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System lokalisiert Schützen mit Smartphone-Video

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Ein neues Analyseinstrument könnte den Menschenrechten und den Mitarbeitern der öffentlichen Sicherheit helfen

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Forscher der Carnegie Mellon University haben ein System entwickelt, das einen Schützen basierend auf Videoaufnahmen von nur drei Smartphones genau lokalisieren kann.

Bei der Demonstration anhand von drei Videoaufnahmen vom Massenschießen 2017 in Las Vegas, bei denen 58 Menschen getötet und Hunderte verletzt wurden, schätzte das System den tatsächlichen Standort des Schützen - den Nordflügel des Mandalay Bay Hotels - korrekt ein. Die Schätzung basierte auf drei Schüssen, die innerhalb der ersten Minute nach einem längeren Massaker abgefeuert wurden.

Alexander Hauptmann, Forschungsprofessor am Language Technologies Institute der CMU, sagte, dass das System, genannt Video Event Reconstruction and Analysis (VERA), nicht unbedingt die kommerziellen Mikrofonarrays zur Ortung von Schützen ersetzen wird, die von Beamten der öffentlichen Sicherheit bereits verwendet werden, obwohl es eine nützliche Ergänzung für die öffentliche Sicherheit sein kann, wenn keine kommerziellen Arrays verfügbar sind.

Eine wichtige Motivation für die Zusammenstellung von VERA war die Schaffung eines Instruments, das von Menschenrechtsaktivisten und Journalisten genutzt werden kann, die Kriegsverbrechen, Terroranschläge und Menschenrechtsverletzungen untersuchen, sagte Hauptmann.

"Militär- und Geheimdienste entwickeln bereits diese Art von Technologien", sagte der Forscherkollege Jay D. Aronson, Professor für Geschichte an der CMU und Direktor des Center for Human Rights Science. "Wir halten es für entscheidend, dass die Menschenrechtsgemeinschaft über die gleichen Instrumente verfügt. Es ermöglicht eine notwendige Überprüfung der Staatsgewalt."

Die Forscher präsentierten VERA und veröffentlichten es letzten Monat als Open-Source-Code auf der Internationalen Multimedia-Konferenz der Association for Computing Machinery in Nizza, Frankreich.

Hauptmann sagte, dass er seine Sachkenntnis in der Videoanalyse verwendet hat, um Ermittlern zu helfen, Ereignisse wie das Maidan-Massaker 2014 in der Ukraine zu analysieren, bei dem mindestens 50 Protestanten gegen die Regierung starben. Inspiriert von dieser Arbeit - und den Erkenntnissen der Ballistikexperten und Architekturkollegen der Firma SITU Research - haben Aronson und Junwei Liang, Doktorand in Sprach- und Informationstechnologie, mehrere Technologien zur Videoverarbeitung zusammengeführt und dabei ihren Einsatz so weit wie möglich automatisiert.

VERA verwendet maschinelle Lerntechniken, um die Videoeingaben zu synchronisieren und die Position jeder Kamera basierend auf dem, was diese Kamera sieht, zu berechnen. Aber es ist das Audio von den Video-Feeds, das entscheidend für die Lokalisierung der Quelle der Schüsse ist, sagte Hauptmann. Konkret betrachtet das System die zeitliche Verzögerung zwischen dem Riss, der durch die Schockwelle eines Überschallgeschosses verursacht wird, und dem Mündungsknall, der sich mit Schallgeschwindigkeit bewegt. Es verwendet auch Audio, um den Typ der verwendeten Waffe zu identifizieren, die die Geschossgeschwindigkeit bestimmt. VERA kann dann die Entfernung des Schützen vom Smartphone berechnen.

"Als wir anfingen, dachten wir nicht, dass man den Riss mit einem Smartphone erkennen kann, weil er wirklich kurz ist", sagte Hauptmann. "Aber es stellte sich heraus, dass die heutigen Handymikrofone ziemlich gut sind."

Durch die Verwendung von Videos von drei oder mehr Smartphones kann die Richtung, aus der die Schüsse abgefeuert wurden - und die Position des Schützen - basierend auf den Unterschieden in der Dauer, wie lange es dauert, bis der Mündungsknall jede Kamera erreicht, berechnet werden.

Mit der Verbreitung von Massenprotesten, die an Orten wie Hongkong, Ägypten und dem Irak stattfinden, kann die Identifizierung, wo ein Schuss entstanden ist, entscheidend sein, um festzustellen, ob Demonstranten, Polizei oder andere Gruppen verantwortlich sein könnten, wenn eine Schießerei stattfindet, sagte Aronson.

Aber VERA ist nicht darauf beschränkt, Schüsse zu erkennen. Es ist ein Ereignisanalysesystem, das verwendet werden kann, um eine Vielzahl anderer Geräusche zu finden, die für Menschenrechts- und Kriegsverbrecheruntersuchungen relevant sind, sagte er. Er und Hauptmann hoffen, dass andere Gruppen die Open-Source-Software um Funktionalitäten erweitern werden.

"Sobald es Open Source ist, können die Journalismus- und Menschenrechtsgemeinschaften darauf aufbauen, und zwar auf eine Art und Weise, für die wir weder die Phantasie noch die Zeit dazu haben", fügte Aronson hinzu.