Visual Computing Report

Auf ein Wort

Liebe Freunde und Partner,

Das Fraunhofer IGD generiert Wissen – zur Weiterentwicklung von Unternehmen und Einrichtungen, zum Fortschritt für die Menschen und ihre Umwelt und zum Wohl für unser Land. Eine aktuelle Studie zeigt, wie wichtig die Arbeit der Fraunhofer-Institute für Deutschland geworden ist: Demnach führt jeder Euro, der in Fraunhofer-Forschungen investiert wird, zu einer Steigerung des BIP um 21 Euro. Zudem erhöhen die Ergebnisse die Produktivität und das Niveau der Löhne um jeweils rund 3,7 Prozent.

Doch so aussagekräftig Statistiken sind, die Bürgerinnen und Bürger wollen auch wissen, worin der konkrete Mehrwert liegt – abseits betriebswirtschaftlicher Zahlen. Das Fraunhofer IGD hat – neben der Gründung des Kompetenzzentrums für Angewandtes Quantencomputing in Darmstadt – auch im vergangenen Jahr zahlreiche neue Projekte initiiert, die zu wegweisenden Entwicklungen und zu mehr Lebensqualität führen. Im Bereich der Bioökonomie beispielsweise bereiten wir grundlegende Maßnahmen zur Renaturierung von Mooren vor. Andere, bereits laufende Projekte arbeiten aus, wie unsere Wälder resilient werden können. Dabei und bei einer Vielzahl weiterer Beispiele nutzen wir Kompetenzen, die das Fraunhofer IGD in besonderer Weise auszeichnen: Wir entwickeln Werkzeuge, mit denen Daten sicher erfasst und nutzbringend veranschaulicht werden.

In der Medizintechnik beispielsweise arbeiten wir nicht nur daran, die Übertragung von Patientendaten nachhaltig sicher zu gestalten. Wir entwickeln auch Grundlagen für eine neue, speziell auf das Individuum abgestimmte Medikamentenvergabe. Und wir forschen an Systemen, die Patientinnen und Patienten möglichst lange ein selbstbestimmtes Leben zu Hause ermöglichen.

Ein anderes Beispiel, wie das Fraunhofer IGD nationale Entwicklungen fördern kann, sind unsere Werkzeuge, die den Glasfaserausbau zügig voranbringen. Oder unsere Verfahren, die mithelfen, den Rückbau von Kernkraftwerken zu automatisieren. Er wird dann kostengünstiger und die Mitarbeitenden werden deutlich entlastet. Einen besonderen Beitrag zu Entsorgung verantwortet das Fraunhofer IGD in Rostock mit dem »Digital Ocean Lab«. Dessen Unterwassertestfelder sind grundlegend, um unsere Ozeane von Altlasten – insbesondere den hier noch liegenden Millionen Tonnen Weltkriegsmunition zu befreien.

All das soll zeigen: Technik und Forschungen des Fraunhofer IGD sind kein Selbstzweck – sie nutzen den Menschen. Das ist unser Anspruch. Ihn wollen wir auch im kommenden Jahr tatkräftig umsetzen.

Prof. Dr. techn. Dieter W. Fellner

Dr.-Ing. Matthias Unbescheiden

Unsere Expertise: Visual Computing

Unsere Kompetenzen und Technologien gliedern sich in vier Leistungsbereiche und decken alle anwendungsrelevanten Kompetenzfelder im Visual Computing ab. Unsere crossfunktionalen Teams aus Expertinnen und Experten unterstützen in sechs Fokusbranchen Kundschaft aus Wirtschaft und Politik mit flexiblen Softwarelösungen.

Leistungsbereiche

Data Analytics & Data Science

Vorhandene Prozesse und Geschäftssysteme werden analysiert, indem wir verfügbare Daten und Datenquellen strukturiert durchsuchen, aggregieren, fusionieren und verknüpfen, um Optimierungspotenziale zu identifizieren.

Dabei sind ein optimales Datenmanagement sowie eine effiziente Datenhaltung und -verarbeitung für uns relevant, um über eine Kombination aus automatischen Analytics-Methoden und Visualisierung wesentliche Erkenntnisse aus den Datenmengen zu erzielen.

