{"id":10917,"date":"2022-05-11T16:07:59","date_gmt":"2022-05-11T16:07:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.blickfeld.com\/?post_type=blog&#038;p=10917"},"modified":"2025-06-20T09:38:38","modified_gmt":"2025-06-20T09:38:38","slug":"objekterkennung-und-tracking","status":"publish","type":"blog","link":"https:\/\/www.blickfeld.com\/de\/blog\/objekterkennung-und-tracking\/","title":{"rendered":"Wie werden aus 3D-Daten verwertbare Informationen?"},"content":{"rendered":"\n<p>LiDAR-Daten werden in so genannten Punktwolken dargestellt. Diese Darstellung fasziniert: Sie ist ein exaktes Abbild der vom Sensor erfassten Umgebung in 3D. Durch den dreidimensionalen Charakter k\u00f6nnen verschiedenste Blickwinkel eingenommen werden, die Szene aus verschiedenen Perspektiven beleuchtet werden.<\/p>\n\n\n\n<p>Anwendende setzen LiDAR-Sensoren aber nicht ein, weil sie sch\u00f6ne Bilder m\u00f6gen. Die Daten liefern eine F\u00fclle an <strong>Informationen<\/strong>, die zahlreiche Anwendungen von Crowd-Analytics \u00fcber Volumenerfassung bis zu Sicherheitsanwendungen erm\u00f6glichen. In der h\u00fcbschen Punktwolke sehen Menschen die ben\u00f6tigten Informationen nicht auf den ersten Blick, Algorithmen k\u00f6nnen sie aber sehr gut interpretieren.<\/p>\n\n\n\n<p>Wie dabei Objekte erkannt und getrackt werden, beleuchtet dieser Artikel.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>Laufwege erfassen dank Objekterkennung und Tracking<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p>Stellen Sie sich einen Marktplatz vor, auf dem ein Stadtfest stattfindet. Es sind verschiedene St\u00e4nde aufgebaut, aus denen Produkte, Essen und Getr\u00e4nke verkauft werden. Die Veranstaltenden m\u00f6chten gerne analysieren, wie sich die Besuchenden auf dem Platz bewegen. So wird ausgewertet, welche Positionen f\u00fcr die Verkaufsst\u00e4nde gut gew\u00e4hlt sind und welche Angebote besonders beliebt sind. Diese Insights helfen zum einen den Budenbetreibenden, indem sie zum Beispiel aufzeigen, wie ihr Auftreten angenommen wird, oder ob sie dieses optimieren sollten. Zum anderen geben sie den Veranstaltenden Aufschluss dar\u00fcber, welche Standfl\u00e4chen je nach Auslastung wie bepreist werden sollten.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>Hintergrund von Vordergrund unterscheiden, um Daten\u00fcbertragung zu reduzieren<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p>Um die Bewegungen der Besuchenden auf dem Fest zu erfassen, werden zun\u00e4chst die Menschen in der Punktwolke identifiziert. Da diese aus der gesamten gescannten Umgebung in 3D-Punkten besteht, werden zun\u00e4chst Objekte innerhalb der Punktwolke erkannt. Objekte beschreiben hierbei zun\u00e4chst alles: Die Besuchenden ebenso wie Fahrzeuge, B\u00e4nke, Kinderw\u00e4gen oder Hunde.<\/p>\n\n\n\n<p>Da in unserem Beispiel die zu detektierenden Objekte Menschen sind, die sich auf dem Marktplatz bewegen, werden in einem ersten Schritt Punkte erkannt, die sich <em><strong>bewegen<\/strong><\/em>. Dies ist nicht zwangsl\u00e4ufig n\u00f6tig, reduziert aber die Menge an zu \u00fcbertragenden Daten und ist daher h\u00e4ufig von Vorteil. Objekte k\u00f6nnen aber ganz genauso in komplett statischen Punktwolken erkannt werden.<\/p>\n\n\n\n<p>Die sich bewegenden Punkte innerhalb der Punktwolke werden erfasst, indem zu Beginn des Messzeitraums eine Referenzaufnahme get\u00e4tigt wird. Alles, was auf dieser Aufnahme zu sehen ist und sich nicht bewegt, wird als <strong>Hintergrund<\/strong> definiert. Dieser kann herausgefiltert werden, sodass die zu \u00fcbertragenden Daten sich drastisch reduzieren. In Innenr\u00e4umen reicht dieser Vorgang aus, da davon ausgegangen werden kann, dass sich der Hintergrund nicht mehr \u00e4ndert. Um zuk\u00fcnftige Ver\u00e4nderungen des Hintergrunds zu ber\u00fccksichtigen (z.B. das Wegfahren eines Marktstandes) wird dieser im Betrieb kontinuierlich identifiziert und aktualisiert \u2013 es findet eine dynamische Hintergrund-Subtraktion statt. Dies geschieht, indem Objekte, die sich \u00fcber einen vordefinierten Zeitraum nicht bewegen, ebenfalls zum Hintergrund gez\u00e4hlt werden.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-video aligncenter\"><video height=\"774\" style=\"aspect-ratio: 1624 \/ 774;\" width=\"1624\" autoplay controls loop muted src=\"https:\/\/www.blickfeld.com\/wp-content\/uploads\/2022\/05\/20200510-Background-substraction.mp4\"><\/video><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>Welche Punkte geh\u00f6ren zu einem Objekt?