Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB

Forensische Bildanalyse

Die massiv anwachsende Menge an Bild- und Videodaten stellt auch Ermittler und Forensiker vor zunehmende Herausforderungen. Nicht selten beinhalten beschlagnahmte Geräte heute Daten in einem Umfang, der manuell nicht mehr zu überblicken ist und daher Unterstützung zur Analyse von Bildmaterial erfordert. Solche Systeme leisten hier wertvolle Hilfe, indem sie zu bereits bekannten Bildern alle daraus digital veränderten Bildinhalte aufspüren. Diese sog. „near-duplicate“-Verfahren sind auch in allen gängigen Onlinediensten eingebunden und schlagen zuverlässig Alarm, falls ein Anwender bekanntes - aber ggf. modifiziertes - rechtswidriges Bildmaterial zu veröffentlichen versucht.

 

Kleinste Details in großen Datenmengen

Das Fraunhofer IOSB geht in der bildinhaltsbasierten Analyse einen Schritt weiter und forscht an Verfahren, die beliebige Objekte und Szenen in großen Datenmengen wiederfinden. Und zwar selbst dann noch, wenn sie lediglich einen kleinen Teil eines Bildes ausmachen oder unter gänzlich anderen Aufnahmebedingungen entstanden sind, also nicht von der gleichen digitalen Vorlage stammen. Dazu werden die Bilddaten zunächst so vorverarbeitet, dass sie anschließend mit einem beliebigen Anfragebild innerhalb von Sekunden durchsucht werden können. Die in lokalen Bildbereichen gefundenen Ähnlichkeiten werden dann für jedes Bild zusammengefasst und in einer Ergebnisliste sortiert aufbereitet. Die zugrundeliegenden Verfahren konnte das Fraunhofer IOSB in den letzten Jahren in viele erfolgreiche Anwendungen überführen, die heute von Unternehmen, Behörden und Privatpersonen eingesetzt werden [1]. So unterstützen sie im polizeilichen Kontext unter anderem die Ermittlungen im Bereich Kindesmissbrauchsdarstellungen, bei denen eine möglichst schnelle Datenauswertung entscheidend für den Schutz der Opfer sein kann.

Abbildung 1: Screenshot der Demonstrations-Software zur Suche nach ähnlichen Bildinhalten. Das Anfragebild ist links unten zu sehen. Auf der rechten Seite werden die in der Datenbank gefundenen Ergebnisse angezeigt. Die Ergebnisse sind nach Ähnlichkeit (bildbasierte Übereinstimmung mit dem Suchbild; hier: Golden Gate Bridge) sortiert. Die Software kann unter http://s.fhg.de/cbir heruntergeladen und mit eigenen Bildern getestet werden. © Fraunhofer IOSB

 

Effiziente Analyse im Gesamtsystem

Auch bei Großschadenslagen und Terroranschlägen spielt der Faktor Zeit bei den Ermittlungen eine entscheidende Rolle. Nach entsprechenden Aufrufen an die Bevölkerung war bislang die Bereitschaft stets groß, eigene Bilder und Videos des Tatorts für Ermittlungen bereitzustellen. Im Gegenzug erwächst daraus aber auch die Erwartung, dass diese Datenmengen von den Ermittlungsbehörden schnell und effektiv ausgewertet werden. Bei typischerweise vielen hundert Stunden Videomaterial ist daher eine adäquate Auswerte-Infrastruktur entscheidend, damit mehrere Ermittler verschiedene Analysen auf der Gesamtheit der Daten durchführen können. Vor diesem Hintergrund koordiniert das Fraunhofer IOSB derzeit das vom BMBF geförderte Projekt »PERFORMANCE«[2]. Dessen Ziel ist die Realisierung einer kooperativen Systemplattform für Video-Upload, Bewertung, teilautomatisierte Analyse und Archivierung von Bild- und Videomassendaten für behördliche Ermittlungen. Das IOSB forscht hier insbesondere an der Erweiterung der forensischen Bildanalyse, um die Videomassen in kürzester Zeit zu indexieren und anschließend die robuste bildinhaltsbasierte Suche allen beteiligten Modulen zugänglich zu machen [3].

Abbildung 2: Auch um eine komplette Szene in anderen Videos wiederzufinden müssen bei stark abweichenden Aufnahmebedingungen kleinste Details analysiert und miteinander verglichen werden. © Fraunhofer IOSB

Die Suche kann dann beispielsweise helfen, Gegenstände - etwa einen bestimmten Rucksack - in den unterschiedlichen Videos wiederzufinden oder verschiedene weitere Ansichten einer Szene zu identifizieren (s. Abb. 2).Neben den rein algorithmischen Fragestellungen spielt hierbei auch die Berücksichtigung aktuellster Hardware-Technologie eine Rolleum preislich attraktive und leistungsfähige Systeme zu realisieren. Damit die aktuell erforschten Verfahren aber letztlich als System im täglichen Einsatz auch einen Mehrwert schaffen, ist die frühzeitige und enge Abstimmung mit den Endanwendern wichtiger denn je. In PERFORMANCE und auch in den vielen weiteren Projekten des IOSB im Bereich Zivile Sicherheit sind deshalb eine Vielzahl von Experten des BKA, der Landeskriminalämter und verschiedener Polizeien eingebunden.

 

Literatur:

[1] Software für die Bildähnlichkeitssuche: http://s.fhg.de/cbir

[2] http://s.fhg.de/performance

[3] Daniel Manger, Christian Herrmann, Dieter Willersinn "Towards Extending Bag-of-Words-Models Using Context Features for an 2D Inverted Index" IEEE International Conference on Digital Image Computing: Techniques and Applications (DICTA), 2016.