Kunden erhalten mittels Big Data, Machine Learning und KI-Methoden einen tiefen Einblick in ihre Daten und in die Zusammenhänge, welche in ihren heterogenen Daten stecken.

Konzeption von Software- und Hardwaresystemen

Basierend auf einer detaillierten Anforderungsanalyse werden über einen nutzerzentrierten, agilen und iterativen Ansatz Software- und Hardwaresysteme konzipiert, die auf den Kunden und seine spezifischen Aufgaben mit dem Ziel der Visualisierung komplexer Daten zugeschnitten sind.

Mittels der Identifikation der technischen Bausteine und Verfahren werden Zielbilder für neue Systeme und Verbesserungsvorschläge für bestehende Systeme erstellt.

Optimale Bedienbarkeit, User Centered Design (HCI, UI), Effizienz und neuartige Funktionalitäten sind unser Ziel. Wir garantieren dies unseren Kunden durch Software-Entwurfsmethodiken, -Entwicklungsumgebungen und -Testmethoden auf Industriestandard.

Entwicklung von Prototypen

Ergebnis unserer Tätigkeit muss nicht nur ein Konzeptpapier sein, sondern es kann auch ein belastbarer Prototyp entstehen, der sich umfänglich auf alle Leistungsmerkmale hin prüfen lässt.

Dabei erfolgt das Prototyping iterativ und in intensivem Austausch mit dem Kunden, sodass wesentliche Designentscheidungen zu Funktionalitäten schnell und effizient abgestimmt werden können und Entwicklungen immer zielorientiert erfolgen.

Durch den schnellen Aufbau von Prototypen bieten wir mithilfe von Tests und Validierungen den Nachweis von Machbarkeit und Nutzen, helfen Risiken zu minimieren und Entscheidungen über Umsetzungen zu treffen.

Realisierung und Implementierung visuell-interaktiver Systeme

Individuelle Lösungen oder auch Prototypen werden zu einem anwendungsbereiten operativen System entwickelt, das sowohl in der Software als auch in der Hardware replizierbar ist.

Mittels HW/SW-Integration, Tests und dem Roll-out werden diese Lösungen so umgesetzt, dass sie optimal in die existierende Systemumgebung des Kunden integriert werden können.

Zusätzlich zu einer Betreuung in der Einführungsphase gibt es die Softwarelösungen zum Kauf oder zur Lizenzierung mit fortlaufender Betreuung.

Auch zertifizierte Software-Entwicklungsprozesse nach DIN EN ISO sind auf Nachfrage möglich.

Unsere Kernkompetenzen

 

Das Fraunhofer IGD ist Ihr Partner für angewandtes Visual Computing. Unser breites technologisches und wissenschaftliches Know-how bündeln wir in 15 Kernkompetenzen.

Automotive

Im gesamten Automotive-Sektor entwickeln wir visuell-interaktive Lösungen der nächsten Generation für alle Phasen des automobilen Produktlebenszyklus – vom Entwurfsprozess und Design Review über technische Simulationen bis hin zur Qualitätskontrolle beim Produzieren der einzelnen Bauteile. Auf diese Weise verändern wir mit Ihnen zusammen die Mobilität der Zukunft.

 

Weitere Informationen

Optimierung von fahrerlosen Transportsystemen

In der Intralogistik lässt sich ein Trend zu selbstständig navigierenden fahrerlosen Transportsystemen beobachten. Diese haben keine Fahrerin und keinen Fahrer und somit fehlt ihnen die menschliche Fähigkeit, Fehler zu erkennen und zu beheben. Im Projekt proSVIFT arbeiten wir zusammen mit dem Fraunhofer LBF daran, diese Fähigkeiten durch Sensorik und automatisierte Analytik zu ersetzen und währenddessen gleichzeitig die Verfügbarkeit und Sicherheit des Systems zu optimieren.

