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Gefahr bei Großveranstaltungen: Software erkennt Vorboten einer Massenpanik

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Hunderte Opfer bei einem Festival in Kambodscha, Love-Parade-Tragödie in Duisburg - Großveranstaltungen können zur Todesfalle werden, wenn Menschenmassen in Panik geraten. Forscher in NRW entwickeln eine Video-Software, die erkennen soll, in welchem Moment die Lage eskaliert.

Fraunhofer

Christian Bauckhage wüsste nur zu gern, was im Kopf von Menschen vorgeht. Jedes Kind vermag binnen Sekundenbruchteilen zu erkennen, was in einem Video geschieht oder auf einem Foto zu sehen ist. Wenn dieser Mechanismus entschlüsselt wäre, könnte Bauckhage ihn womöglich auf eine Computer-Anwendung übertragen. Der Professor für Medieninformatik tüftelt am Fraunhofer-Institut IAIS in Sankt Augustin gemeinsam mit Kollegen an einer Software, die das leistet, wozu auch der Mensch beim Hinschauen in der Lage ist.

Beispiel Sport: Es gibt mittlerweile eine Software, die unterscheiden kann, ob in einem Video Fußball, Handball oder Basketball gespielt wird. Diese Erkennung funktioniert aber nur für eine kleine Anzahl von Sportarten. Je größer der Katalog wird, umso schwerer haben es die Algorithmen. "Wir wissen nicht, wie das menschliche Gehirn das hinbekommt", sagt Bauckhage. Wenn der Mechanismus bekannt wäre, könnte er womöglich auch in eine Software übertragen werden.

Aber davon sind Wissenschaftler noch weit entfernt. "Immerhin kann Software mittlerweile ganz gut feststellen, ob auf einem Bild Gesichter zu sehen sind", sagt der Medienforscher. Die Identifizierung von bestimmten Personen sei aber schon deutlich schwieriger, auch wenn auf diesem Gebiet seit Jahren intensiv geforscht werde.

Kanten erkennen

Die Inhalteerkennung bei Fotos und Videos ist pure Mathematik. Die ersten Schritte bilden die Berechnung von Farbverteilungen und die Kantenerkennung. Dabei wird geschaut, in welchen Bildbereichen sich Helligkeit oder Farben im Abstand weniger Pixel stark ändern. "Wir berechnen den Gradienten", erklärt der Forscher. Das funktioniere genauso wie bei der ersten Ableitung einer Funktion. Je steiler der Anstieg, umso größer der ermittelte Wert.

Danach könne man die von den Kanten gebildeten Formen analysieren und zum Beispiel mit bekannten Mustern vergleichen. Im Unterschied zum Menschen ist Software aber ziemlich dumm: Für sie können zum Beispiel Straßenbahnschienen genauso aussehen wie ein mit durchgehenden Strichen gekennzeichneter Radweg.

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Fußgänger-Experiment: Schnell durchs Gedränge
Es gibt jedoch spezielle Anwendungen, bei denen eine vollautomatische Videoanalyse sehr gute Ergebnisse produziert. Die Forscherin Barbara Krausz hat das Material von Überwachungskameras ausgewertet, das nach der Duisburger Love Parade ins Internet gestellt wurde. Bei dem tödlichen Gedränge am 24. Juli 2010 waren 21 Menschen gestorben. Die Todesursache war in allen Fällen ein Versagen der Atmung. Der Brustraum der Opfer war stark zusammengedrückt worden.

Die hohe Qualität der Überwachungsvideos, gefilmt wurde in HD, hat Krausz die Arbeit erleichtert. Sie untersuchte die Verschiebung von kleinen Bildelementen von Einzelbild zu Einzelbild und konnte so die Bewegungsflüsse der Menschen erfassen. Um die Ergebnisse zu veranschaulichen, färbte die Doktorandin die Bildbereiche im Video verschiedenfarbig ein. "Farben geben die Bewegungsrichtung an", erklärt sie, "die Helligkeit die Geschwindigkeit". Die Software erkenne Phasenübergänge in den Bewegungsmustern der Menschenmasse, zum Beispiel wenn eine fließende Bewegung plötzlich längere Zeit stocke.

"Die Leute schwankten hin und her"

Und so können die Fraunhofer-Forscher inzwischen gut nachvollziehen, wie das Unheil am Duisburger Güterbahnhof seinen Lauf nahm. Gegen 14.40 Uhr war alles noch normal. Die Menschen bewegten sich durch den Tunnel fast alle in eine Richtung - hin zum Partygelände. Kurz vor 16 Uhr stoppte eine Polizeikette mitten im Tunnel den Zugang, die Bewegungen der Menschen gingen zurück.

Ab 16.20 Uhr löste sich die Polizeikette auf. Die aufgestauten Menschen strömten rasant Richtung Festgelände - aber dort war der Zugang versperrt. Die Fraunhofer-Software erkennt im Gedränge dann plötzlich kaum noch Vorwärtsbewegungen - aber umso öfter kleinere Bewegungen nach links und rechts. "Die Leute schwankten wegen des Staus mit dem Oberkörper hin und her", erklärt Krausz. Ein erstes Alarmsignal, das jedoch offenbar niemand registrierte.

Bilder einer anderen Kamera von der überfüllten Rampe zum Love-Parade-Gelände, an der die meisten Menschen starben, zeigen die sich anbahnende Katastrophe. Die Software der Fraunhofer-Forscher erkennt, wie die wogende Bewegung der dicht gedrängten Menschen ansteigt. Wellen gehen erst zur einen, dann zur anderen Seite. Farbige, von den Forschern über das Video gelegte Streifen verdeutlichen den Fluss.

