Wie künstliche Intelligenz unscharfe Wärmebilder schärft

Die unscharfen, geisterhaften Figuren, die normalerweise in Wärmebildern zu sehen sind, könnten bald der Vergangenheit angehören. Indem sie künstliche Intelligenz und Wärmebildtechnik kombinieren, können Wissenschaftler klare, detaillierte Bilder erzeugen - selbst im Dunkeln. Die Technik könnte eines Tages dazu beitragen, die Fähigkeit von autonomen Fahrzeugen zur Navigation bei Nacht zu verbessern. Die thermische Bildgebung, die oft in Nachtsichtsystemen verwendet wird, funktioniert durch die Erkennung von Wärmequellen. Die Infrarotbilder sind unscharf aufgrund eines Phänomens, das als Geisterbilder bezeichnet wird. Die Wärme von einem Objekt überwältigt jedes Detail über die Textur des Objekts, ähnlich wie das Einschalten des Lichts es schwierig macht, Gravuren auf einer Glühbirne zu erkennen.

Der theoretische Physiker Fanglin Bao von der Purdue University in West Lafayette, Indiana, und seine Kollegen verwendeten eine Wärmebildkamera, die zwischen verschiedenen Infrarot-Lichtwellenlängen unterscheiden kann. Die Forscher kombinierten diese Kamera mit einem Computerprogramm, das künstliche Intelligenz verwendet, um Informationen aus dem Gerät zu entwirren und die Temperatur, Textur und Art des Materials von Objekten in einem Bild sichtbar zu machen. Diese Technik erzeugte helle, detaillierte Bilder aus dunklen Nachtszenen, berichtet das Team am 26. Juli in der Fachzeitschrift Nature.

"Es gibt keine Einschränkung durch raue Wetterbedingungen oder Nachtszenarien", sagt der Elektroingenieur Muhammad Ali Farooq von der Universität Galway in Irland, der nicht an der Studie beteiligt war. "Man kann auch in schlecht beleuchteten Umgebungen sehr gute und klare Daten bekommen."

Die Technik kann auch Entfernungen mit etwa derselben Genauigkeit wie aktuelle kamerabasierte Methoden messen. Das bedeutet, dass sie in selbstfahrenden Fahrzeugen verwendet werden könnte, die wissen müssen, wann sie bremsen müssen, um einen Unfall zu verhindern (SN: 10/12/18).

Aktuelle selbstfahrende Fahrzeuge messen Entfernungen oft, indem sie Signale von Objekten zurückwerfen, ähnlich wie Sonar funktioniert. Viele autonome Autos, die Signale aussenden, könnten sich gegenseitig verwirren. Da die neue Technik kein Signal aussenden muss, könnte sie sicherer in einer Welt mit mehr selbstfahrenden Autos sein, sagen die Forscher.

Trotzdem wird die Technologie vorerst nicht in belebten Straßen unterwegs sein. Die Kamera ist sperrig, etwa einen halben Meter auf jeder Seite, und teuer - sie kostet über 1 Million Dollar, sagt Bao. Und das Aufnehmen jedes Bildes dauert etwa eine Sekunde, was für ein selbstfahrendes Fahrzeug, das in Echtzeit auf Situationen reagieren muss, zu langsam ist.

Trotzdem freut sich Bao darauf, was Versionen dieser Technologie in Zukunft für selbstfahrende Fahrzeuge oder Roboter tun könnten. "Wir Menschen haben eine evolutionäre Vorliebe für das Licht", sagt er. "Aber es stellt sich heraus, dass KI diese langjährige Dichotomie zwischen Tag und Nacht überwinden kann."