulturerbe am Darmstädter Fraunhofer IGD präsentiert auf The Arts+ ihre neu entwickelte 3D-Scantechnologie CultArm3D-P. Der Roboterarm scannt vollautomatisch Geometrie und Textur ihm bisher unbekannter Objekte mit einer Größe von bis zu 50 cm. Das geschieht auf der Basis der Photogrammetrie, also durch Methoden, die Abmessungen und Ent-fernung eines Objektes anhand von Bildaufnahmen bestimmen. Die Ergebnisse in 3D sind hochauflösend und bedürfen in aller Regel keiner Nachbearbeitung. Intelligente Algorithmen ermitteln anhand eines ersten Scans, welche weiteren im Anschluss nötig sind. Damit kann der Scanarm selbstständig die benötigten Ansichten planen und jedes Objekt mit der optimalen Anzahl an Scans erfassen, ohne dass dem Scanner die CAD-Modelle vorliegen. Ergebnis ist eine deutlich reduzierte Scanzeit von maximal 15 Minuten. Dieses Alleinstellungsmerkmal macht CultArm3D-P zur optimalen und flexibel einsetzbaren Lösung, beliebige Objekte in 3D zu digitalisieren. Im Rahmen des Projektes Digitale Weltansichten online: 3D-Modelle historischer Globen wird der Roboterarm-Scanner die 3D-Erfassung historischer Erd- und Himmelsgloben aus den Archiven der Friedrich-Schiller-Universität Jena und der Anna Amalia Bibliothek übernehmen. Nur durch die farbechte und detailgetreue Digitalisierung werden die teilweise 800 Jahre alten Weltenmodelle Interessierten virtuell frei zugänglich sein.

Messebesucher können sich am Fraunhofer IGD-Stand in Halle 4.1 am Stand Q90 von den Leistungen der neuen Scantechnologie überzeugen und vor Ort von den Experten mehr über die technologischen Hintergründe und mögliche Anwendungsfelder erfahren. Am Mittwoch, 10. Oktober 2018, wird der Leiter des Fraunhofer IGD, Prof. Dieter Fellner, im Rahmen einer Mikro-Konferenz zum Thema „Wie neue Technologien die Rolle der Kultur verändern“ auf dem Podium mitdiskutieren.

Der Photogrammetrie-basierte Scanarm ist eine Weiterentwicklung basierend auf der Digitalisierungsstraße CultLab3D, für deren Entwicklung das Team um Abteilungsleiter Pedro Santos im Juni 2018 den EU-Preis für das Kulturerbe / Europa Nostra Award 2018 entgegennehmen durfte. Die Notwendigkeit zur Digitalisierung wurde auf verschiedenen Veranstaltungen im Rahmen des Kulturerbejahres von allen Akteuren betont. Die Umsetzung in der Praxis gestaltet sich allerdings schwierig. Kultureinrichtungen haben häufig nur geringe Erfahrungswerte oder sogar Berührungsängste mit neuen Technologien wie dem 3D-Scan. Ganz davon abgesehen, dass die notwendigen finanziellen Mittel zur Anschaffung und Schulung neuer Programme sowie für die Bereitstellung notwendiger Speicherkapazitäten fehlen. Aktuell gibt es in Deutschland kein nationales Forschungsprogramm für Kulturerbe. Das macht die Entwicklung neuer Technologien mit hohen Bildstandards zu einem langwierigen Prozess und die Forschung gerät in den Rückstand – und mit ihr umso mehr die Kultureinrichtungen selbst. Es wäre ein wünschenswertes Ergebnis des Europäischen Kulturerbejahres, wenn es in konkreten Maßnahmen zum Ausbau der digitalen Infrastruktur im Kulturbereich mündet.

