26. Juli 2021
Weiterentwicklung für die Beobachtung von sicherheitsrelevanter Infrastruktur

RA­DI­AN deu­tet Sa­tel­li­ten­bil­der künf­tig mit KI

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Frauenkirche und Hofgarten in München
Frau­en­kir­che und Hof­gar­ten in Mün­chen
Bild 1/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Frauenkirche und Hofgarten in München

Ein Be­reich der In­nen­stadt il­lus­triert die Her­aus­for­de­run­gen von Radar­bild­ma­te­ri­al – die Frau­en­kir­che als mar­kan­tes Mün­che­ner Wahr­zei­chen ist nur schwer auf­find­bar (der dunk­le Be­reich links oben). Die Park­an­la­gen des Hof­gar­tens (rechts un­ten) wir­ken hin­ge­gen in ih­rem sat­ten Grün fast wie ei­ne op­ti­sche Auf­nah­me.
Mit RADIAN verarbeitete TerraSAR-X-Zeitserie über München
Mit RA­DI­AN ver­ar­bei­te­te Ter­ra­SAR-X-Zeitse­rie über Mün­chen
Bild 2/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Mit RADIAN verarbeitete TerraSAR-X-Zeitserie über München

Mit RA­DI­AN zu ei­nem Falsch­far­ben­bild ver­ar­bei­te­te Ter­ra­SAR-X Zeitse­rie über Mün­chen, auf­ge­baut aus 50 Auf­nah­men über ein Jahr. Rot: Über den Zeit­raum sich ver­än­dern­de Struk­tu­ren; Grün: Ve­ge­ta­ti­on; Blau: Sta­ti­sche Struk­tu­ren.
Veränderungen am Hauptbahnhof in München
Ver­än­de­run­gen am Haupt­bahn­hof in Mün­chen
Bild 3/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Veränderungen am Hauptbahnhof in München

Der Haupt­bahn­hof ist ein stark fre­quen­tier­ter Ort - im Ver­gleich zu den sta­ti­schen Struk­tu­ren in Blau wer­den die durch Zü­ge be­leg­ten Glei­se und das Ver­kehrs­auf­kom­men in Rot klar her­vor­ge­ho­ben.
Veränderungen auf der Theresienwiese
Ver­än­de­run­gen auf der The­re­si­en­wie­se
Bild 4/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Veränderungen auf der Theresienwiese

Die The­re­si­en­wie­se zeigt mar­kant sicht­ba­re Ver­än­de­run­gen in Rot durch die Be­le­gung zur Ok­to­ber- bzw. Früh­lings­fest­zeit.
  • Das Werkzeug für die intuitive Bildauswertung erleichtert die Analyse von Oberflächen, Vegetation und Gebäuden.
  • Nächste Generation von RADIAN setzt auf automatisierte Informationsermittlung durch Künstliche Intelligenz (KI).
  • Nutzung steht Institutionen offen, die Aufgaben für die Sicherheit der Bevölkerung erfüllen.
  • Schwerpunkte: Sicherheit, Erdbeobachtung, Künstliche Intelligenz

Die Auswertung von Radarbildern ist eine anspruchsvolle Aufgabe: Bildeffekte, wie geometrische Verzerrungen oder Bildrauschen, erschweren die Deutung. Damit sie möglichst intuitiv gelingen kann, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) das Bildanalyse-Werkzeug RADIAN (RADar Image ANalysis) etabliert. RADIAN ist seit mehr als zehn Jahren im Einsatz und wird stetig weiterentwickelt. Nun liegt der Fokus auf einer automatisierten Informationsgewinnung. Dazu soll eine Künstliche Intelligenz (KI) anhand von bestehenden Datensätzen lernen, Veränderungen an Objekten zu erkennen. Solche Objekte sind unter anderem Flugzeuge, Schiffe, Fahrzeuge, Container oder Gebäude.

Institutionen nutzen RADIAN, um Veränderungen von sicherheitsrelevanten Infrastrukturen mit SAR-Satellitenbildern zu finden. Neben der Bundeswehr können zivile Organisationen RADIAN verwenden, etwa in der Katastrophenhilfe, beim Begutachten von Siedlungsräumen oder der Überprüfung von internationalen Vereinbarungen. Airbus führt mit RADIAN beispielsweise Schulungen für internationale Kunden aus dem Sicherheitsbereich durch. Das DLR stellt nicht nur die Software-Lizenzen bereit, sondern unterstützt auch die Kurse mit seiner Expertise.

Analyse ohne störende Bildeffekte

„An RADIAN zeigt sich, wie wehrtechnische Forschung der gesamten Bevölkerung zugutekommen kann“, sagt Dr. Thomas Neff vom DLR-Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme. Mit einer ausgeklügelten Kombination von Algorithmen und Filtern bereitet RADIAN die Radar-Satellitendaten so auf, dass Bildeffekte wie Rauschen oder Verzerrungen stark unterdrückt werden: Gebäude und andere markante Strukturen werden sichtbar gemacht. Auf einer Serienaufnahme des TerraSAR-X-Satelliten erscheint die Vegetation nun grün, starke Modifikationen an Strukturen rot. Unbewegte Objekte wie Gebäude sind blau und weiß markiert. „Veränderungen können so sehr schnell erkannt und zugeordnet werden. Das beschleunigt den Erkenntnisgewinn aus den Bildern“, erklärt Dr. Thomas Neff. Die KI ergänzt künftig mit einer automatisierten Analyse.

Synthetic Aperture Radar (SAR)

SAR ist ein Radarsystem, das eine Abbildung der Erdoberfläche mit hoher räumlicher Auflösung und unabhängig von Wetter und Tageslicht ermöglicht. Es verwendet die Radartechnik der synthetischen Apertur: Das System tastet jeden Bildpunkt am Boden entlang der Flugrichtung des Radars mehrfach aus verschiedenen Winkeln ab. Danach werden die gesammelten Daten durch eine aufwendige Signalverarbeitung in ein interpretierbares Radarbild prozessiert. Dieses Verfahren ermöglicht eine markante Auflösungsverbesserung gegenüber gewöhnlichen Radarsystemen.

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    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

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