Motivation
Digitale Helfer gehören inzwischen zum Alltag: von Sprachassistenten am Smartphone über intelligente Lautsprecher im Haushalt bis zu Augmented Reality Assistenzsystemen in der Arbeitswelt. Je mehr Funktionen solche Systeme übernehmen, umso wichtiger ist es, dass sie nicht irritieren und bevormunden, sondern in der Lage sind, optimal auf Bedürfnisse, Vorlieben und Stimmungen einzugehen. Von einer Lösung, wie ein Computersystem menschliche Bedürfnisse, Vorlieben und Stimmungen erfassen kann, ist man heute noch weit entfernt. Ein zentraler Aspekt ist dabei die Sensorik: wie kann ich in Alltagssituationen die benötigte Information erfassen, ohne dass der Mensch durch unpraktische, auffällige Elektronik gestört wird. Headsense widmet sich der Frage, welche Informationen aus dem Gesichts- und Kopfbereich mit alltagstauglichen, unauffälligen Systemen gewonnen werden können. Es basiert auf der Einsicht, dass das Gesicht ein Fenster zu unserer Persönlichkeit ist. Es beherbergt fast alle Sinne, spielt eine wichtige Rolle beim Ausdruck von Emotionen und ist das „Kommunikations-zentrum“. Der Kopf und das Gesicht scheinen damit wichtige Orte, an denen Sensoren platziert werden können, um Aktivität und Zustand des Benutzers zu verfolgen. Lange Zeit waren Kopf/Gesicht basierte „Wearables“ auf Nischenanwendungen beschränkt. Beispiele sind medizinische Indikationen (Brillen, Hörgeräte), Sicherheit (Helme, Schutzbrillen) und eingeschränkte, hochspezialisierte Arbeitsplatzanwendungen (z. B. Head-Mounted Displays für Feuerwehr- oder Notfalleinsatzteams). Dabei sind Menschen sehr sensibel in Bezug auf Ergonomie und soziale Akzeptanz von allem, was im Gesichtsbereich platziert wird.
Ziele und Vorgehen
Durch eine Kombination aus Veränderungen in der Konsumenteneinstellung und technischem Fortschritt kommen komplexe Kopf/Gesicht basierte Geräte zunehmend für die Verwendung in alltäglichen Situationen in Frage. Mit diesem Projekt sollen die wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen einer multimodalen, dynamisch adaptiven Kopf/Gesicht basierten Sensorik entwickelt werden, die nach Projektabschluss eine breite Palette von relevanten Anwendungen ermöglichen wird. Grundlegende Fragestellungen dazu sind: Welche Informationen können von welchen Arten von Sensoren an welchen Stellen im Kopf-/Gesichtsbereich extrahiert werden? Dabei ist abzuwägen zwischen Ergonomie und Benutzerakzeptanz einerseits und Informationsgehalt und Signalqualität andererseits. Können durch Ergonomieanforderungen bedingte Informationsverluste durch geeignete Signalverarbeitung und Verknüpfung von verschiedenen Sensormodalitäten kompensiert werden? Wie lassen sich Sensoreninformationen verwenden, um semantisch bedeutsame „Gesichtsereignisse“ wie Veränderungen im Gesichtsausdruck, Aufmerksamkeitsverschiebungen, Emotionen, kognitionsbezogenen Aktivitäten oder Interaktionen zu erkennen?
Innovationen und Perspektiven
Der Kern der wissenschaftlichen Herausforderung ist die Entwicklung von Methoden, die nicht nur innerhalb einer kontrollierten Laborumgebung funktionieren, sondern den Anforderungen komplexer, realistischer Use Cases in dynamischen Umgebungen in der realen Welt gewachsen sind. Die Forschung wird daher durch Experimente getrieben und evaluiert werden, die in Zusammenarbeit mit entsprechenden Domänenexperten definiert und durchgeführt werden.