Fraunhofer IGD auf The Arts+

– 10.-14. Oktober 2018, Frankfurt am Main
– Halle 4.1, Stand Q90

Weiterführende Informationen:

www.igd.fraunhofer.de/veranstaltungen/arts
www.igd.fraunhofer.de/projekte/cultlab3d
www.cultlab3d.de/index.php/cultarm3d/

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

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Fraunhofer IGD Fachkonferenz: Go-Visual – In die Zukunft sehen ganz ohne Glaskugel

Fraunhofer IGD Fachkonferenz: Go-Visual - In die Zukunft sehen ganz ohne Glaskugel

Die Anwendungen des Fraunhofer IGD visualisieren Big Data-Analysen. (Bildquelle: Fraunhofer IGD)

Am 28. September 2018 veranstaltet das Fraunhofer IGD in Berlin mit der Go-Visual eine Fachkonferenz zur visuellen Assistenz in der Produktion. Thema in diesem Jahr: die visuelle Analyse smarter Daten und wie uns Big Data die Entscheidungsfindung erleichtern.

Die Science-meets-Business-Konferenz Go-Visual diskutiert jährlich die Möglichkeiten und neuesten Entwicklungen zu Themen der visuellen Assistenz in der Produktion. Fachleute aus Wirtschaft und Forschung sind eingeladen, sich am 28. September 2018 in Berlin auszutauschen und gemeinsam Lösungsansätze zu erörtern.

„Industrie 4.0“ ist das Schlagwort, das in aller Munde liegt und die aktuellen technologischen Entwicklungen prägt. Immer mehr und mehr Daten werden im Zuge der Digitalisierung gesammelt und stehen zur Nutzung und Auswertung bereit. Wie aber kann diese digitale Datenvielfalt, Big Data, nun genutzt werden, um durch die Integration von IT in die moderne Produktion eine höhere Flexibilität und Effizienz zu erreichen? Antworten dazu gibt das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD und diskutiert in Berlin die Ansätze mit Vertretern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Forschung.

Prädiktion: mit Big Data die Zukunft smart steuern

Ganz ohne Glaskugel arbeitet das Team der Abteilung „Visual Assistance Technologies“ an der visuellen Analyse großer sowie komplexer Datenmengen, um damit einen Blick in die Zukunft zu wagen. „Unser Ziel ist es, die zur Verfügung stehenden Daten nutzen zu können, um zukünftige Prozesse durch präzise datenbasierte Vorhersagen optimal zu steuern,“ erläutert Abteilungsleiter Dr. Mario Aehnelt. Die Chance von Big Data in der Produktionssteuerung liegt in der Möglichkeit, durch den automatisierten Abgleich mit zurückliegenden Fällen eine Aussage über zukünftige Ereignisse treffen zu können, die mit einer hohen Wahrscheinlichkeit tatsächlich eintreten. Ein Beispiel: Der bei der Wartung festgestellte Verschleißgrad eines Maschinenteils gibt zunächst keinen Anlass zum Handeln. Der Abgleich mit unzähligen anderen Daten ergibt allerdings, dass in Vergangenheit Teile mit vergleichbarem Verschleißgrad vor der nächsten Wartung repariert werden mussten und einen Anlagenausfall verursachten. Dieser Prozess geschieht dank der Fraunhofer-IGD-Anwendungen in Echtzeit, dessen Ergebnis als visuelle Darstellung dem Nutzer intuitiv präsentiert wird. Mit der Prädiktion werden also Ursachen ermittelt und auf die Zukunft übertragen, um die Anwender in Anlagenbau und -wartung bei einer smarten Entscheidungsfindung zu unterstützen. Auf der Go-Visual präsentieren Vertreter des Fraunhofer IGD ihre neuesten Forschungsergebnisse und konkreten Anwendungen zur Visualisierung der Big Data-Analysen, so dass diese allen Prozessverantwortlichen – vom Produktionsleiter bis zum Montagearbeiter – zur Verfügung stehen.

