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Schreiben in der Luft

Neuartiges System zur Schrifterkennung ermöglicht berührungslose Texteingabe und Interaktion mit Computersystemen für industrielle Anwendungen.

Mit Airwriting werden Schriftzeichen auf Basis von Bewegungsmustern beim Schreiben in der Luft erkannt. Ein Sensorarmband nimmt die Schreibbewegung in der Luft auf.
Obwohl traditionelle Eingabegeräte, wie Maus und Tastatur, in der Computertechnik kaum wegzudenken sind, arbeiten Entwickler an modernen Lösungen, die diese Hardware ablösen könnten – etwa kamerabasierte Gestensteuerung oder Sprachkommandos. Diese neuen Formen der Interaktion könnten vor allem in industriellen Bereichen mit hohen Hygieneanforderungen oder in unreinen Umgebungen erhebliche Vorteile bringen, da eine berührungslose Steuerung von Computern möglich ist. Die ersten kamera- und sprachbasierten Entwicklungen werden bisher nur ergänzend eingesetzt. Grund dafür: Die aufwendige Datenverarbeitung und die Abhängigkeit von Umweltbedingungen, wie Lichtverhältnisse oder Geräusche, führen zu Stabilitätsproblemen.

Einen neuen Ansatz für eine Freihand-Interaktion zwischen Mensch und Maschine bieten Wissenschaftler des Lehrstuhls für Kognitive Systeme am KIT. Sie haben ein System zur Schrifterkennung entwickelt, das Handbewegungen mittels Sensorik erfasst und in ein digitales Signal überführt: das sogenannte Airwriting. Mittels Hard- und Software werden Schreibbewegungen in der Luft in Texteingaben oder Kommandos umgewandelt. Dafür trägt der Nutzer lediglich eine Art Bewegungsaufnehmer am Handgelenk, etwa ein Armband mit Sensorik oder eine handelsübliche Smartwatch. Beim Schreiben in der Luft wird das Bewegungsmuster anhand von enthaltenen Bewegungs- und Beschleunigungssensoren detektiert und drahtlos an den PC bzw. die Software übertragen. Hier werden die Bewegungsdaten ausgewertet bzw. mit den hinterlegten Modellen abgeglichen.

Nach dem Prinzip des maschinellen Lernens sind strichweise Modelle für die einzelnen Buchstaben und Zeichen als Wortkatalog hinterlegt und der Software angelernt. Diese entsprechen einem statistischen Modell der Bewegungsabläufe beim Schreiben. Damit sind auch komplexere Schriftsysteme wie Chinesisch abbildbar. Beim Abgleich werden die Modelle mit den Sensordaten verglichen und als Resultat wird die wahrscheinlichste Wort- oder Zeichensequenz ausgegeben.

Die systeminterne Modellierung erlaubt die einfache Anpassung an unterschiedliche Sprachen, Schriftsysteme und Gesten. Die Technologie ist für beliebige Computersysteme und unabhängig von Umgebungsbedingungen einsetzbar. Das KIT sucht Partner zur Weiterentwicklung und zum industriellen Einsatz gemeinsam mit der Ausgründung KINEMIC.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Stephan Barth, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager Energie, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25536

E-Mail: stephan.barth@kit.edu

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