Berührungslose Herzfrequenz-Messung mit intelligenten Kameras

Allgemeines zum Projekt

Projekttitel: Berührungslose Herzfrequenz-Messung mit intelligenten Kameras

Betreuer: Prof. Robert Lange

E-Mail: robert.lange@h-brs.de

Anzahl Plätze:   2

Start: Sommersemester 2024

Studiengänge:

• Elektrotechnik  Schwerpunkt Elektrotechnische Systementwicklung
• Maschinenbau  Schwerpunkt Mechatronik
• Maschinenbau  Schwerpunkt Virtuelle Produktentwicklung
• Nachhaltige Ingenieurwissenschaft

Kurzbeschreibung

Im Biometrie Evaluationszentrum (BEZ) unserer Hochschule untersuchen wir die Performanz, Überwindungssicherheit und Usability biometrischer Systeme für Grenz- und Zugangskontrollen. Wir streben aber auch Eigenentwicklungen an, die etwaige Schwachstellen bestehender Systeme schließen. In diesem Umfeld und Kontext suchen wir engagierte Kandidaten, für die Mitarbeit an der Entwicklung neuer intelligenter Sensorsysteme.

Im Kontext der Überwindungssicherheit biometrischer Sicherheitssysteme spielt die sogenannte Liveness- Detection eine wichtige Rolle. Dabei geht es darum zu erkennen, ob einem Sensor lebendes Material präsentiert wird. Ist dies nicht der Fall, könnte ein Angriffsversuch auf das System vorliegen. Ein mögliches Angriffsszenario stellt beispielsweise die Verwendung einer menschlichen Maske dar.

Ein vielversprechender Ansatz der Liveness- Detection ist die berührungslose Messung der Herzfrequenz durch Verwendung von Kamerasystemen. Das Messverfahren detektiert minimale periodischen Variationen der Hautfarbe hervorgerufen durch den Herzschlag.

Es sind zwei mögliche Sensorsysteme bei uns verfügbar:

• Eine 3D-Kamera nach dem Lichtlaufzeitverfahren
• Eine RGB-Industriekamera

Beide Stoßrichtungen besitzen einen Hardware- und einen Algorithmikanteil:

• Systemdesign, Bau und Charakterisierung des Kamerasystems
• Implementierung unterschiedlicher Algorithmen zur Extraktion des Signals (Herzschlag) aus den Messdaten

Im Hinblick auf die Optimierung des Systems sind unterschiedliche Spezialisierungen denkbar:

• Entwicklung einer intelligenten Beleuchtung für das Kamerasystem
• Untersuchung des Einsatzes von Polarisatoren zur Verringerung des Einflusses von Reflexionen
• Nutzung von weiteren Sensoren oder Datenquellen (Sensorfusion)

Außerdem bietet sich die Möglichkeit, die System mit vielen Testpersonen im Rahmen der regelmäßigen Evaluationen am BEZ zu testen und die Optimierungen praxisnah zu erproben.

Sie arbeiten bei uns im Team mit anderen Masteranden und Doktoranden und erhalten so auch Einblick in benachbarte Themenstellungen sowie interdisziplinäre Hilfestellungen. Die Arbeit findet im Biometrie Evaluationszentrum (BEZ) statt, in Zusammenarbeit mit einer Forschergruppe des BSI (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik).

Link für Zusatzinfos:      

https://www.h-brs.de/de/isf/biolab-bez

https://www.h-brs.de/de/isf/biolab

Projektphasen

Masterprojekt 1: Aufbau eines Labormusters für Vor-Untersuchung von berührungsloser Messung der Herzfrequenz.

Masterprojekt 2: Durchführung und Auswertung der Messreihe. Konzeptentwicklung für Verbesserungen.

Masterthesis: Umsetzung eines Prototyps, Validierung und Vorbereitungen zur Feldevaluation.