Intelligente Datenlogger als neue Analyse- und Steuerungseinheit

Welche Chancen die Nutzung der digitalen Daten in Produktion und Prozesssteuerung heute und in Zukunft bietet, führen Wirtschaftsvertreter in ihren Vorträgen aus. So präsentiert beispielsweise der Rostocker Mittelständler pironex GmbH ein neues Kooperationsprojekt mit dem Fraunhofer IGD. Datenlogger, also flexibel einsetzbare Datenaufzeichnungsgeräte, sollen nicht wie bisher nur Betriebsdaten erfassen und zur Auswertung zur Verfügung stellen, sondern selbst intelligenter gemacht werden. Mit eigenen Sensoren und Dateninterface ausgestattet, werden neue Parameter erfasst, unbekannte Betriebszustände erkannt und Anomalien frühzeitig identifiziert. Die Datenlogger übernehmen mittels künstlicher Intelligenz künftig auch die Analyse der gesammelten Daten und kommunizieren mit der verbundenen Anlage, die ihrerseits selbstständig Einstellungsanpassungen vornehmen kann. Die Wirtschaftlichkeit kann dadurch enorm verbessert, die Lebensdauer von Maschinen und Anlagen erhöht und die Fehlerausfallsicherheit deutlich optimiert werden. In dem neuen Forschungsprojekt geht es um die Erarbeitung neuer Kommunikationskonzepte bei der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation und neuer Visualisierungsansätze der durch die Datenlogger bereitgestellten Informationen.

Die Go-Visual bietet am Rande der Vorträge die Möglichkeit, miteinander ins Gespräch zu kommen und möchte aktiv die Vernetzung verschiedenster Akteure fördern. Wer in Sachen visueller Analyse und Aufbereitung der digitalen Daten im Unternehmen einen Einblick in den neuesten Stand der Forschung und Entwicklung und die künftigen Möglichkeiten erhalten möchte, kann sich auf www.igd-r.de/govisual anmelden.

GO-VISUAL:
Visuelle Analyse von Smart Data
28. September 2018, 9.30-16.30 Uhr
Fraunhofer-Forum, Anna-Louisa-Karsch-Straße 2, 10178 Berlin

Weiterführende Informationen: www.igd-r.de/govisual

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

Kontakt
Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Daniela Welling
Fraunhoferstraße 5
64283 Darmstadt
+49 6151 155-146
presse@igd.fraunhofer.de
http://www.igd.fraunhofer.de

Allgemein

SMM 2018 – Maritim 4.0: das digitale Schiff als Informationsdrehscheibe

SMM 2018 - Maritim 4.0: das digitale Schiff als Informationsdrehscheibe

Komplexe 3D-Modelle als Informationsdrehscheibe für Planung, Einkauf, Qualitätssicherung o. Wartung (Bildquelle: Fraunhofer IGD/Flensburger Schiffbau-Gesellschaft)

Das Fraunhofer IGD präsentiert vom 4. bis zum 7. September auf der SMM 2018 in Hamburg die Möglichkeiten der effizienten 3D-Datennutzung mittels Augmented-Reality-Brille.

„Maritim 4.0“ ist das aktuelle Schlagwort in der Schiffbaubranche und steht für die Digitalisierung sämtlicher Prozesse von der Planung über die Konstruktion bis zur Wartung. CAD-Modelle enthalten alle Informationen über Geometrie, Materialien und Funktion – der Umfang der enthaltenen Daten macht sie aber auch häufig zu wahren „Datenmonstern“, die extrem große Speicherkapazität erfordern und lange Ladezeiten mit sich bringen. Diese Herausforderung meistert die vom Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung entwickelte Plattform instand3Dhub, die verschiedenste Datenformate vereinheitlicht und über den webVis-Viewer via Webbrowser in Echtzeit nur diejenigen Daten bereitstellt, die gerade betrachtet werden. 3D-Modelle können dadurch ohne Installation spezieller Programme auf nahezu jedem Endgerät problemlos ausgegeben werden. Dieser effiziente webbasierte Zugang ermöglicht deutlich mehr Mitarbeitern auf allen Ebenen der maritimen Industrie Zugriff auf Produktdaten. Durch die einfache Verknüpfung des 3D-Modells mit verschiedensten anderen Daten können Mitarbeiter aus Planung, Einkauf, Qualitätssicherung oder Wartung ortsunabhängig verschiedenste Szenarien visualisieren und damit ein zügiges Verständnis der Sachlage erhalten. Das digitale Schiff wird zur umfassenden Informationsdrehscheibe, welche die maritime Wirtschaft bei der Digitalisierung ihrer Prozesse optimal unterstützt.