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p>Nachdem durch das Abziehen des Hintergrundes alles aus der Punktwolke entfernt wurde, was bei der <strong>Objekterkennung<\/strong> nicht von Interesse ist, bleibt nun der Vordergrund und damit die Objekte \u00fcbrig. Erkannt werden diese durch das so genannte <strong>Clustering<\/strong> oder die <strong>Segmentierung<\/strong>. Sich bewegende Punkte in der Punktwolke werden erkannt und es wird der Abstand zwischen mehreren Punkten vermessen. Punkte, die nah beieinander liegen werden zu einem Objekt geclustert. Dieser Vorgang funktioniert genauso in einer statischen Punkwolke, in der sich die Objekte nicht bewegen.<\/p>\n\n\n\n<p>Die Objekte werden mit einer Bounding Box markiert und erscheinen in der Objektliste. Diese Art von Informationen kann einfach weiterverarbeitet und in bereits bestehende Architekturen integriert werden. Indem gewisse Regeln zur Gr\u00f6\u00dfe und Form der Objekte aufgestellt werden, wird ausgespielt, um welche Art von Objekten es sich handelt, beziehungsweise gleich nur jene Objekte ber\u00fccksichtigt, die die Vorgaben erf\u00fcllen. Sollen, wie in unserem Beispiel, Menschen erfasst werden, werden also nur zylinderf\u00f6rmige Objekte in einem gewissen H\u00f6henspektrum erfasst und als Personen markiert. Auf die gleiche Art funktioniert etwa die Erkennung von Autos durch die Festlegung entsprechender Parameter.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image alignwide size-full\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"1904\" height=\"913\" src=\"https:\/\/www.blickfeld.com\/wp-content\/uploads\/2024\/10\/multi_sensor_object_tracking.gif\" alt=\"\" class=\"wp-image-31559\"\/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Objekterkennung, in diesem Fall ohne das Abziehen des Hintergrundes. Die detektierten Personen sind blau eingef\u00e4rbt. <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>Wie bewegen sich die Objekte?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p>Um beispielsweise Laufwege von Besuchenden zu erfassen, wird das detektierte Objekt nun noch <strong>getrackt<\/strong>. Dies geschieht indem aufgrund der bisherigen Laufbahn des Objekts und Wahrscheinlichkeitsmodellen antizipiert wird, an welcher Stelle sich das Objekt in der n\u00e4chsten Aufnahme, bzw. Frame, befinden muss. L\u00e4uft eine Person also beispielsweise von links nach rechts mit einer Geschwindigkeit von einem Meter pro Sekunde, wird antizipiert, dass sie mit der gleichen Geschwindigkeit in die bereits eingeschlagene Richtung weiterl\u00e4uft und sie wird im n\u00e4chsten Frame an der entsprechenden Stelle verortet. Die im n\u00e4chsten Frame detektierten Objekte werden dann entsprechend der Vorhersage der Bewegung den Objekten zugeordnet &#8211; und somit getrackt.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-video aligncenter\"><video height=\"1080\" style=\"aspect-ratio: 1920 \/ 1080;\" width=\"1920\" autoplay controls loop muted src=\"https:\/\/www.blickfeld.com\/wp-content\/uploads\/2022\/05\/People-tracking.mp4\"><\/video><figcaption class=\"wp-element-caption\">Tracken der Laufwege von Besuchenden<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>Grafische Darstellung in einer Heatmap<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p>Indem Laufwege der Besuchenden erfasst werden, kann die Auslastung an einzelnen St\u00e4nden analysiert und eine so genannte <strong>Heatmap<\/strong> erstellt werden. Sie zeigt an, welche Orte von der gr\u00f6\u00dften Zahl an Besuchenden aufgesucht wurden, welche also dementsprechend beliebt waren. Diese Information k\u00f6nnen die Veranstaltenden beim n\u00e4chsten Event f\u00fcr die Stellplatzvergabe ber\u00fccksichtigen.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-columns is-layout-flex wp-container-core-columns-is-layout-28f84493 wp-block-columns-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<div class=\"wp-block-group has-cyan-bluish-gray-background-color has-background is-layout-flow wp-block-group-is-layout-flow\">\n<p class=\"has-cyan-bluish-gray-color has-cyan-bluish-gray-background-color has-text-color has-background\">w<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-cyan-bluish-gray-background-color has-background\">Heatmaps sind beispielsweise auch besonders aufschlussreich im <strong>Messebereich<\/strong>: Indem LiDAR-Sensoren Besuchende auf einem Messestand erfassen und ihre Laufwege aufzeichnen, kann klar erkannt werden, welche Exponate von besonderem Interesse f\u00fcr die Besuchenden waren \u2013 und welche vielleicht gar nicht. Diese Informationen k\u00f6nnen noch w\u00e4hrend der Veranstaltung zu Ver\u00e4nderungen in der Personalverteilung oder auch in der Standgestaltung f\u00fchren und auf jeden Fall in darauffolgende Standplanungen einflie\u00dfen.