Die Mobilität der Zukunft ist nicht nur autonom, sondern auch komfortabel und sicher: Das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS präsentiert KI-Algorithmen, die Sicherheit und Komfort in Verkehrsmitteln deutlich erhöhen. Dafür erfassen optische Sensoren Vitaldaten wie Herz- oder Atemfrequenz, die dann von eigens entwickelten KI-Algorithmen ausgewertet werden. Die Algorithmen sind modular einsetzbar und sehr einfach im Fahrzeug und in bestehende Systeme integrierbar. Für Automobilhersteller eröffnen sich dadurch völlig neue Messmöglichkeiten. Unterstützt wird diese Entwicklung zudem durch das European New Car Assessment Programme (Euro NCAP), das den Einbau von Innenraumkameras in Fahrzeuge vorschreibt.

Das Fahrzeug der Zukunft wird nicht nur den Straßenverkehr im Blick haben. Sensoren im Innenraum des Fahrzeugs werden im Zusammenspiel mit KI-Algorithmen die Fahrt auch für die Insassen deutlich sicherer und komfortabler machen: »Eine intelligente Bild- und Signalverarbeitung gepaart mit KI-basierten Algorithmen extrahiert winzige Intensitätsänderungen oder Mikrobewegungen auf der Haut oder am menschlichen Körper. Aus den gewonnenen Signalen können letztlich Vitalparameter wie Herz- und Atemfrequenz extrahiert werden«, erläutert Dr. Christian Wiede, Leiter Embedded AI am Fraunhofer IMS. Die Atemfrequenz von Personen lässt sich beispielsweise über kleinste Bewegungen des Brustkorbs sichtbar und messbar machen. Das weniger bekannte optische Phänomen der Photoplethysmographie bietet hingegen die Möglichkeit, die Herzfrequenz zu erfassen. Dieses Phänomen wird durch die Kontraktion des Herzens ausgelöst und sorgt für sehr subtile Helligkeitsänderungen auf der Haut. Mit bloßem Auge nicht sichtbar können diese Änderungen durch normale Kameras dennoch detektiert werden.

Mit Blick auf Komfort und Sicherheit bietet die Entwicklung zahlreiche Vorteile für die Mobilität der Zukunft: In privaten, öffentlichen und industriellen Fahrzeugen können durch das Monitoring des gesundheitlichen Zustands von Auto- und Berufskraftfahrenden oder Lokführenden Notfälle vorhergesehen und im besten Falle verhindert werden. Darüber hinaus lassen sich Komfortfunktionen wie Temperatur, Sound- und Lichtregelung noch besser auf den Fahrenden abstimmen und bieten ein besseres Fahrerlebnis.

Eine solche kamerabasierte Messung erfolgt kontaktlos und benötigt kein aktives Eingreifen des Fahrenden. Dies sorgt nicht nur für mehr Komfort, sondern auch dafür, die Akzeptanz für den Einsatz solcher Systeme zu erhöhen. Das Fraunhofer IMS hat eine modulare Softwarebibliothek entwickelt, welche sich unkompliziert in bestehende Anwendungen und Assistenzsysteme im Fahrzeug integrieren lässt. Dadurch ist sichergestellt, dass unabhängig vom Fahrzeughersteller oder Zulieferer eine Integration möglich ist.

In Zukunft kann das System um weitere Parameter wie Blutdruck, Stresssymptome, alkoholbedingte Intoxikation und vieles mehr ergänzt werden.

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Fraunhofer IMS

Seit über 30 Jahren beschäftigen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer IMS in Duisburg mit der Entwicklung von mikroelektronischen Schaltungen, elektronischen Systemen, Mikrosystemen und Sensoren. Aufgrund seines umfangreichen Know-hows, dem Zugang zur Technologie und den hochwertigen Entwicklungsleistungen ist das Institut ein weltweit anerkannter Partner für die Industrie. In jeweils vier Geschäftsfeldern und Kernkompetenzen widmet sich das Fraunhofer IMS der angewandten Forschung, der Vorentwicklung für Produkte und deren Anwendungen. Hochwertige, effiziente und markttaugliche Technologien und Verfahren, die in sehr vielen Branchen zum Einsatz kommen, stehen dabei im Mittelpunkt der Auftragsarbeiten.

www.ims.fraunhofer.de

Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD)

Das Fraunhofer IMS ist Teil der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) – einer Kooperation des Fraunhofer-Verbunds Mikroelektronik mit den Leibniz-Instituten FBH und IHP. Als Vorreiter für standort- und technologieübergreifende Zusammenarbeit geht die FMD aktuelle und künftige Herausforderungen der Elektronikforschung an und gibt wichtige Impulse zur Entwicklung von elementaren Innovationen für die Welt von morgen. 

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