Am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand in Halle B6, Stand 319 können Messebesucher mit der Augmented-Reality-Brille HoloLens selbst die Leistungsfähigkeit der Datenbereitstellung über instand3Dhub ausprobieren und virtuell in ein komplexes 3D-Modell eintauchen. Die Anbindung der HoloLens an instand3Dhub wird auf der SMM erstmals der maritimen Wirtschaft präsentiert. Die Vorteile gegenüber anderen Ansichtsformen wie z.B. dem Tablet liegen in der viel natürlicheren Interaktion via „optical see through“. Auch ist es selbst mit der HoloLens und ihrem begrenzten Speicher möglich, komplette Schiffs- oder Anlagenmodelle zu sehen und nicht nur einzelne Teilausschnitte. Mögliche Anwendungsszenarien für die Visualisierungslösung des Fraunhofer IGD können Montageanleitungen in Echtzeit oder die intuitive Darstellung zum Lieferstatus einzelner Elemente sein. Denkbar ist auch der Einsatz beim Refitting in Form virtueller Bauraumuntersuchungen vor notwendigen Nachrüstungen oder die Einbindung bei der Familiarization, also dem intensiven Training der Crew bereits vor Fertigstellung des Schiffes. Bei komplexen maritimen Anlagen kann die AR-Brille zu einem „Röntgenblick“ verhelfen, der verschiedenste Betriebszustände visualisiert und optimal eine vorausschauende Wartung fördert.

Bereits zum dritten Mal findet auf der SMM ein Karrieretag statt: auf der Plattform präsentiert sich auch das Fraunhofer IGD und informiert zu beruflichen Möglichkeiten. An vier Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur forschen, arbeiten oder promovieren rund 240 haupt- und nebenamtliche Mitarbeiter, etliche Startups und Ausgründungen sind entstanden. Am Freitag, 7. September 2018, stehen Mitarbeiter auf dem „Maritime Career Market“ für Fragen zur Verfügung.

Weiterführende Informationen:

https://www.igd.fraunhofer.de/projekte/instant3dhub-maritim
https://www.igd.fraunhofer.de/veranstaltungen/smm-2018

Das vor 30 Jahren gegründete Fraunhofer IGD ist heute die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

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Ob im Druck oder im Web – das Fraunhofer IGD denkt dreidimensional

Ob im Druck oder im Web - das Fraunhofer IGD denkt dreidimensional

Realistische 3D-Modelle durch Transluzenz und Transparenz. (Bildquelle: Fraunhofer IGD)

Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD stellt auf der SIGGRAPH 2018 drei Publikationen vor, die richtungsweisende Entwicklungen im 3D-Druck, in der 3D-Webvisualisierung und der optischen Materialerfassung beschreiben. Die angenommenen Publikationen bestätigen, dass das Institut eine internationale Spitzenstellung in der computergraphik-relevanten Forschung besitzt.

Auf der SIGGRAPH 2018, die in diesem Jahr vom 12. bis 16. August in Vancouver stattfindet, wurden diesmal gleich zwei Papers sowie ein Poster des Fraunhofer IGD zugelassen. Als weltweit größte Konferenz in der Computergraphik ist die SIGGRAPH das bedeutsamste internationale Wissenschaftsforum für Virtual Reality, Mixed Reality, Animation, Spiele und digitale Kunst.

