Multimodale Mensch-Roboter-Interaktion für Ambient Assisted Living

Der demografische Wandel verändert die deutsche sowie die europäische Gesellschaft, daher gewinnen besonders Aspekte der Mensch-Maschine-Kommunikation für die Entwicklung, Gestaltung und Umsetzung von Informations- und Kommunikationstechnologien immer mehr an Bedeutung, damit auch ältere Menschen diese Technologien einfach und intuitiv bedienen können. Unter dem Begriff Ambient Assisted Living können verschiedene Bemühungen zusammengefasst werden, die darauf abzielen, durch den Einsatz von modernen Informations- und Kommunikationstechnologien die Auswirkungen des demografischen Wandels abzumildern. Die nonverbalen Komponenten in der Mensch-Maschine-Interaktion bilden den ersten Ansatzpunkt in dieser Arbeit, um die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine einfach und intuitiv zu gestalten. Hierbei werden sowohl Gesten als auch der Ausdruck von Emotionen mittels Mimik betrachtet. Bildbasierte Verfolgungsmethoden bilden einen zentralen Bestandteil von videobasierten Systemen, die vermehrten Einsatz in Alltagssituationen finden. Auch im Bereich der Gesten- und Mimikerkennung werden bildbasierte Verfolgungsmethoden eingesetzt, um echtzeitfähige Verarbeitungen zu verwirklichen. In dieser Arbeit werden die bildbasierten Verfolgungsmethoden mithilfe von Graphischen Modellen dargestellt sowie erweitert. Mithilfe eines Graphischen Modells wird eine bildbasierte Verfolgungsmethode mit einer Gestenklassifikation kombiniert, wodurch es möglich ist, die Bewegung einer Hand zu verfolgen und gleichzeitig die dargestellte Geste zu klassifizieren. Die Inferenzverfahren der Graphischen Modelle werden für die Anpassung der bildbasierten Verfolgungsmethoden genutzt. Auf diese Weise wird sowohl das Bewegungsmodell als auch die Partikel-Bewertungsfunktion adaptiv an die gegenwärtige Beobachtungssequenz angepasst. Abschließend wird in dieser Arbeit ein Spieleszenario als eine beispielhafte Anwendung für Ambient Assisted Living vorgestellt. In diesem Spieleszenario werden die entwickelten Methoden zur Gesten- und Mimikerkennung aufgegriffen und kommen auf einer Roboterplattform zum Einsatz. Diese Roboterplattform ist aufgrund ihrer technischen Ausstattung zu einer multimodalen Mensch-Roboter-Interaktion befähigt. Somit stehen für das Spieleszenario mehrere Modalitäten zur Eingabe sowie zur Ausgabe zur Verfügung.