 
 

3D-Kamera-Optimierung für industrielle Qualitätskontrolle

MODAL ist ein Projekt zur Effizienzsteigerung von 3D-Kameras in der industriellen Qualitätskontrolle. Mit automatischer Objektdetektion und einem integrierten Machine-Learning-System sollen die Kameras als kompakte Systeme selbstständig und ressourcenschonend 3D-Daten aufnehmen können. Hierbei geht es um die Optimierung von Workflows und die Anwendung von Augmented Reality. Die Handhabung und Nutzung soll so einfach wie möglich sein und benötigt neben den CAD-Daten keine weiteren Eingaben.

Gesundheit und Pflege

Wir widmen unsere Leistungen Unternehmen der industriellen Gesundheitswirtschaft und der medizinischen Versorgung. Mit unseren digitalen Lösungen für die individuelle Gesundheit werden wir die Medizin personalisieren, wobei wir beim Entwickeln und bei der Evaluation Patientenschutz, Datensicherheit, Diagnoseabsicherung und systematische Dokumentation berücksichtigen. Unsere Anwendungen unterstützen bei der Prävention zu Hause und am Arbeitsplatz, bei der Diagnostik und Therapie in der Arztpraxis und Klinik, aber auch bei der Rehabilitation und Pflege.

 

Weitere Informationen

 

Lymphknoten im Ultraschall charakterisieren

Im Projekt ECHOMICS der Förderreihe »KMU innovativ: Medizintechnik« analysierten wir typische Krankheitsbilder von Lymphknoten im Halsbereich mithilfe moderner Ultraschallbildgebung. Auf dieser Basis entwickelten wir echographische Biomarker zur nichtinvasiven Analyse von Lymphknoten im Halsbereich.

 

Prothesen aus dem 3D-Drucker

Mit den universellen 3D-Druckertreibern CuttlefishEye® und CuttlefishTooth® entstehen in der Zahnmedizin und der Augenheilkunde täuschend echte Prothesen aus dem 3D-Drucker, bei deutlich reduzierten Kosten und Produktionszeiten im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren.

Mehrkanal-EKG mit dem Smartphone

Die Gesundheits-App Guardio® ermöglicht unkompliziert das Erstellen von Mehrkanal-EKGs ohne Elektroden – nur mit dem Smartphone. Beim Auflegen erfassen die standardmäßig verbauten Sensoren die Herzbewegungen, eine KI transformiert diese in ein Mehrkanal-EKG zur Auswertung durch einen Arzt oder eine Ärztin. Die App schließt damit die diagnostische Lücke, die bei Herzkrankheiten durch die nur punktuelle Messung herkömmlicher 24-Stunden-EKGs in Kombination mit langen Wartezeiten bei den Spezialisten entsteht.

 

Software und IT-Wirtschaft

Im Bereich Software und IT-Wirtschaft fokussieren wir uns auf Unternehmen, die Software herstellen, integrieren oder verwenden. Wir möchten auch Sie in Ihren datenintensiven Anwendungen unterstützen, um vom Datenmanagement bis zur visuellen Nutzerschnittstelle effiziente und interaktive Lösungen zu entwickeln.

 

Weitere Informationen

 

Präsentationsangriffe erkennen

Ungeschützte biometrische Systeme können durch sogenannte Präsentationsangriffe überwunden werden: Mithilfe ausgedruckter Bilder, abgespielter Videos oder Gesichtsmasken versuchen Personen, eine falsche Identität vorzugaukeln. Die Angriffe werden immer ausgefeilter, und die Erkennung solcher Präsentationsangriffe wird daher zunehmend wichtiger und auch komplexer. In unserer Forschung stellen wir verschiedene neue Ansätze vor, mit denen sich Präsentationsangriffe generalisierter erkennen lassen, da sich die Forschung aktuell mit einer Vielzahl verschiedener Angriffsarten konfrontiert sieht.

Daten intuitiv erkunden

INODE ist ein System, das maschinelles Lernen und Semantik nutzt, um Daten zu verwalten. Es erleichtert den Zugang zu Daten durch benutzerfreundliche und intuitive Interaktion. Es bietet flexible und praktische Dienste wie Datenvisualisierung, Empfehlungen für Datensätze und integrierte Datenanalyse-Tools. Nutzerinnen und Nutzer können so leicht Einblicke in Daten erhalten und neue Erkenntnisse gewinnen.