Professor Philipp Urban beschreibt in seinem Paper mit dem Titel 3D Printing Spatially Varying Color and Translucency eine Technologie, mit der völlig neue Möglichkeiten im 3D-Druck entstehen. Im Kern entwickelte er gemeinsam mit seinen Mitarbeitern Alan Brunton, Can Ates Arikan und Tejas Madan Tanksale einen Algorithmus, mit dem Vollfarbe, Transluzenzen und Transparenzen realisierbar und zudem kombinierbar sind. Hieraus ergeben sich vielfältige Einsatzszenarien, etwa in der Filmindustrie und in der Medizintechnik. Urban zeigt in seinem Paper, wie es unter anderem damit möglich ist, transluzente Materialien wie Haut realistisch nachzubilden. Ingenieure und Designer können die entsprechenden 3D-Modelle mit herkömmlichen Modellierungswerkzeugen erzeugen und in Standarddateiformaten abspeichern. Auch das Kopieren von Objekten aus unterschiedlichen Materialien ist vorstellbar. Anwender und Kunden können auf dieser Basis jetzt Millionen Designs drucken, die bereits im Internet verfügbar sind. Die Technologie ist im vom Fraunhofer IGD entwickelten 3D-Druckertreiber Cuttlefish integriert und wird bereits von Kunden genutzt.

Das zweite Paper Box Cutter: Atlas Refinement for Efficient Packing via Void Elimination befasst sich mit einer Methode zur Optimierung von texturierten 3D-Modellen. Dr. Max Limper und seine Kollegen Nicholas Vining und Alla Sheffer von der University of British Columbia UBC zeigen darin, wie die Box-Cutter-Software in der Lage ist, Oberflächen von 3D-Modellen detailreicher darzustellen, ohne dass mehr Speicherkapazität erforderlich ist. Was von Experten bisher mit hohem Aufwand manuell im sogenannten Atlas arrangiert werden musste, übernimmt nun ein Algorithmus. Als denkbare Anwendungsgebiete nennt Limper 3D-Visualisierungen, Computerspiele, VR-Anwendungen und 3D-Darstellungen im Browser. Insgesamt erweitern sich die Einsatzmöglichkeiten von 3D-Modellen aufgrund der reduzierten Ladezeit deutlich.

Neben den beiden Publikationen wurde auch ein Poster des Fraunhofer IGD angenommen. Unter dem Titel Automated Acquisition and Real-time Rendering of Spatially Varying Optical Material Behavior stellen Martin Ritz und Pedro Santos den Konferenzbesuchern eine neue, vollautomatische Methode zur physikalisch realistischen Erfassung und Darstellung von optischem Materialverhalten vor. Je nach Lichteinfallsrichtung variieren Objektoberflächen erheblich – bisher eine große Herausforderung bei der Produktion realistischer 3D-Modelle. Die neue Methode transportiert die lichtabhängigen Oberflächenveränderungen in den Virtuellen Raum und ermöglicht im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen ein Rendern in Echtzeit. Durch die massive Einsparung im Speicherbedarf sind die erfassten Daten damit auf beliebige 3D-Modelle übertragbar. Anwendungsbeispiele finden sich in der Automobilbranche, wo verschiedene Materialien der Innenausstattung bereits vor Produktion eines Prototypen virtuell unter realistischer Beleuchtung geprüft werden können, oder in der Architektur.

Das Fraunhofer IGD lädt am 15. August zu einem Networking-Event in Vancouver ein, bei dem Gäste mit unseren Experten über diese Technologien und deren Anwendungsmöglichkeiten diskutieren können. Auch die Software instant3Dhub, die skalierbar auf allen Endgeräten 3D-Objekte visualisiert, wird dort unter Einsatz von Augmented Reality demonstriert. Dabei werden die 3D-CAD-Daten ohne manuelle Anpassungen direkt zum Tracking genutzt. Zudem wird bei der Veranstaltung eine Software vorgesellt, die die computergestützte Modellierung von gradierten Eigenschaften und multiplen Materialien für 3D-Bauteile und die Herstellung mittels 3D-Druck ermöglicht.