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-cyan-bluish-gray-color has-cyan-bluish-gray-background-color has-text-color has-background\">w<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-column is-vertically-aligned-center is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\">\n<figure class=\"wp-block-image aligncenter size-large\"><img decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"587\" src=\"https:\/\/www.blickfeld.com\/wp-content\/uploads\/2022\/05\/Example-Heatmap-based-on-LiDAR-data-1024x587.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-10943\" srcset=\"https:\/\/www.blickfeld.com\/wp-content\/uploads\/2022\/05\/Example-Heatmap-based-on-LiDAR-data-1024x587.png 1024w, https:\/\/www.blickfeld.com\/wp-content\/uploads\/2022\/05\/Example-Heatmap-based-on-LiDAR-data-300x172.png 300w, https:\/\/www.blickfeld.com\/wp-content\/uploads\/2022\/05\/Example-Heatmap-based-on-LiDAR-data-768x440.png 768w, https:\/\/www.blickfeld.com\/wp-content\/uploads\/2022\/05\/Example-Heatmap-based-on-LiDAR-data.png 1380w\" sizes=\"(max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Beispiel einer Heatmap<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\"><strong>Grundlage f\u00fcr weitere Insights<\/strong><\/h2>\n\n\n\n<p>Erkennung und Tracking von Objekten sind die Grundlagen f\u00fcr weitere Auswertungsformen, die Anwendungen wie <a href=\"https:\/\/www.blickfeld.com\/de\/anwendungen\/crowd-analytics\/\" data-type=\"URL\" data-id=\"https:\/\/www.blickfeld.com\/de\/anwendungen\/crowd-analytics\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Personenz\u00e4hlung<\/a> oder Belegungserkennung erm\u00f6glichen. Die Funktionen sind zudem auch besonders wichtig f\u00fcr Anwendungen im <a href=\"https:\/\/www.blickfeld.com\/de\/anwendungen\/security\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Sicherheitsbereich<\/a>, da dank Detektion und Tracking Eindringlinge zuverl\u00e4ssig erkannt und Alarme ausgel\u00f6st werden k\u00f6nnen. Durch das Tracken von Objekten kann zudem verd\u00e4chtiges Verhalten fr\u00fchzeitig erkannt und Ma\u00dfnahmen pr\u00e4ventiv ergriffen werden. <\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-group is-layout-flow wp-block-group-is-layout-flow\"><\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die Grundlage f\u00fcr die Umsetzung LiDAR-basierter Anwendungen ist die Extraktion von Informationen aus den 3D-Daten. Diese Informationen beginnen in den meisten F\u00e4llen mit der Detektion und dem Tracken von Objekten. Wie funktioniert das?<\/p>\n","protected":false},"author":5,"featured_media":7935,"template":"","blog-tags":[162,301,191],"blog-category":[154],"class_list":["post-10917","blog","type-blog","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","blog-tags-datenverarbeitung","blog-tags-punktwolken","blog-tags-software-de","blog-category-lidar-software"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.blickfeld.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/blog\/10917","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.blickfeld.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/blog"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.blickfeld.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/blog"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blickfeld.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/5"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.blickfeld.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/blog\/10917\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":37251,"href":"https:\/\/www.blickfeld.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/blog\/10917\/revisions\/37251"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blickfeld.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/7935"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.blickfeld.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=10917"}],"wp:term":[{"taxonomy":"blog-tags","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blickfeld.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/blog-tags?post=10917"},{"taxonomy":"blog-category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blickfeld.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/blog-category?post=10917"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}