Foto: Fraunhofer-IOSB

Intelligente Videoüberwachung

Datenschutz stärken

Aufgrund der steigenden Terrorismusgefahr wird der Ruf nach einer Ausweitung der Videoüberwachung laut – bei gleichzeitigen Bedenken hinsichtlich des Datenschutzes. Wie mithilfe einer intelligenten Software Videoüberwachung unter Datenschutzaspekten realisiert werden kann, erfuhr PROTECTOR von Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Beyerer, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB).

PROTECTOR:
Sie arbeiten am Projekt „Nest“ – wofür steht das?

Prof. Dr.-Ing. Habil. Jürgen Beyerer: Nest steht für „Network Enabled Surveillance and Tracking“. Es handelt es sich um ein langfristig angelegtes Forschungsprojekt mit dem Ziel, innovative Softwarekonzepte und Softwarekomponenten für vernetzte Sicherheitssysteme zu entwickeln, evaluieren und erproben. Dabei haben wir uns als eines der größten Forschungsinstitute im Bereich Bildauswertung für Sicherheitsanwendungen auf kameragestützte Sicherheitssysteme fokussiert – sprich Videoüberwachungssysteme.

Wer hat dieses Projekt initiiert?

Das Projekt ist ein vom Fraunhofer-IOSB initiiertes Vorhaben und wurde vom Institut selbst finanziert. Dadurch war es möglich, ein Stück weit Grundlagenforschung auf diesem Gebiet zu betreiben und gänzlich neue Wege zu gehen.

Welches Ziel verfolgen Sie damit?

Das Projekt Nest ist primär ein Forschungsprojekt mit Studiencharakter. Sie müssen sich das so vorstellen: Es gibt in der Sicherheitstechnik immer Problemstellungen, die als ungelöst gelten – nehmen wir als Beispiel die nahtlose Überwachung einer fremden Person auf einem privaten Gelände –, das ist nach wie vor eine höchst anspruchsvolle Aufgabe für die intelligente Videoüberwachung. Das Nest-Team entwickelt für neue Problemstellungen Lösungsansätze interdisziplinär. Dabei werden sowohl Aspekte der intelligenten Videoanalyse, aber auch die dafür benötigte Softwarearchitektur für die Kommunikation verteilter Kameras, die Datenspeicherung in verteilten Systemen, die Mensch-Computer-Schnittstelle für den Bediener bis hin zu Konzepten der Datensicherung, des Datenschutzes und der Privatheitswahrung eingebracht.

Was dieses Projekt von vielen anderen Forschungsprojekten unterscheidet, ist, dass wir bei diesen Fragestellungen es nicht bei der Erarbeitung von Konzepten belassen, sondern einen Schritt weiter gehen und die Konzepte als Prototypsystem und Demonstratoren umsetzen. Das ist besonders wichtig, um die Lösungsansätze zu bewerten. Hierbei hoffen wir natürlich auch, Interessenten für unsere Lösungen zu gewinnen.

Welche Vorteile soll ein solches neues System gegenüber herkömmlichen bieten?

Nun, zunächst einmal sein erwähnt, dass das entwickelte Nest-System primär für die Überwachung weiträumiger Bereiche mit verteilten Kameras oder verteilter Sensorik konzipiert wurde. Entsprechend sind die Softwareplattform und die Komponenten zur Videoanalyse hinsichtlich Skalierbarkeit des Gesamtsystems ausgelegt.

Durch die Fokussierung auf weiträumige Überwachung, und die dafür benötigte große Anzahl an Kameras, wurde auch sehr früh erkannt, dass eine „Videowand“-Darstellung der Videoströme als Visualisierungs- und Interaktionsschnittstelle nicht geeignet ist. Das Nest-System wurde deshalb mit einer synchronen Karten-/Video-Darstellung konzipiert. Dabei kann der Benutzer mit einem 2-Monitor-System sowohl anhand der Videoströme als auch mit der Kartendarstellung der zu überwachenden Liegenschaft Kameras selektieren und steuern, aber auch Objekte auswählen, Positionen anfahren und noch vieles mehr. Soll ein bestimmter Bereich einer Liegenschaft überprüft werden, so reicht ein Klick auf diese Karte, und eine Kamera schwenkt auf die entsprechende Position.