Weiterführende Informationen:

https://www.cuttlefish.de/
https://www.igd.fraunhofer.de/projekte/instant3dhub
https://www.igd.fraunhofer.de/projekte/cultlab3d

Das Fraunhofer IGD ist die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

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Fraunhofer IGD – Simulation nahezu in Echtzeit

Fraunhofer IGD - Simulation nahezu in Echtzeit

Fraunhofer IGD (r)evolutioniert den Konstruktionsprozess mechanischer Bauteile. Schnelleres, intuitives Arbeiten, direktes Feedback. Erste Vorstellung der neuen Technologie auf ISC High Performance 2018.

Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD stellt auf der Konferenz ISC High Performance 2018 eine neue interaktive Simulationslösung vor. Die neue Rechentechnologie ermöglicht es, die computergestützte Konstruktion eines Bauteils und die Simulation seiner Stabilität parallel in einem Arbeitsgang durchzuführen. Bis dato benötigt der Konstrukteur für diesen iterativen Prozess aus geometrischer Modellierung, Simulation und Analyse der Ergebnisse unterschiedliche computergestützte Werkzeuge, oft auf verschiedenen Rechnern. Dazu müssen die Datenmodelle zwischen den Werkzeugen manuell konvertiert werden. Auch die Simulation selber ist bislang sehr zeitraubend. Das Testen und Optimieren verschiedener Formen in einem Arbeitsgang blieb bislang ein Wunschtraum.

Dr.-Ing. Daniel Weber, Gruppenleiter Interaktive Simulation am IGD, spricht von einer richtungsweisenden Evolution der Konstruktionsarbeit hin zu einem direkten, intuitiven Arbeitsstil. Dieser führt naturgemäß zu besseren Ergebnissen, nicht nur in Bezug auf die benötigte Entwicklungszeit, sondern auch auf die Qualität des Designs. Der Kern der neuen Technologie ist ein effizienter Gleichungslöser für Strukturmechanik. Die Software nutzt die massiv-parallelen Berechnungspotenziale handelsüblicher, kostengünstiger Grafikkarten. Da die Rechenzeit um Größenordnungen schneller als bei Standardsimulationen ist, sieht der Konstrukteur die Ergebnisse nahezu in Echtzeit auf seinem Bildschirm. Verbesserungspotenziale erkennt er so sofort und kann im gleichen Atemzug die Konstruktion optimieren.

„Ein Vergleich unserer interaktiven Simulationslösung mit einer schnellen kommerziellen Software ergab: für ein Modell mit mehr als 300.000 finiten Elementen benötigte die Standardsoftware 36 Sekunden. Unsere Lösung lieferte nach rund 0,5 Sekunden reiner Rechenzeit ein Ergebnis, wobei sich mit Initialisierung ein Gesamtzeitaufwand von 3,5 Sekunden ergibt. Damit ist unsere Simulationslösung – je nach Betrachtungsweise – um einen Faktor 10 bis 70-mal schneller als die Vergleichssoftware“, erläutert Weber. Als potentielle Lizenznehmer hat das Fraunhofer IGD die Konstruktionsingenieure großer Unternehmen und die Hersteller von einschlägiger Software im Blick.

Die neue Software wurde für handelsübliche Grafikkarten mit CUDA Architektur entwickelt. Auch das Fraunhofer IGD nutzt durch die Verlagerung der Simulationsberechnung von der CPU auf den Grafikprozessor die enormen Ressourcen dieser Baugruppen. Weber klärt auf: „Während eine CPU vier bis acht Kerne aufweist, stehen uns auf der Grafikkarte bis zu 5.000 Kerne zur Verfügung.“

Die Fraunhofer IGD-Lösung unterstützt die folgenden strukturmechanischen Konzepte: geometrisch lineare Elastizität, linear isotrope und anisotrope Materialien sowie lineare, quadratische und kubische Ansatzfunktionen auf Tetraedern. Doch das Ende der Fahnenstange ist noch nicht erreicht. Das Fraunhofer IGD arbeitet an einer weiteren Beschleunigung der Rechenzeiten und erweitert die Lösung hin zu geometrisch nichtlinearer Elastizität und nichtlinearen Materialien.