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Duisburg: Katastrophe bei der Love Parade
Solche Muster kennen Panikforscher nur zu genau: Sie haben sogenannte Crowd Turbulences beobachtet, zum Beispiel bei Pilgern in Mekka. "Da gibt es Stop-and-Go-Wellen", erklärt Krausz. "Ich glaube, dass dies bei der Love Parade auch passiert ist." Überprüfen kann sie ihre These aber nicht, denn das Videomaterial der Überwachungskamera an der Rampe endet um 16.40 Uhr.

"Das Erkennen kritischer Zustände auf Überwachungsvideos ist nicht kompliziert", sagt Bauckhage. Mit der Fraunhofer-Software könnten solche Situationen automatisch erkannt und Ordner, Polizei und Rettungskräfte alarmiert werden, um Gegenmaßnahmen einzuleiten. Die dafür nötige Technik sind eine gute Kamera und ein PC, der die Videos nahezu in Echtzeit analysiert.

Hätte ein solches System in Duisburg Leben retten können? Die Antwort darauf hängt auch von den Handlungsoptionen ab, die den Veranstaltern und der Polizei noch zu Verfügung standen. Hätte man die Polizeikette im Tunnel nicht auflösen sollen? Gab es eine Chance, das dichte Gedränge vor der Rampe aufzulösen? Die Ermittlungen dazu laufen noch.

Bauckhage hält ein solches Überwachungstool auf jeden Fall für hilfreich: Das Beobachten und Analysieren von Sicherheitsvideos durch menschliches Personal sei wenig abwechslungsreich und daher sehr ermüdend. Hier könne Software helfen, den Übergang von einer harmlosen in eine kritische Phase nicht zu verpassen.

Handlungsempfehlungen hätte die Software trotzdem nicht geben können - noch nicht. "Für die Zukunft sind entsprechende Fortentwicklungen der Software aber sehr gut vorstellbar", sagt Bauckhage. Die Fraunhofer-Forscher entwickeln ihr System derzeit weiter, um es als praxistaugliche Lösung anzubieten.

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1.
loncaros 26.11.2010
Zuerst erklären wir wie schwierig es ist für Computer zu erkennen was auf einem Video geschieht und wieviel besser Menschen das können Dann soll der Computer eine Situation erkennen, die nicht mal Menschen erfassen können? Die derart subjektiv noch dazu ist? Ich halte das für völligen Quatsch.
2. Es ist besser wenn die Menschen nicht in Panik geraten
GM64 26.11.2010
Zitat von sysopHunderte Opfer bei einem Festival in Kambodscha, Love-Parade-Tragödie in Duisburg - Großveranstaltungen können zur Todesfalle werden, wenn Menschenmassen in Panik geraten. Forscher in NRW entwickeln eine Video-Software, die erkennen soll, in welchem Moment die Lage eskaliert. http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,730655,00.html
und das können nur Menschen die ein soziales Verhalten an gelernt haben. Leute die geduldig in der Schlange stehen können, und die in der Schule gelernt haben, dass man nicht im Gleichschritt über eine Brücke gehen soll. Wenn das Video die Panik erkennt, ist es schon zu spät.
3. Tja
Kashban 26.11.2010
Zitat von loncarosZuerst erklären wir wie schwierig es ist für Computer zu erkennen was auf einem Video geschieht und wieviel besser Menschen das können Dann soll der Computer eine Situation erkennen, die nicht mal Menschen erfassen können? Die derart subjektiv noch dazu ist? Ich halte das für völligen Quatsch.
Aber ein weiteres Argument dafür, Großveranstaltungen systematisch mit Videokameras zu beobachten. Außerdem ist es doch so: Hätten alle Beteiligten ihren Job gemacht, wäre es z.B. in Duisburg gar nicht zur Katastrophe gekommen. Hinzu kommt noch, dass mir mal einer verraten muss, wie man einer solchen Situation entgegen wirken will, wenn die Aufsichtspersonen nicht untereinander kommunizieren können, wie in Duisburg geschehen.
4. unsinn
grinta, 26.11.2010
der computer müsste dann ja die massenpanik erkennen können, bevor sie überhaupt entsteht, damit de-eskalierende massnahmen getroffen werden können um die massenpanik doch noch abzuwenden. andernfalls wüsste ich nicht, woran der sinn in so einem system bestehen sollte.
5. .
frubi 26.11.2010
Zitat von sysopHunderte Opfer bei einem Festival in Kambodscha, Love-Parade-Tragödie in Duisburg - Großveranstaltungen können zur Todesfalle werden, wenn Menschenmassen in Panik geraten. Forscher in NRW entwickeln eine Video-Software, die erkennen soll, in welchem Moment die Lage eskaliert. http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,730655,00.html
So eine Software ist bestimmt dann notwendig wenn man es mit Verantwortlichen zu tun hat, die sich keine Gedanken über die Gefahrenlage machen. Duisburg wäre definitiv zu verhindern gewesen. Ich komme aus dem Veranstaltungsbereich und in Deutschland gibt es klare Regeln für Großveranstaltung. Wenn diese aber wegen politischem Druck zur Seite gelegt werden, kann es für die Besucher solcher Events eben auch mal tragisch enden. Man muss sich nur an die bereits bestehenden Vorschriften halten. Das ist genauso wie im Straßenverkehr. Die bereits bestehenden Regularien garantieren einen Reibungslosen Ablauf wenn sich alle Teilnehmer an die Regeln halten. Ist bei Großveranstaltungen nicht anders.
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Duisburg: Katastrophe bei der Love Parade


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