Airwriting: Schrifteingabe ohne Unterlage und Stift

Luftschreiben statt Luftgitarre: Karlsruher Forscher haben ein Eingabesystem für mobile Geräte entwickelt, das ohne Tastatur auskommt.

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Airwriting: Erkennung auf Wortebene
Airwriting: Erkennung auf Wortebene (Bild: Werner Pluta/Golem.de)

Marcus Georgi braucht keinen Stift und kein Papier zum Schreiben: Er schreibt Buchstaben in die Luft. Auf dem Bildschirm beginnen Linien eines Diagramms, die eben noch ruhig waren, zu zucken. Darüber erscheinen Buchstabenfolgen, Wörter, mehr oder weniger sinnvolle, bis am Ende "airwriting at cebit" auf dem Monitor zu lesen ist (Halle 9, Stand G33).

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Airwriting ist eine Schrifterkennungstechnik, die Georgi und seine Kollegen vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelt haben. Der Schreiber trägt ein Armband mit einer Verdickung, in der Beschleunigungssensoren und Kreiselinstrumente untergebracht sind, die die Handbewegungen erkennen. Außerdem sind darin ein Bluetooth-Chip und ein Akku.

Schwebende Großbuchstaben

Geschrieben wird in Großbuchstaben und auf der Stelle, also übereinander. Schreibt Georgi in seine Hand oder in die Luft, erfassen die Sensoren die Bewegungen und übertragen diese auf einen Computer, wo die Eingaben ausgewertet werden. Dabei handelt es sich um Mustererkennung: Die Software erfasst die charakteristischen Kurven, die einen Buchstaben ausmachen.

  • Airwriting: Großbuchstaben werden übereinander in die Hand oder in die Luft geschrieben. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • Sensoren erkennen die Bewegungen und werten sie aus. Die Aktivität ist im Diagramm sichtbar. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • Wird die Hand still gehalten, verzeichnet das System keine Aktivität. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • Das Armband mit den Sensoren - Beschleunigungssensoren und Kreiselinstrumente. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
  • Dem ersten Prototypen fehlte es noch etwas an Eleganz. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)
Airwriting: Großbuchstaben werden übereinander in die Hand oder in die Luft geschrieben. (Foto: Werner Pluta/Golem.de)

Ausgewertet werden allerdings nicht die Buchstaben einzeln. Die Erkennung erfolge auf Wortebene, erklärt Georgi. Das System analysiere die Signale und suche im Wörterbuch nach den wahrscheinlichsten Wortfolgen. Es würden parallel alle Hypothesen durchforstet und die auf dem Bildschirm erscheine die naheliegendste. Daher könne es sein, dass zunächst andere Worte auf dem Bildschirm erschienen als die intendierten.

Englische Vokabeln

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Das System beherrsche derzeit 8.000 englische Vokabeln. Es sei aber möglich, sagt Georgi, jede Sprache, die das lateinische Alphabet nutze, damit zu schreiben. Allerdings müssten dann für bestimmte Zeichen, etwa deutsche Umlaute oder französische Buchstaben mit Accent, Kodierungen gefunden werden.

Die Wörter wurden von rund 30 Probanden eingeschrieben. Daraus wurde ein generalisiertes Modell für die Charakteristik der einzelnen Buchstaben erstellt, wobei das System auch erfasste, wie häufig bestimmte Buchstaben vorkommen.

Allgemeine Fehlerrate von 11 Prozent

Selbst als George fertig ist mit Schreiben, arbeitet das System noch. Die Anzeige wechselt noch einige Male, bevor schließlich die geschriebene Wortfolge auf dem Bildschirm zu sehen ist. Zugegeben: Er schreibt einige Male, bevor die richtigen Worte erkannt werden. Die Fehlerrate, sagt er, betrage 11 Prozent - also etwa jedes zehnte Wort wird falsch erkannt. Werde das System aber auf eine bestimmte Person angelernt, sinke sie auf 3 Prozent.

Das Armband stammt von dem britischen Unternehmen Axivity. Es basiert auf handelsüblicher Hardware. Einen ersten, weniger eleganten Prototyp hatten die Karlsruher selbst gebaut.

Eingabe ohne Gerät

Gedacht ist Airwriting als Eingabe für mobile Geräte oder Wearables wie die Datenbrille Google Glass. Der Nutzer kann eine kurze Eingabe mit der Hand machen, ohne dafür das Gerät anzufassen. Die Auswertung erfolgt derzeit allerdings noch auf einem externen Rechner. Möglicherweise lasse sich das System aber so optimieren, dass es zukünftig auch auf einem Smartphone laufe, sagt Georgi.

Der aktuelle Forschungsprototyp funktioniere zwar, allerdings könne die Genauigkeit verbessert werden. Auch eine Korrekturfunktion wäre praktisch: Wird derzeit ein Wort oder eine Wortfolge falsch erkannt, muss Georgi sie neu eingeben. Serienreif könnte Airwriting in ein bis zwei Jahren sein.

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