BrightMarkers: 3D-Objekt-Trackings durch unsichtbare Markierungen

QR-Codes haben sich als nützliche Werkzeuge für die Datenübertragung in der physischen Welt durchgesetzt. Doch diese Codes sind sichtbar und können leicht manipuliert oder ausgetauscht werden, was zu Sicherheitsrisiken führt. Hier kommt das neueste Projekt des MIT’s Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) ins Spiel: BrightMarker.

Dies sind unsichtbare fluoreszierende Tags, die in 3D-gedruckte Objekte eingebettet sind, und versprechen, die Welt der Bewegungserfassung, virtuellen Realität und Objekterkennung zu verbessern. Indem sie die Lücke zwischen physischen Objekten und ihrer digitalen Repräsentation schließen, könnten sie der Schlüssel zu sichereren und interaktiveren Benutzer*innenerfahrungen sein.

QR-Codes sind allgegenwärtig und ein fester Bestandteil unserer täglichen Interaktionen. Doch ihre physische Präsenz birgt Sicherheitsrisiken, insbesondere wenn sie verändert werden, um Benutzer*innen zu täuschen. Forschende des MIT’s Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) haben nun eine innovative Alternative vorgestellt: Den BrightMarker.

BrightMarker ist ein fluoreszierendes, unsichtbares Tag, das in 3D-gedruckte Gegenstände integriert wird. Nutzende können mit einer speziellen Software-Erweiterung das Tag in ihre 3D-Modelle einfügen und anschließend drucken. Das Ergebnis ist ein Gegenstand, der einen versteckten Markierungspunkt enthält – ähnlich einem unsichtbaren QR-Code.

Diese Tags leuchten in einer bestimmten nah-infraroten Wellenlänge und können daher mit Infrarotkameras hochkontrastiert betrachtet werden. Die Forschenden haben zudem Hardware entwickelt, mit der diese BrightMarkers mittels Smartphones und AR/VR-Headsets erkannt werden können.

“In der sich schnell entwickelnden Welt von heute, in der die Grenzen zwischen der realen und der digitalen Umgebung immer mehr verschwimmen, steigt die Nachfrage nach robusten Lösungen, die physische Objekte nahtlos mit ihren digitalen Gegenstücken verbinden”, sagt Mustafa Doğa Doğan, Doktorand am MIT CSAIL und am Fachbereich für Elektrotechnik und Informatik. “BrightMarker dienen als Tor zu ‘allgegenwärtigen Metadaten’ in der physischen Welt. Dieser Begriff bezieht sich auf das Konzept der Einbettung von Metadaten – beschreibende Informationen über die Identität, Herkunft, Funktion und mehr eines Objekts – direkt in physische Gegenstände, ähnlich wie eine unsichtbare digitale Signatur, die jedes Produkt begleitet.”

Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig: In der virtuellen Realität könnten Objekte mit integrierten BrightMarkers zur Interaktion mit der digitalen Umgebung verwendet werden. Auch in der Bewegungserfassung könnten diese Markierungen nützlich sein, indem sie präzise Bewegungsdaten von Wearables liefern.

“In einer Zukunft, die vom AR- und VR-Paradigma dominiert wird, sind Objekterkennung, -verfolgung und -rückverfolgbarkeit entscheidend für die Verbindung der physischen und digitalen Welt: BrightMarker ist nur der Anfang”, sagt MIT CSAIL-Gastforscher Raúl García-Martín, der an der Universität Carlos III in Madrid promoviert. “Die nahtlose Verfolgung von BrightMarker markiert den Beginn dieser aufregenden Reise in eine technikgestützte Zukunft.”

Darüber hinaus könnten BrightMarkers in der Lieferkette verfolgt werden, um genaue Daten über die Herkunft und Bewegung eines Produkts zu erhalten. Und sogar im Bereich der Sicherheit könnten sie eingesetzt werden: Überwachungskameras könnten mit Hardware ausgestattet werden, die die Bewegung von mit BrightMarkers versehenen Gegenständen nachverfolgt.

“Fluoreszierende Objektverfolgungsmarker wie BrightMarker sind eine vielversprechende Lösung für die Produktverfolgung und -authentifizierung”, sagt Andreea Danielescu, Direktor der Forschungs- und Entwicklungsgruppe für Zukunftstechnologien bei Accenture Labs. “Neben Anwendungen in der Lieferkette und im Einzelhandel könnten sie auch zur Überprüfung der Echtheit von Produkten, wie z. B. veganen Handtaschen, eingesetzt werden.”

“Immersive Technologien erfordern ein leistungsfähiges Szeneverständnis”, sagt die Google-Forscherin Mar Gonzalez-Franco, die nicht an der Arbeit beteiligt war. “Die Einbettung unsichtbarer Marker, wie die von BrightMarker, kann die Anforderungen an die Computer Vision vereinfachen und den Geräten helfen, die Objekte zu identifizieren, mit denen interagiert werden kann, und die Lücke für die Nutzer von AR und VR zu schließen.”

Verglichen mit anderen Technologien wie den InfraredTags sind die BrightMarkers vielseitiger und leichter zu verfolgen, dank der speziellen Fluoreszenzmaterialien. Doch wie jede Technologie gibt es auch hier Einschränkungen. Aktuell können die Markierungen nur während des Druckprozesses in ein Objekt integriert werden und nicht nachträglich hinzugefügt werden.

Trotz dieser Hürden sieht die Zukunft der BrightMarkers vielversprechend aus. Sie könnten eine neue Ära der Interaktion zwischen der physischen und digitalen Welt einleiten, in der die unsichtbaren Markierungen eine Schlüsselrolle spielen.