Materialcharakterisierung mit 3D-Kamera mittels Streueigenschaften

Allgemeines zum Projekt

Projekttitel: Materialcharakterisierung mit 3D-Kamera mittels Streueigenschaften

Betreuer: Prof. Dr. Robert Lange

E-Mail: robert.lange@h-brs.de

Anzahl Plätze: 2

Start: sofort möglich

Studiengänge:

• Elektrotechnik   Schwerpunkt Elektrotechnische Systementwicklung
• Maschinenbau  Schwerpunkt Mechatronik
• Maschinenbau  Schwerpunkt Virtuelle Produktentwicklung
• Nachhaltige Ingenieurwissenschaften

Kurzbeschreibung und Zusatzinfos

Biometrische Technologien sind unverzichtbar im Alltag, etwa beim Entsperren von Smartphones oder in automatisierten Grenzkontrollen. Sie schützen sensible Daten und sorgen für Sicherheit. Ein zentrales Thema ist der Schutz gegen Täuschungsversuche, wie etwa beim Einsatz hochrealistischer Masken.

Eine Möglichkeit zur Erkennung solcher Fälschungen ist die Charakterisierung des Materials, das dem Sensor präsentiert wird. Wenn es sich nicht um Haut handelt, liegt ein Täuschungsversuch vor. Ein vielversprechender Ansatz ist die Analyse der optischen Streueigenschaften des Materials. Hierbei wird das Material mit speziellen optischen Mustern beleuchtet, und das zurückgestreute Licht wird untersucht. Menschliche Haut hat hier – je nach Farbe/Wellenlänge der gewählten Beleuchtung sehr charakteristische Reflexions- und Streu-Eigenschaften. Zur genauen Materialbestimmung sind jedoch auch 3D-Daten erforderlich.

Eine 3D-Kamera nach dem Lichtlaufzeitverfahren eignet sich dazu ideal, da sie sowohl über eine eigene Beleuchtung verfügt als auch direkt 3D-Daten erfassen kann. Die Kombination beider Datentypen (2D und 3D) ermöglicht eine zuverlässige Fälschungserkennung mit nur einem Sensorsystem.

In unserer Arbeitsgruppe steht bereits eine Evaluationsplattform zur Verfügung, die mit einer selbstdesignten Beleuchtung erweitert wurde. Der nächste Schritt ist die Weiterentwicklung im Hinblick auf Material-charakterisierung. Hier bieten sich verschiedene mögliche Aufgabenfelder für Masterprojekte und Masterthesis:

1. Systemerweiterung: Modifikation der Beleuchtung und des Kamerasystems zur Entwicklung einer optimierten smarten Beleuchtung (z. B. Optimierung des Beleuchtungsmusters, Wellenlänge, Polarisation, Projektionsrichtung, u.v.a.m.).
2. Algorithmik: Entwurf und Implementierung von Algorithmen zur Materialanalyse basierend auf den Streueigenschaften.
3. Praxistests: Durchführung von Feldversuchen mit vielen Testpersonen zur Validierung der Machbarkeit. Hier können Messdaten über eine Vielzahl von Probanden aufgenommen und analysiert werden. Die Ergebnisse können dann wieder in die Systemoptimierung fließen.

Das Thema bietet breite Aufgaben von feinen Mechaniken zur präzisen Sensorausrichtung über Beleuchtungsentwicklung, 3D Druck, Datenanalyse, Algorithmik-Entwicklung bis zur Programmierung. Die Schwerpunkte können wir an Ihre technischen Interessen anpassen. Sie arbeiten in einem interdisziplinären Team aus Masteranden und Doktoranden und erhalten wertvolle Einblicke in angrenzende Forschungsbereiche. Die Projekte werden im Biometrie Evaluationszentrum (BEZ) der Hochschule durchgeführt, in Kooperation mit einer Forschergruppe des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI).

Link für Zusatzinfos:

https://www.h-brs.de/de/isf/biolab-bez