Gleichzeitig werden detektierte Bewegungen von Objekten nicht nur in dem entsprechenden Videostrom auf einer Monitorwand visualisiert, beispielsweise durch rote Markierungen, sondern prominent auch auf der Kartenoberfläche. Dadurch entsteht eine zentrale „Lagedarstellung“, die für das Sicherheitspersonal eine intuitive Informationsschnittstelle darstellt.

Gibt es weitere Alleinstellungsmerkmale?

Allerdings. Wichtige Alleinstellungsmerkmale des Nest-Systems sind auch die auftragsorientierte Struktur der Datenhaltung sowie die damit realisierte Wahrung der Privatheit, Stichwort Datenschutzaspekt. Wir können heute sagen, dass Nest in Hinblick auf das „Privacy-by-Design“ in der Videoüberwachung eine Vorreiterrolle eingenommen hat.

Seit 2008 arbeiten wir kontinuierlich an innovativen Methoden und Konzepten, die es erlauben sollen, auf der einen Seite die intelligente Videoanalyse umfangreich einzusetzen, aber auf der anderen Seite durch entsprechende Mechanismen im System einen Missbrauch zu verhindern. Dabei haben wir festgestellt, dass gerade die intelligente Analyse der Videodaten durch automatische Informationsextraktion uns überhaupt erst eine Entscheidungsgrundlage für die Weiterverwendung der Daten liefert. Das klingt vielleicht paradox, aber es zeigt sich, dass intelligente Videoüberwachung mit den entsprechenden Privacy-Mechanismen den Datenschutz bei Videoüberwachungssystemen sogar stärken kann.

Wie stelle ich mir jetzt einen „Überwachungsauftrag“ vor?

Ein Überwachungsauftrag ist im Grunde ein automatisierter Prozess im System. Das Nest-System ist so entworfen, dass der Benutzer aus einer Auswahl an möglichen Aufträgen, zum Beispiel „Auftrag Personenzählung im Bereich XY“, auswählen kann und diese anschließend vom System verwaltet, durchgeführt und insbesondere protokolliert werden.

Der auftragsorientierte Ansatz in Nest spielt eine zentrale Rolle, denn ein Auftrag ist ein klar definierter und protokollierter Prozess. Beginn, Dauer, Art des Auftrages, Grund für die Initialisierung und verantwortlicher Benutzer werden dokumentiert. Ereignisse, Video- und Messdaten, die für diesen Auftrag erfasst wurden, werden so gespeichert, dass diese nur im Zusammenhang mit diesem Auftrag genutzt werden können. Dadurch werden eine ganze Reihe an Datenschutzmechanismen ermöglicht, wie beispielsweise die Entscheidung über einen späteren Zugriff auf gespeicherte Daten.

Können Sie das noch konkretisieren?

Gerne - stellen Sie sich folgende Situation vor: Es wurde der Auftrag „Personenzählung“ in einer Messehalle gestartet. Ein entsprechendes Modul in Nest analysiert die Videodaten und liefert als Ergebnis eine bestimmte Anzahl an Personen zurück. Diese Zahl wird visualisiert, und alle Daten zum Auftrag werden temporär im System gespeichert – auch die Bilddaten.

Sollte für einen solchen Auftrag „Personenzählen“ nun dem Sicherheitspersonal erlaubt sein, ohne weiteres auf die Archivvideodaten zuzugreifen und die Videos für andere Zwecke zu analysieren? Datenschutzrechtlich ist das bedenklich. Das Nest-System würde dem Bediener in diesem Fall eine pseudonymisierte Darstellung der Videos aus dem Archiv präsentieren. Das ist „Privacy-by-Design“, basierend auf dem auftragsorientierten Ansatz.

Wie lange werden die Bilder gespeichert?

Bilder werden abhängig vom Szenario archiviert, und es gelten im Allgemeinen die Vorgaben des Datenschutzgesetzes. Nest ist allerdings das erste System, welches den Zugriff auf Daten, angepasst an die aktuelle Bedrohungssituation und an die Art des detektierten Ereignisses, regelt. Somit wird eine situationsabhängige Überwachung realisiert, bei der Zugriffs- und Nutzungsbeschränkungen nicht mehr nur von der Berechtigungsstufe des Benutzers abhängen.

