SaarLB-Wissenschaftspreis für System zur Modellierung und Animation von Gesichtern

Zum dritten Mal hat die SaarLB den mit 25.000 Euro dotierten Wissenschaftspreis im Rahmen einer Feierstunde am 24. April verliehen.

Preisträger sind Dr. Jörg Haber und Kolja Kähler mit ihrer wissenschaftlichen Publikation „MEDUSA – Ein Systewww.uni-saarland.de/verwalt/presse/campus/2002/1/57-Medusa-f.html m zur Modellierung und Animation von Gesichtern“. Die Preisträger kommen vom Max-Planck-Institut für Informatik und gehören dort der Arbeitsgruppe „Computergraphik“ von Prof. Hans-Peter Seidel an. Eine Vorgängerversion ihrer Forschungsarbeit wurde im Jahr 2001 bereits mit dem Heinz-Billing-Preis ausgezeichnet.

Das von den Preisträgern entwickelte System MEDUSA stellt Werkzeuge bereit, um realistische Gesichtsmodelle lebender Personen auf einem Standardrechner in Echtzeit zu erzeugen und zu animieren. Dabei werden die Anatomie der Schädelform, die mechanische Eigenschaft der Haut und die Wirkungsweise der Muskulatur in hoher Qualität nachgebildet. Durch die Unterlegung eines physikalischen Modells der Muskeln kann eine mit der Sprache einhergehende Synchronisation des Mundes und der gesamten Gesichtspartie erzeugt werden. Neben der wissenschaftlichen Leistung liegt die besondere Bedeutung dieser Arbeit in den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der Ergebnisse. Der Spannungsbogen der Arbeit von Dr. Jörg Haber und Kolja Kähler reicht von medizinischen Anwendungen über den Bereich Kriminalistik (Identifikation Verstorbener) sowie Sicherheitstechnik bis hin zur Archäologie und die Mensch-Maschine-Interaktion. (s.u. weitere Information)

Der SaarLB Wissenschaftspreis ist ein Schwerpunkt im vielfältigen Engagement der SaarLB zur Förderung von Kunst, Kultur und Wissenschaft. Der Vorstandsvorsitzende, Dr. Max Häring, erinnerte exemplarisch an die vielfältige finanzielle Unterstützung der Universität des Saarlandes, das langjährige Engagement in der Vereinigung der Freunde und Förderer der Universität des Saarlandes und die Fördermitgliedschaft beim Stifterverband für die deutsche Wirtschaft.

Eingereicht werden konnten wissenschaftliche Arbeiten, deren Erkenntnisse und Ergebnisse zu einer wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Stärkung des Standortes Saarland beitragen können. Die Beurteilung der eingereichten Arbeiten erfolgte durch eine unabhängige Jury, der u.a. die Professoren Klaus Gersonde, Uwe Hartmann, Pedro Mestres, Wolfgang Wahlster und Rudolf Warnking angehören.

Dr. Max Häring, betonte, es gehöre zum Selbstverständnis der SaarLB als Berater und finanzieller Begleiter der saarländischen Wirtschaft einen Beitrag zur Weiterentwicklung der Region und zur Aufwertung des Standortes Saarland auch als Wissenschaftsstandort zu leisten. Ein wichtiger Faktor dabei sei die Förderung der wirtschaftsnahen Forschung.
Die Bedeutung des SaarLB Wissenschaftspreises für eine Stärkung des Standortes Saarland wurde auch durch die Anwesenheit von Vertretern der saarländischen Landesregierung unterstrichen. Der Minister für Wirtschaft, Dr. Hanspeter Georgi, informierte dabei in einem Kurzreferat über das Thema „Innovationen schaffen Arbeitsplätze“. Staatssekretär Hansgünter Lang würdigte den SaarLB Wissenschaftspreis als einen bedeutenden Beitrag zur Stärkung des Wissenschaftsstandortes Saarland. „Mit der Verbindung von technischer Innovation und wirtschaftlicher Vermarktbarkeit unterstützt der Preis zentrale Ziele der saarländischen Standortpolitik. “

Prof. Dr. Philipp Slusallek, Dekan der Fakultät Mathematik und Informatik der Universität des Saarlandes, betonte in seiner Laudatio insbesondere auch die praktische Anwendbarkeit des entwickelten Systems. Auf dem wissenschaftlich und wirtschaftlich heiß umkämpften Markt der Gesichtsmodellierung und -animation sei es den Preisträgern mit MEDUSA gelungen, in kürzester Zeit einen bedeutenden Durchbruch zu erzielen. Seiner Ansicht nach ehrt die Preisverleihung aber nicht zuletzt auch die gesamte Informatik im Umfeld der Universität des Saarlandes. Hier ist es in den letzten Jahren gelungen, ein national und international anerkanntes Zentrum für Computergraphik und Visual Computing zu etablieren, mit dem wesentliche Voraussetzungen für Spitzenleistungen dieser Art gelegt wurden.