Prozesse in Krisenzeiten anpassen

Im Rahmen des Projekts CO-VERSATILE wurde eine wiederverwendbare Silikonmaske als Beispiel genutzt, um zu erforschen, wie Prozesse optimiert werden können.  

Maritime Wirtschaft

Wir unterstützen die Digitalisierung der maritimen Branche. Durch marktgerechte Produkte und neue Geschäftsmodelle sichern wir gemeinsam Ihre technologische Leistungsfähigkeit. Wenn es darum geht, die Meere als Wirtschaftsraum nachhaltig zu nutzen, können Sie auf unsere Innovationskraft und unser Wissen um die besonderen Anforderungen und Randbedingungen der maritimen Wirtschaft setzen. Wir unterstützen Sie mit bedarfsgerechten Lösungen im, am und auf dem Wasser.

 

Weitere Informationen

 

Ocean Technology Campus Rostock

Der Ocean Technology Campus wurde im Februar 2021 als Zukunftscluster ausgezeichnet. Das Fraunhofer IGD ist an mehreren Projekten beteiligt und verantwortet das Forschungsfeld »Digital Mission«.

 

Die Cloud der Meere

Mit Marispace-X soll ein digitaler maritimer Datenraum geschaffen werden, der auf der Datenhoheit, Sicherheit, Interoperabilität und Modularität von Gaia-X basiert. Marispace-X bietet neue Wege in der maritimen Big-Data-Verarbeitung und in der Analyse von Sensordaten über Edge Computing, Fog Computing und Cloud Computing. Das Fraunhofer IGD verantwortet den Use Case »Internet of Underwater Things«.

Offshore: Kabel akustisch detektieren und verfolgen

Das Fraunhofer IGD entwickelt ein Verfahren, in dem die Echogramme entlang des Kabelverlaufs aufgenommen und in Echtzeit in ein 3D-Volumen überführt werden – so kann das Schiff in viel kürzerer Zeit deutlich mehr Vermessungspunkte erreichen. Weicht das Schiff vom Verlauf des Kabels ab, erhält der Kapitän oder die Kapitänin sogar eine visuelle Kurskorrekturempfehlung.

 

Bioökonomie und Infrastruktur

Wir begleiten Wirtschaft und öffentliche Institutionen dabei, Infrastrukturen technologisch fortschrittlicher, sozial inklusiver und grüner zu gestalten. Unsere Lösungen zielen dabei auf alle Bereiche des urbanen Zusammenlebens. Mit unserer Kernkompetenz Visual Computing geben wir Ihnen technologische und methodische Werkzeuge an die Hand, damit wir uns alle den globalen Herausforderungen stellen können: dem Klimawandel, Gesundheitsrisiken, der Energieversorgung und der nachhaltigen Entwicklung von Raum und Flur.

 

Weitere Informationen

KI-Plattform für klimaangepassten Waldumbau

Mehr als 25 Prozent der deutschen Waldfläche sind durch den Klimawandel und das vermehrte Auftreten von Schädlingen gefährdet – die Bestände müssen langfristig an neue Bedingungen angepasst werden. Wir arbeiten – eng abgestimmt mit dem Innovationszentrum Digitalisierung und Künstliche Intelligenz (KI4LIFE) – an Konzeption und Aufbau einer KI-Plattform zur Entwicklung und Evaluierung KI-basierter Verfahren als Entscheidungsunterstützung für klimaangepassten Waldumbau.

 
 

Drohnennutzung nur mit klarer Regulierung

Drohnen sind mehr als ein neuartiges Technikgadget oder eine Spielerei für den Garten. Weil der Luftraum für unbemannte Luftfahrzeuge in Deutschland nicht reguliert ist, lassen sich Drohnen wirtschaftlich nicht breit genug nutzen. Gemeinsam mit der Deutschen Flugsicherung arbeiten wir im Projekt »faiRport« daran, Flugverbotszonen für Drohnen künftig automatisch zu definieren.