Weiterführende Informationen: www.igd.fraunhofer.de/kompetenzen/technologien/interaktive-simulation

Das Fraunhofer IGD ist die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

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CEBIT 2018 – Fraunhofer IGD: Künstliche Intelligenz in der Gesundheit

CEBIT 2018 - Fraunhofer IGD: Künstliche Intelligenz in der Gesundheit

Künstliche Intelligenz in Verbindung mit den Technologien des Visual Computing, Fraunhofer IGD (Bildquelle: violetkaipa–Fotolia, Trivisio, Fraunhofer IGD)

Die Medizin ist im Wandel: Weg vom allgemeinen Behandlungsweg, hin zur individuellen Therapie. Künstliche Intelligenz in Verbindung mit den Technologien des Visual Computing bieten hier gänzlich neue Möglichkeiten. Forscher des Fraunhofer IGD stellen auf der CEBIT vom 11. bis 15. Juni 2018 in Hannover verschiedene Einsatzmöglichkeiten rund um die Künstliche Intelligenz in der Medizin vor – und zwar entlang der gesamten Behandlungskette (Halle 27, Stand E78).

Menschen sind verschieden. Diesem Punkt will auch die Medizin der Zukunft Rechnung tragen und jeden Patienten nach der für ihn individuell optimalen Strategie behandeln. Grundlage hierzu sind große Datenmengen aus unterschiedlichen Datenquellen. Um die Datenberge zu analysieren und auszuwerten, setzt man zunehmend auf intelligente Systeme. Doch wie kann der Mensch die Daten, die durch die künstliche Intelligenz erzeugt und aufbereitet werden, richtig nutzen? Visual-Computing-Technologien sind dazu ein wesentlicher Ansatz. Im Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD setzen Forscherinnen und Forscher seit Jahren Methoden und Verfahren des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz ein, um Vital- und Gesundheitsdaten sowie krankheitsbezogene Patientendaten zu analysieren und zu bewerten und entwickeln Technologien entlang der gesamten Behandlungskette.

KI für die Diagnose
Künstliche Intelligenz kann bereits zu Beginn der Diagnose vieles leisten. Sprich: Wenn der Patient den Arzt aufsucht. Nun gilt es zunächst einmal, die Ursache der Beschwerden zu ermitteln und zu diagnostizieren – es geht darum Gestalt, Lage und Struktur von Körperteilen, Organen, Gewebe oder Zellen in medizinischen Bilddaten zu erkennen und zu markieren. Handelt es sich um dreidimensionale Bilddaten wie MRT oder CT, ist das ein aufwändiges Unterfangen, welches manuell kaum noch zu meistern ist. Die Wissenschaftler des Fraunhofer IGD haben daher entsprechende Machine-Learning-Verfahren entwickelt: Diese können anatomische Strukturen in Bilddaten simultan, vollständig und automatisch segmentieren und die Ergebnisse anschaulich darstellen, um bei der Diagnose zu unterstützen.

KI in der Analyse: Effektiv aus Patienten- und Behandlungsdaten lernen
Ist dieser Schritt getan, vergleicht der Arzt die Befunde des Patienten mit denen anderen Menschen. Möchte er große Mengen an Patientendaten analysieren und damit die Aussage belastbarer machen, bildet er dafür Kohorten – also Patientengruppen, die relevante Gemeinsamkeiten aufweisen. Doch hält die gebildete Kohorte, was sie verspricht? Oder könnte sie noch verfeinert werden? Diese Fragen lassen sich über individuell angepasste visuelle Analysewerkzeuge aus dem Fraunhofer IGD beantworten: Diese visualisieren die Attribute, analysieren sie detailliert und liefern dem behandelnden Arzt wichtige Erkenntnisse für die Behandlung des Patienten.

