Bildern per digitalem Fingerabdruck auf der Spur

Digitale Bilder werden in Zukunft in einer immer größeren Anzahl von den im Bereich Electronic Publishing beteiligten Branchen produziert, speziell im Hinblick auf die zunehmende Präsenz von digitalen Medien und des Internets. Der Trend in der Bildvermarktung geht eindeutig in Richtung von Agenturen, die Bildmaterial in großen Mengen digitalisieren, lizensieren und über das Internet vermarkten.

Der europäische Markt präsentiert sich dabei anders als der amerikanische, wo große, teilweise branchenfremde Unternehmen schon vor Jahren begonnen haben, Millionenbestände an digitalen Bildern zu akkumulieren und heute bereits den Internet-Markt beherrschen. In Europa ist diese Entwicklung nur sehr zögerlich eingetreten, da hier in der Regel nur kleinere Archive der Größenordnung bis zu 100.000 Bilder existieren, die zudem benutzerspezifisches Bildmaterial des jeweiligen Anbieters enthalten. Daher wäre die Entwicklung eines digitalen Bilddatenbanksystems zur gleichberechtigten Vermarktung kleinerer Bildarchive durch eine europäische "Super-Agentur" ein richtungsweisender Schritt zur effizienten Organisation des europäischen Marktes.

Die Leistungsfähigkeit eines solchen Archivs wird im wesentlichen nicht nur durch seine Kapazität, sondern insbesondere durch seine Fähigkeit bestimmt, ein gewünschtes Bild jederzeit aus dem Archiv abrufen zu können. Ein eingefügtes Bild, welches nicht abgerufen werden kann, ist für alle Benutzer verloren. In der Regel erfolgt eine Anfrage an eine Bilddatenbank entweder durch die Angabe einer Menge von Schlüsselwörtern oder durch ein vorgelegtes Beispiel-Bild.

Heute noch werden digitale Bilder durch Spezialisten in einem zeit- und kostenintensiven Prozeß mit semantischen Deskriptoren versehen, die in einer Such-Struktur dem jeweiligen Bild manuell beigefügt werden. Die Bildung einer europäischen Bilddatenbank erweist sich hier als schwieriger Vorgang, da bedingt durch die Heterogenität (auch sprachlicher Natur) der einzelnen Archive keine einheitlichen gemeinsamen Such-Strukturen vorliegen. Daher ist die Entwicklung von Such-Mechanismen erforderlich, die eine Suche in der Datenbank aufgrund der Ähnlichkeit von graphischen Deskriptoren durchführen, die vollautomatisch für jedes Bild berechnet werden können.

Das FORMULA Konsortium hat sich für einen hybriden Ansatz zur Suche in digitalen Bilddatenbanken entschieden, der sowohl manuell erzeugte semantische als auch automatisch generierte graphische Deskriptoren vereinigt. Die semantischen Deskriptoren sind damit nicht vollständig obsolet geworden, jedoch kann ihre Anzahl auf ein Minimum beschränkt werden, so daß ihre Erzeugung weniger Aufwand bedeutet. Ist die Annotation eines Archivs unvollständig oder gar nicht vorhanden, so kann auf das Archiv trotzdem mit Hilfe der graphischen Deskriptoren zugegriffen werden.

Es existieren eine Vielzahl von graphischen Deskriptoren, die für die Ähnlichkeitsbestimmung zweier Bilder eingesetzt werden können. Das FORMULA Konsortium hat eine Methode entwickelt, die für jedes Bild einen digitalen Fingerabdruck berechnet, der ein Maximum an Information bezüglich Farbe und Struktur des Bildes mit einem Minimum an Daten konserviert. Grundlage der Methode bildet die Diskrete Wavelet Transformation (DWT) und eine anschließende Schwellwert-Filterung des Bildes. Während der Suche wird ein Bild als Vorlage präsentiert, für das ein ebensolcher digitaler Fingerabdruck berechnet wird. Das Datenbanksystem vergleicht daraufhin die digitalen Fingerabdrücke und gibt eine sortierte Liste der Bilder aus, die einen ähnlichen Fingerabdruck wie die Suchvorlage aufzeigen.

Durch die im Vergleich zu den Originalbildern relativ kleinen Datenmengen der Fingerabdrücke erreicht das System eine erstaunliche Suchgeschwindigkeit. Zudem zeichnet sich die Methode durch einen hohen Abstraktionsgrad an graphischem Detail aus. Daher eignen sich auch manuell erzeugte Skizzen als Suchvorlage, die dem gesuchten Bild grob ähneln, sich aber im Detail sehr unterscheiden. Als Besonderheit können auch Farbbilder mittels Schwarz-Weiß-Vorlagen gefunden werden. Als Anwendung sei hier beispielsweise eine gefaxte Anfrage an eine Agentur bezüglich eines in einer Tageszeitung veröffentlichten Bildes genannt.

Das Projekt wird von der Europäischen Kommission im Rahmen des Information Technologies Programms ESPRIT (Bereich Human Comfort and Security for Software Intensive System Engineering) gefördert. Das FORMULA Konsortium setzt sich aus drei Unternehmen zusammen, die gemeinsam die Technologie entwickeln:

• TXT Ingegneria Informatica S.p.A. (Italien)
• Epsilon Software S.A. (Griechenland)
• Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung (Deutschland)

und zwei Unternehmen, die das Bilddatenbanksystem evaluieren und validieren:

• Giunti Multimedia S.R.L. (Italien)
• Kino TV & Movie Productions S.A. (Griechenland).

Das hier beschriebene und bereits größtenteils entwickelte System enthält überzeugende Aspekte für die Bildanbieter und Bildnutzer. Die Vereinfachung des Vermarktungsprozesses, die Integrierung parallel entwickelter Bildarchivierungssysteme, sowie die Einbindung in den Weltbildmarkt ist für europäische Anbieter in greifbare Nähe gerückt.

Last modified: 16.07.1997

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