Szenen- & Sensor-Simulation

Forschungsgruppe Sensorsimulation

Im Zentrum unserer Forschung steht die realitätsnahe Modellierung der physikalischen Bildentstehung in elektro-optischen Systemen vom visuellen bis in den thermischen infraroten Spektralbereich. Unser Schwerpunkt ist hierbei die Bildgebung auf große Entfernung durch die Atmosphäre. Dabei untersuchen und modellieren wir die gesamte Bildgebungskette – angefangen bei der Szene, über die Atmosphäre, die Optik, den Sensor und die Signalverarbeitung bis hin zum Display und dem Beobachter.

Basierend auf unseren Erkenntnissen und Erfahrungen entwickeln wir Simulationssoftware zur Bewertung der Leistungsfähigkeit von elektro-optischen Systemen. Die betrachteten Leistungskennzahlen reichen von Labormessgrößen wie Signal-Rausch-Verhältnis, Modulationstransferfunktionen oder minimal auflösbare Temperaturdifferenz über erzielbare Reichweiten bis hin zur Simulation und Bewertung von zu erwartenden Ausgabebildern.

Typische Einsatzszenarien für unsere Software sind:

• Untersuchung und Bewertung von Designkonzepten für elektro-optische Systeme
• Abschätzung des Einflusses von Umweltbedingungen und Szene auf die Leistungsfähigkeit elektro-optischer Systeme
• Spezifikation der Leistungsfähigkeit von elektro-optischen Systemen, z. B. durch berechnete Detektions-, Erkennungs- und Identifikationsreichweiten

Technisch und methodisch arbeiten wir vor allem mit drei verschiedenen Lösungszugängen:

• Analytischen Modellen, wie TRM4, welche auf der Theorie linearer Systeme basieren und mit einer abstrakten Beschreibung der Szene auskommen
• Bildsimulationen, wie OSIS, welche die physikalischen Effekte entlang der Bildgebungskette durch Veränderung eines hochaufgelösten Eingangsbildes der Szene implementieren
• Verfahren zur Leistungsbewertung elektro-optischer Systeme anhand erzeugter Bilddaten

Bei der bildbasierten Simulation und Bewertung setzen wir unter anderem auch neuste Methoden des Maschinellen Lernens wie faltende neuronale Netze ein.

In Zusammenarbeit mit den experimentell arbeitenden Forschungsgruppen der Abteilung Optronik überprüfen wir die Vorhersagen der Modelle und Simulationen mit Ergebnissen aus Labormessungen und Feldversuchen.