Augmented Reality während der Operation
Das Wissen aus der vorangegangenen Bild- und Datenanalyse vereinfacht die Festsetzung einer geeigneten Behandlung, bei der ebenfalls Visual Computing Technologien des Fraunhofer IGD zum Einsatz kommen. Im OP müssen Ärzte viel Geschick beweisen, da sie die genaue Lage von Organen, Blutgefäßen und erkranktem Gewebe während eines Eingriffs oft nur abschätzen können. Die Integration eines Augmented-Reality-Systems schafft hier Abhilfe und unterstützt den Arzt mithilfe von visuellen Markierungen während der Operation. Dabei wird die Position des Organs über eine AR-Brille virtuell eingeblendet.

KI in der Nachsorge: Anomalien in Vitaldaten erkennen
Nach der Operation wird der Patient weiter betreut – und zwar anhand seiner Vitaldaten. Wie steht es beispielsweise um die Schlafqualität und das Stressniveau des Patienten? Treten Anomalien wie Schlaf-Apnoen oder Bewusstlosigkeit auf? Dies lässt sich durch eine Analyse der Vitalparameter feststellen, beispielsweise Herzfrequenz, Herzratenvariabilität oder Atemfrequenz. Eine Lösung aus dem Fraunhofer IGD erfasst die Daten umfangreich, bewertet sie kontinuierlich und erkennt Anomalien zügig. Multiple Sensorik und situationsabhängige Algorithmik erhöhen die Robustheit der Erkennung. Die Daten unterstützen die Betreuung zu Hause, können aber auch in einen ebenfalls vom Fraunhofer IGD entwickelten visuellen Leitstand für das Krankenhauspersonal eingepflegt werden und somit die zentrale Beobachtung des Patienten gewährleisten.

Fraunhofer IGD und die personalisierte Medizin
Individuelle Gesundheit ist seit 2016 ein zentrales Strategiethema des Fraunhofer IGD. Kernpunkt der Forschung ist der Übergang von klassischer zu personalisierter Medizin. Dabei verbinden die Forscher bildgebende Verfahren mit datengetriebenen Ansätzen in der Medizin.
Auf der Messe CEBIT werden die Visual-Computing-Lösungen des Fraunhofer IGD ausgestellt, umfassen dabei die gesamte Behandlungskette: Von der Diagnose über die Therapie bis hin zur Nachsorge.

Weiterführende Informationen: www.igd.fraunhofer.de/veranstaltungen/cebit-2018

Das Fraunhofer IGD ist die international führende Einrichtung für angewandte Forschung im Visual Computing. Visual Computing ist bild- und modellbasierte Informatik. Vereinfacht gesagt, beschreibt es die Fähigkeit, Informationen in Bilder zu verwandeln (Computergraphik) und aus Bildern Informationen zu gewinnen (Computer Vision). Die Anwendungsmöglichkeiten hieraus sind vielfältig und werden unter anderem bei der Mensch-Maschine-Interaktion, der interaktiven Simulation und der Modellbildung eingesetzt.

Unsere Forscher an den Standorten in Darmstadt, Rostock, Graz und Singapur entwickeln neue technische Lösungen und Prototypen bis hin zur Produktreife. In Zusammenarbeit mit unseren Partnern entstehen dabei Anwendungslösungen, die direkt auf die Wünsche des Kunden zugeschnitten sind.

Unsere Ansätze erleichtern die Arbeit mit Computern und werden effizient in der Industrie, im Alltagsleben und im Gesundheitswesen eingesetzt. Schwerpunkte unserer Forschung sind die Unterstützung des Menschen in der Industrie 4.0, die Entwicklung von Schlüsseltechnologien für die „Smart City“ und die Nutzung von digitalen Lösungen im Bereich der „personalisierten Medizin“.

Durch angewandte Forschung unterstützen wir die strategische Entwicklung von Industrie und Wirtschaft. Insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen sowie Dienstleistungszentren können davon profitieren und mit Hilfe unserer Spitzentechnologien am Markt erfolgreich sein.

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