Der SaarLB Wissenschaftspreis wird auch im Jahr 2002 wieder ausgeschrieben werden.

Weitere Information zu MEDUSA:

Der Schwerpunkt bei diesem System liegt auf der Kombination von realistischer Darstellung lebender Personen und Animation in Echtzeit, d.h. die Gesichtsmodelle müssen so naturgetreu aussehen wie nur möglich und sich gleichzeitig interaktiv darstellen und animieren lassen. Um dies zu erreichen, wird zunächst die Kopfgeometrie der zu modellierenden Person mit einem 3D-Scanner erfasst.
Ein generisches Kopfmodell wird mittels geeigneter Deformationen vollautomatisch an die Scan-Daten angepasst, um ein individuelles und zugleich vollständiges Kopfmodell der erfassten Person zu erhalten. Auf gleiche Weise werden ein generischer Schädel sowie weitere Komponenten (Augen, Zähne, Muskeln) an die individuelle Kopfgeometrie angepasst. Die Einfärbung des Kopfmodells geschieht mit Hilfe einer Bildtextur, die automatisch aus mehreren Fotos des Kopfes der zu modellierenden Person erzeugt wird.
Die Animation des Modells wird über die Kontraktionswerte der Gesichtsmuskeln gesteuert. Die Hautoberfläche wird hierzu als Masse-Feder-Netzwerk repräsentiert, wobei die Federsteifigkeiten an das Elastizitätsverhalten menschlicher Haut angepasst sind. Die animierte Darstellung eines fertigen Kopfmodells erfolgt mittels geeigneter Graphikhardware in Echtzeit (100-150 Bilder pro Sekunde).
Hierzu wurde ein Algorithmus entwickelt, der die Rechenleistung eines Dual-Prozessor PCs ausnutzt, indem die physikalische Simulation auf einem der beiden Prozessoren durchgeführt wird, während der zweite Prozessor zusammen mit der Graphikhardware die Darstellung übernimmt. Dieser Ansatz hat sich in der Praxis als hinreichend effizient erwiesen, um damit natürlich wirkende sprachsynchronisierte Animationen in Echtzeit widerzugeben.

Das System Medusa umfasst alle notwendigen Werkzeuge zur Modellierung, Texturierung, Animation und Darstellung von Kopfmodellen. Es wird sowohl für Forschungszwecke verwendet (und auch ständig weiter ausgebaut), als auch in der Lehre eingesetzt.
Praktische Anwendungsgebiete finden sich z.B. in der Forensik bei der Rekonstruktion von Gesichtern aus Schädeldaten sowie bei der Simulation von Alterungsprozessen zur Identifikation vermisster Personen. Auch werden mit der zunehmenden Durchdringung des Alltags mit Computertechnik natürlichere, einfachere und vertrauenerweckendere Schnittstellen zunehmend bedeutender. Die realistische Darstellung von sprechenden Gesichtern mittels Medusa stellt einen wesentlichen Schritt in diese Richtung dar. Somit lässt sich bereits mit dem derzeitigen Stand der Technik ein Dialogsystem mit menschlichem Antlitz als Plugin in einem Webbrowser realisieren, welches z.B. auf dem sich etablierenden MPEG-4-Standard basiert.

Weitere Informationen und Demo-Videos zum System Medusa:

Kontaktadresse:
Dr. Jörg Haber und Kolja Kähler
Max-Planck-Institut für Informatik
Stuhlsatzenhausweg 85
66123 Saarbrücken
haberj@mpi-sb.mpg.de, kaehler@mpi-sb.mpg.de
Tel: 0681 9325-421

Information zum SaarLB-Wissenschaftspreis
SaarLB, Jutta-Christine Krammes
Telefon 0681/ 383 1327,
Telefax 0681/ 383 1212.
Jutta-Christine.Krammes@SaarLB.de