 

Fraunhofer-Zentrum »Biogene Wertschöpfung und Smart Farming«

Im Fraunhofer-Zentrum »Biogene Wertschöpfung und Smart Farming« erforschen und entwickeln Fraunhofer-Institute in Mecklenburg-Vorpommern und Bayern gemeinsam innovative Technologien für die Landwirtschaft der Zukunft, und zwar hochindividualisiert, automatisiert und nachhaltig – ausgerichtet an den spezifisch regionalen Anforderungen.

Beteiligte Institute: Fraunhofer IGD, IGP, IVV, IIS, EMFT

Kultur- und Kreativwirtschaft

Je realistischer 3D-Darstellungen auf uns wirken, desto facettenreicher sind die Anwendungsgebiete. Unser breites Spektrum an 3D-Technologien verhilft Ihnen zu einzigartiger Genauigkeit bis ins kleinste Detail. Dank unserer etablierten 3D-Drucktechnologien und 3D-Scanningtechnologien bieten wir neben hochpräziser Einzelanfertigung ebenso wirtschaftliche und schnelle Verfahren für Großserien an. Von der Erfassung über die Visualisierung bis hin zur Reproduktion – wir kennen uns damit aus, Geometrien hochpräzise zu erfassen und wiederzugeben.

 

Weitere Informationen

Digitaler Zwilling im Museum

3D-Modelle als virtuelles Abbild der Sammlungsexponate können in Museen als digitale Ausstellungsstücke dienen, sind aber auch enorm wichtig für die Forschung, um Objekte und ihre Eigenschaften zu analysieren. Außerdem sind sie Grundlage für eine Visualisierung in Virtual und Augmented Reality und bei der Erstellung farbechter physischer Repliken im 3D-Druckverfahren. Das Fraunhofer IGD hat einen Roboterarm entwickelt, der eigenständig Kulturgüter in 3D scannt und für Museen so die Digitalisierung ihrer Sammlungen enorm vereinfacht.  

 

Kinoreife Leistung

Mit »Wildwood« haben die Laika Studios ihre sechste große Stop-Motion-Produktion in Kinolänge angekündigt. Mit dabei ist wieder unser universeller 3D-Druckertreiber Cuttlefish®, der den Machern zigtausende 3D-Drucke bei gleichbleibender Qualität zusichert.

 

1200-jährige Geschichte neu erleben

Einen realitätsgetreuen Blick in die Vergangenheit werfen – im historischen Kloster Corvey seit dieser Saison möglich. Die katholische Kirchengemeinde der UNESCO-Weltkulturstätte führt eine neue App ein, zu deren Entwicklung wir beitragen durften: Mithilfe von Augmented Reality können Besucherinnen und Besucher den heutigen Zustand des Raums mit dem historischen Johanneschor vergleichen und sich auf eine Zeitreise ins Mittelalter begeben.

Wissenschaftliche Exzellenz

Neugierde ist unser Antrieb! Wir tüfteln täglich an neuen Lösungen, um unsere bestehenden Anwendungen zu verbessern, beim Kunden zu integrieren oder ganz neue Ideen zu verwirklichen. Die Basis für unseren Erfolg ist eine fundierte wissenschaftliche Ausbildung und eine nachhaltige Anbindung an die universitäre Grundlagenforschung an allen Standorten.

 

Research Coach

Als eines der wenigen Fraunhofer-Institute beschäftigen wir einen eigenen Research Coach, der sich dem wissenschaftlichen Nachwuchs widmet. Er berät alle Beschäftigten bei Fragen zum Publizieren und unterstützt bei der Entwicklung der wissenschaftlichen Laufbahn.

 

Wissenschaftliche Vernetzung

Das Fraunhofer IGD arbeitet mit anderen Forschungseinrichtungen sowie Universitäten und Hochschulen in verschiedenen Initiativen und Projekten eng zusammen, wie beispielsweise dem Nationalen Forschungszentrum für angewandte Cybersicherheit ATHENE, dem Zentrum für Angewandtes Quantencomputing ZAQC oder dem Ocean Technology Campus Rostock.

