Hasso-Plattner-Institut20 Jahre HPI
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28.08.2019

Pressemitteilung

Mit Künstlicher Intelligenz zum neuen Bilderlebnis

Maschinelles Lernen (ML) gilt als Schlüsseltechnologie der Künstlichen Intelligenz (KI) und hält Einzug in eine immer größer werdende Zahl von Systemen und Anwendungen. Dank Maschinellen Lernens können Fotos und Videos auf völlig neue Weise analysiert, bewertet und gestaltet werden.

Am Hasso-Plattner-Institut (HPI) in Potsdam forscht ein Team von Wissenschaftlern am Fachgebiet Computergrafische Systeme  unter der Leitung von Prof. Dr. Jürgen Döllner im Bereich “Visual Media Analytics” an solchen ML-Verfahren. Mit ihnen ermöglichen sie beispielsweise die schnelle und interaktive Übertragung verschiedener Kunststile – auch bekannt als Stilübertragung – auf beliebige Fotos und Videos.

Bei der Stilübertragung (Beispiel siehe Abb. 1) wird ein künstliches neuronales Netz mit einer großen Zahl an beispielgebenden Bildern von Kunstwerken trainiert, um Muster und Merkmale zu erlernen. Dafür werden die Trainingsbilddaten auf mehreren Abstraktionsstufen, von der Objektebene bis ins kleinste Detail, analysiert. Ist das künstliche neuronale Netz trainiert, dann können auf ein beliebiges neues Foto die erlernten Stile pixelscharf übertragen werden. Die Ergebnisse erhalten dadurch den grafischen Charakter der Kunstwerke, die als Wissensbasis verwendet wurde.

Abbildung 1: (A) Ausgangsbasis bildet das van Gogh Gemälde "Sternennacht", dessen Stil auf ein selbstaufgenommenes Foto (B) wird; das Ergebnis (C) widerspiegelt diesen Stil.

Ziel der HPI-Forschung ist es, die Stilübertragung von einem automatischen “Black-Box”-Prozess zu einem interaktiven Werkzeug weiterzuentwickeln.  Die neue App ermöglicht es Nutzern, interaktiv Einfluss auf die Stilübertragung zu nehmen, wodurch sich diese als neuartiges digitales Malinstrument verwenden lässt.

Künstlicher Intelligenz ermöglicht es auch, das Geschehen in einem Video zu analysieren und dann die Dynamik in einem einzelnen Bild zu stilisieren. Wie ein solches neuartiges Abstraktionsverfahren aussehen kann, stellten Max Reimann und Sumit Shekhar 2019 auf der SIGGRAPH – der weltweit führenden Konferenz und Fachmesse für Computergrafik und interaktive Techniken – in Los Angeles vor. Die App berechnet Bewegungsinformationen zu einem Videoclip und fasst diese in einem abstrahierten einzigen statischen “Live-Foto” zusammen, das das Geschehen angedeutet enthält.

Abbildung 2: Mithilfe Maschinellen Lernens können Videos um Bewegungs-, Tiefen- und Objektinformationen (C, D) angereichert werden. Diese Informationen werden z.B. genutzt, um Dynamik in einem statischen Ergebnisbild zu symbolisieren (A).

Die Wissenschaftler des HPI-Fachgebiets Computergraphische Systeme publizieren regelmäßig auf renommierten Konferenzen und Symposien, wie z.B. der SIGGRAPH Asia 2017, bei der gleich zwei Arbeiten auf dem “Symposium for Mobile Graphics and Interactive Applications” ausgezeichnet wurden. Co-Author ist auch der HPI-Doktorand Sebastian Pasewaldt und CEO des Unternehmens Digital Masterpieces (www.digitalmasterpieces.com), das er 2013 mit einem weiteren HPI-Absolventen gründete. Das HPI-Startup entwickelt Kunst- und Fotobearbeitungs-Apps, z.B. BeCasso, Clip2Comic oder ArtCard für iPhone und iPad, die auch für Grafiker, Künstler und Buchillustratoren immer attraktiver werden. „Wir beobachten, dass unsere interaktiven Apps zunehmend auch Künstler und Kreative bei ihrer Arbeit unterstützen“, so Pasewaldt. Ausschlaggebend für den Wandel seien zum einen die enorme Verarbeitungsgeschwindigkeit der umgesetzten Techniken und das vielfältige Angebot unterschiedlicher Kunststile in einer App, zum anderen die exzellente Ausgabequalität und einfache Bedienbarkeit.

Das Hasso-Plattner-Institut bietet Studierenden ein besonders praxisnahes ingenieurwissenschaftliches Informatikstudium und unterstützt die Zusammenarbeit mit Unternehmen wie Digital Masterpieces. So können die Studierenden an echten Problemstellungen arbeiten und schon früh Kontakte zu Unternehmen knüpfen.

Kurzprofil Hasso-Plattner-Institut

Das Hasso-Plattner-Institut (HPI) in Potsdam ist Deutschlands universitäres Exzellenz-Zentrum für Digital Engineering. Mit dem Bachelorstudiengang „IT-Systems Engineering“ bietet die gemeinsame Digital-Engineering-Fakultät des HPI und der Universität Potsdam ein deutschlandweit einmaliges und besonders praxisnahes ingenieurwissenschaftliches Informatikstudium an, das von derzeit rund 500 Studierenden genutzt wird. In den vier Masterstudiengängen „IT-Systems Engineering“, „Digital Health“, „Data Engineering“ und „Cybersecurity“  können darauf aufbauend eigene Forschungsschwerpunkte gesetzt werden. Bei den CHE-Hochschulrankings belegt das HPI stets Spitzenplätze. Die HPI School of Design Thinking, Europas erste Innovationsschule für Studenten nach dem Vorbild der Stanforder d.school, bietet jährlich 240 Plätze für ein Zusatzstudium an. Derzeit sind am HPI 15 Professoren und über 50 weitere Gastprofessoren, Lehrbeauftragte und Dozenten tätig. Es betreibt exzellente universitäre Forschung – in seinen IT-Fachgebieten, aber auch in der HPI Research School für Doktoranden mit ihren Forschungsaußenstellen in Kapstadt, Haifa und Nanjing. Schwerpunkt der HPI-Lehre und -Forschung sind die Grundlagen und Anwendungen großer, hoch komplexer und vernetzter IT-Systeme. Hinzu kommt das Entwickeln und Erforschen nutzerorientierter Innovationen für alle Lebensbereiche.