Mask-Bot: Roboter erhält realistisches Gesicht durch Projektion

Mask-Bot soll einem Roboter ein realistisches Gesicht verleihen: Das Foto eines Gesichts wird von hinten in eine Maske projiziert. Eine Software animiert das Bild, so dass ein lebendiges Gesicht entsteht.

Artikel veröffentlicht am 8. November 2011, 17:01 Uhr, Werner Pluta

Mask-Bot: Texte vorlesen mit männlicher oder weiblicher Stimme (Bild: Uli Benz/TU München)

Das Gesicht eines Roboters zu gestalten, ist eine schwierige Angelegenheit. Das Gesicht sollte nicht zu technisch aussehen. Es darf aber auch nicht zu menschlich aussehen, da es dann eher abstoßend wirkt. Möglicherweise haben Wissenschaftler der Technischen Universität (TU) in München und des National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) im japanischen Tsukuba eine Lösung gefunden: Der von ihnen entwickelte Mask-Bot zeigt ein menschliches Gesicht.

Maske und Beamer

Der Mask-Bot besteht aus einer transparenten Kunststoffmaske eines menschlichen Gesichts, auf deren Rückseite sich ein Beamer befindet. Dieser projiziert von hinten ein menschliches Gesicht passgenau in die Maske. So entstehe ein realistischer Eindruck des Gesichts auch noch von der Seite, erklären die Wissenschaftler. Die Entwicklung werde "die Art und Weise prägen, wie wir Menschen in Zukunft mit Robotern kommunizieren", sagt Gordon Cheng, der das Institut für Kognitive Systeme an der TU München leitet.

Damit das Bild auch bei Tageslicht gut zu erkennen ist, setzen die Wissenschaftler einen sehr starken Beamer ein. Zusätzlich ist die Maske von innen mit einer Substanz beschichtet, die dafür sorgt, dass das Bild hell genug leuchtet. Da der Beamer nur 12 Zentimeter hinter der Maske sitzt, wird eine Fischaugenlinse eingesetzt, damit das Bild in die Maske passt.

Realistische Telekonferenz

Eine mögliche Anwendung für das Robotergesicht sind Telekonferenzen: "Mask-Bot kann dabei das bislang übliche Monitorbild einer Person durch eine echte Nachbildung ersetzen, die mit am Tisch sitzt und genauso aussieht und spricht", sagt Takaaki Kuratate. "Neben der Verwendung in Videokonferenzen könnten solche Systeme bald Gesprächspartner für ältere Menschen sein, wenn sie alleine Zeit verbringen müssen."

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Aug' in Aug' mit dem Mask-Bot: Takaaki Kuratate, der die Animationssoftware entwickelt hat (Foto: Uli Benz/TU München)

Dazu wird allerdings in die Maske kein Videostream projiziert. Ein Bild reicht als Vorlage aus. Eine von Kuratate entwickelte Software, die Talking Head Animation Engine, macht aus dem statisches Bild ein bewegtes. Dazu wurde zunächst das Mienenspiel mit Kameras aufgezeichnet.

Merkmale aus Gesichtsausdrücken

Danach hat die Software die Gesichtsausdrücke herausgefiltert, die zu einem bestimmten Laut passen. Aus jedem Gesichtsausdruck wurden anschließend Merkmale extrahiert, mit deren Hilfe die Software die Ausdrücke auf einem anderen Gesicht reproduzieren kann. Eine Emotion Synthesis Software zaubert zudem ein Lächeln oder einen anderen emotionalen Ausdruck auf das animierte Gesicht.

Der Mask-Bot kann allerdings nicht nur das Bild eines Gesprächspartners animiert darstellen. Er gibt dank Sprachsynthese auch geschriebene Texte aus. Derzeit beherrscht er Englisch und Japanisch. Deutsch soll in Kürze folgen. Die Stimme kann dabei weiblich oder männlich sein.

Künstliche Haut und Motoren

Vorteil des Mask-Bots gegenüber anderen Robotern mit animierten Gesichtern, wie etwa der Einstein, den der US-Robotiker David Hanson geschaffen hat, oder die robotischen Porträts des Japaners Hiroshi Ishiguro, ist der deutlich geringere Aufwand: Jene bestehen aus einem Gesicht aus Kunststoff, der von kleinen Motoren zu Gesichtsausdrücken verformt wird. Dem Mask-Bot hingegen reichen Maske, Projektor und Computersteuerung.

Dadurch kann die Mimik nicht nur schneller nachgebildet werden - das System sei auch deutlich günstiger: Knapp 3.000 Euro habe der erste Prototyp gekostet, erklären die Entwickler. Der Nachfolger Mask-Bot 2, der das Gesicht eines mobilen Roboters bilden wird, soll nur noch rund 400 Euro kosten.