So kann zum Beispiel durchgesetzt werden, dass ein Benutzer die letzten fünf Minuten der Daten einer bestimmten Kamera einsehen darf, falls ein zurückgelassener Koffer detektiert wurde. Mittels Anonymisierungstechniken für Videodaten wird hierbei außerdem sichergestellt, dass personenbezogene Daten erst im Zuge der Konkretisierung einer Gefahr preisgegeben werden. Die entsprechenden Mechanismen wurden am Kompetenzzentrum für angewandte Sicherheitstechnologie („Kastel“) am Karlsruher Institut für Technologie entwickelt.

Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Beyerer
ist Leiter des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) in Karlsruhe und Professor für Informatik am Karlsruher Institut für Technologie KIT.

Tel.: +49 721 6091 210

Weitere Mechanismen steigern die Selektivität eingesetzter Überwachungs-funktionen, indem sie diese auf Personen einschränken, die zu einem zu untersuchenden Ereignis assoziiert sind, und insbesondere die Transparenz intelligenter Videoüberwachungs-systeme. Um den Betroffenen die Funktionsweise der Systeme näherzubringen, wurden Interaktionsmöglichkeiten mit mobilen Endgeräten geschaffen. Über mobile Apps kann man somit Information über das System und seine Funktionsweise erhalten und beispielsweise zeitlich begrenzt durch eine Kamera des Systems blicken, in deren Blickfeld man sich selbst befindet.

Welche Rolle spielt dabei noch der Mensch?

Die Mensch-Computer-Interaktion, also die Darstellung der Informationen, die Bedienung des Systems sowie auch der Zugriff auf entsprechende Daten, spielt eine außerordentlich wichtige Rolle. Nest ist ein interaktives, somit also kein vollautomatisches System. Entscheidungsträger und Bewerter der Situation bleibt der Bediener, also das Sicherheitspersonal. Wir möchten aber erreichen, dass die intelligente Software mehr Assistenzfunktionen übernimmt – sowohl hinsichtlich Datenanalysefunktionalitäten als auch bezüglich des „Privacy-Enforcement“.

Für welche Anwendungsbereiche eignet sich ein solches System besonders? Eher für den öffentlichen oder auch den privaten Bereich (Industrie, Banken, kritische Infrastrukturen)?

Da es sich sowohl bei den öffentlichen, als auch privaten Bereichen um verteilte Kameranetzwerke handeln kann, die auch jeweils hinsichtlich Datenschutz besondere Anforderungen aufweisen - auch für private Infrastrukturen gelten für die Mitarbeiter die geltenden Datenschutzrichtlinien -, ist das Nest-Konzept für all diese Anwendungsfelder geeignet.

Könnte man ein solches System auch zur Absicherung von Großveranstaltungen einsetzen?

In der Tat untersuchen wir aktuell die Einsatzmöglichkeiten des System für die Analyse von Bewegungströmen und Erfassung von Personendichten mit verteilten Kameras bei Großveranstaltungen. Hier ist es das Ziel, eine softwaregestützte Assistenzfunktion für Sicherheits- und Rettungskräfte zu schaffen, die auf Basis von „Dichte- und Bewegungskarten“ frühzeitig Maßnahmen zu Lenkung der Menschenströmen einleiten kann, um kritische Situationen bereits im Ansatz zu verhindern.

Wir hoffen, Mitte 2016 das „Nest-CrowdControl Prototypsystem“ erstmals bei einer Großveranstaltung in Norddeutschland erproben zu können. Auch hier werden wir, neben den Analysefunktionen, neue „Privacy-Enhancement“-Mechanismen einsetzen, um die Software Datenschutzkonform zu betreiben.

Ihr Projekt läuft bereits seit 2007. Wann ist es beendet? Haben Sie schon Interessenten für Ihr Produkt?

Nest wird am IOSB in Projekten kontinuierlich weiterentwickelt. Hersteller komplexer Multisensor –und Kameraüberwachsungssysteme haben bereits Technologien, wie zum Beispiel das in Nest integrierte objektorientierte Weltmodell, in ihre Produkte übernommen.

Foto: Fraunhofer IOSB

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Foto: DFKI GmbH

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Unterstützung in menschenfeindlicher Umgebung

Müssen chemisch verseuchte Areale saniert oder kerntechnische Anlagen zurückgebaut werden, sind die Arbeiter – allen Vorsichtsmaßnahmen und Schutzausrüstungen zum Trotz – erheblichen Gesundheitsrisiken ausgesetzt. Künftig sollen Robotersysteme solche Dekontaminationsarbeiten ausführen, damit Menschen der Gefahrenzone fernbleiben können.

Foto: Bosch

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Foto: Securiton

Securiton

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