Praxiserfahrung für Studierende

Wir bieten laufend Praktika und Anstellungen für Studierende an. Viele, die auf diesem Wege bei uns hineingeschnuppert haben, finden später den Weg als wissenschaftliches Personal erneut zu uns.

Akademische Lehre

Mitarbeitende des Fraunhofer IGD haben insgesamt fünf Professuren an der TU Darmstadt sowie der Universität Rostock inne und halten ca. 30 unterschiedliche Vorlesungen pro Jahr.

Abschlussarbeiten bei Fraunhofer

Wir betreuen Bachelor- und Masterarbeiten in allen Abteilungen, 2022 waren es rund 50 an allen Standorten.

Publikationen

Die zahlreichen Publikationen, die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer IGD auch 2022 wieder veröffentlicht haben, beweisen die exzellente Forschungsleistung unseres Instituts.

Best Paper Award

Jedes Jahr prämiert eine unabhängige Jury aus externen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern die besten Veröffentlichungen auf der Computer Graphics Night.

Unsere Spin-offs

Technologische Innovationen in den Wirtschaftskreislauf und in die Öffentlichkeit bringen – das ist die Mission der Fraunhofer-Gesellschaft. Ausgründungen bilden eine wichtige und vor allem effektive Brücke zwischen Forschung und Wirtschaft und sind ein direkter Katalysator für den Innovationstransfer. Ohne den funktionierenden Transport von Forschungserkenntnissen in die unternehmerische Anwendung sind viele Entwicklungen nicht denkbar. Der richtige Gründergeist und unternehmerisches Denken sind, gepaart mit wissenschaftlicher Exzellenz, die wichtigsten Bausteine für ein erfolgreiches Spin-off. Das Fraunhofer IGD ist seit Jahren eines der ausgründungsstärksten Institute der Fraunhofer-Gesellschaft: echter Gründergeist für Spitzentechnologie.

Neue Dimension im Smart Home

Im Januar 2022 erwachte die uCORE Systems GmbH mit der Mission zum Leben, das Internet of Things in Wohngebäuden beherrschbar zu machen. Die Ausgründung des Fraunhofer IGD stellt für Sensor- und Gerätehersteller, Hersteller von Komponenten für das Smart Home oder der Gebäudeautomatisation, der Heizungstechnik oder dem Strommanagement Systeme und Funktionen für IoT-Anwendungen zur Verfügung. Die offene Anwendungsplattform »uLive« ermöglicht situationsbasierte Assistenz im häuslichen Umfeld – unabhängig von Sensor- oder Geräteherstellern. Kunden können aus einem Funktionskatalog und Tools für verschiedene Schnittstellen wählen.

COMING SOON …

Guardio®

Die Guardio®-App transformiert die Bewegungen des Herzens in den Goldstandard der Herzdiagnostik: das Elektrokardiogramm (EKG) – einfach durch Auflegen des Smartphones auf die Brust. Das Gründerteam plant die Ausgründung im Laufe des Jahres 2023, auch mit Unterstützung durch das AHEAD-Programm der Fraunhofer-Gesellschaft.

 

Verus Digital

Die für 2023 geplante Ausgründung Verus Digital ermöglicht Museen unkompliziert, ihre Sammlungen durch hochqualitative 3D-Scans zu digitalisieren. Der mobile Scanner CultArm3D liefert auf Knopfdruck präzise 3D-Modelle von Ausstellungsstücken verschiedener Größe.

Übersicht all unserer Spin-offs

Fraunhofer-Forschung wirkt

Um ihre ökonomischen Wirkungen konkret zu analysieren, hat die Fraunhofer-Gesellschaft in einer Reihe von Studien wiederholt analysieren lassen, welchen Impact ihre Forschungsaktivitäten für den Wirtschafts- und Innovationsstandort Deutschland leisten. Alle Studien sind veröffentlicht und frei zugänglich. Die Publikation »Fraunhofer-Forschung wirkt« bietet eine knappe Zusammenfassung der Kernaussagen dieser Studien und ist hier zum Download verfügbar:

www.fraunhofer.de/de/forschung/leistungsangebot/wirkung-von-fraunhofer-forschung.html.