Airwriting: Das Ende der Tipperei am Smartphone

Informatiker des Karlsruher Instituts für Technologie haben für ihre Arbeiten zu einer mobilen, gestenbasierenden Schnittstelle den “Google Faculty Research Award” bekommen. Mit “Airwriting” ist die Eingabe mittels dreidimensionales Schreiben mit dem Finger in der Luft möglich: Das Tippen auf Minitastaturen könnte damit der Vergangenheit angehören.

von Peter Marwan 0


Informatiker des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben eine Möglichkeit entwickelt, wie Nutzer mobiler Geräte Nachrichten anstatt über die Tastatur einzugeben, einfach in die Luft schreiben können. Dazu zeichnen an einem Handschuh befestigte Sensoren die Handbewegungen auf. Ein Computersystem erfasst die wesentlichen Signale und übersetzt sie in Texte.

Das klingt nicht nur gut, sondern hat auch schon der Prüfung durch ausgewiesene Experten standgehalten: Für die weitere Erforschung mobiler gestenbasierter Schnittstellen erhielten Diplom-Informatiker Christoph Amma und Professorin Tanja Schultz nun den mit 81.000 Dollar dotierten “Google Faculty Research Award”.

Airwriting: Aus Bewegungssignalen erkennt ein Computer in die Luft geschriebene Buchstaben. (Foto: Volker Steger).

Beim “Airwriting” erkennt ein Computer aus Bewegungssignalen in die Luft geschriebene Buchstaben (Foto: Volker Steger).

Das von Amma und Schultz entwickelte System bietet eine neue Schnittstelle für Anwendungen im Bereich Wearable Computing – in dem sich Google mit seinem Projekt Google Glass in letzter Zeit stark und medienwirksam engagiert. Es entschlüsselt die Schrift über Verfahren der Mustererkennung und bietet damit weitaus vielfältigere Möglichkeiten als Ansätze, die sich vor allem auf das Erkennen einzelner, bestimmten Kommandos zugeordneter Gesten konzentrierten.

“Informationstechnologie nutzen wir jederzeit und überall, derzeitige Eingabegeräte wie Smartphones erfordern bislang noch das manuelle Tippen auf virtuellen Minitastaturen und konzentrierte Aufmerksamkeit auf kleine Bildschirme. Dagegen ermöglichen Gesten neue, innovative Eingabeformen – insbesondere für mobile oder in die Kleidung integrierte Geräte. Die Interaktion fügt sich so-mit nahtlos in alltägliche Handlungen ein”, sagt Doktorand Christoph Amma, der das System am Cognitive Systems Lab (CSL) des KIT entwickelt hat.

Der Airwriting-Handschuh erlaubt es, in die Luft zu schreiben wie auf eine unsichtbare Tafel oder einen unsichtbaren Block. Ermöglicht wird das durch die Verwendung von Beschleunigungs- und Drehratensensoren – also Gyroskopen, wie sie auch in gängigen Smartphones verbaut sind. In diesem Fall werden sie jedoch an einem dünnen Handschuh befestigt. Der Vorteil zu Systemen, die mit Kameras arbeiten, ist laut Amma die geringe Größe sowie Mobilität und Robustheit der Sensoren.

Das System ist bereits schlau genug Schriftgesten und normale Handbewegungen zu unterscheiden: “Alle nicht schriftähnlichen Bewegungen, wenn ich also beispielsweise koche, Wäsche wasche oder jemandem zuwinke, ignoriert es. Das System kann auf diese Weise ständig im Hintergrund laufen, ohne jede Bewegung als Eingabe für den Computer zu interpretieren”, erklärt Amma.

Einen möglichen Einsatzbereich für sein System sieht der Informatiker künftig in sogenannten Mixed-Reality-Anwendungen: etwa in Brillen mit integrierten Miniaturbildschirmen, über die Nachrichten in das Sichtfeld des Nutzers eingeblendet werden. Kombiniere man ein solches System, woran nicht nur Google arbeitet, sondern das zum Beispiel Brother in Japan schon vertreibt und womit sich auch Olympus schon lange beschäftigt, mit der Möglichkeit, Kommandos und Texte durch Gesten einzugeben, sei es überhaupt nicht mehr notwendig, ein Gerät in der Hand zu halten.

Beim Airwriting ist für jeden Buchstaben des Alphabets ein statistisches Modell des charakteristischen Signalverlaufs hinterlegt. Individuelle Unterschiede in der Schrift lassen sich berücksichtigen. Derzeit erkennt das System in Großbuchstaben geschriebene ganze Sätze, die auf einem Vokabular von 8000 Wörtern basieren. “Dabei hat das System derzeit eine Fehlerrate von elf Prozent – passen wir das System an die individuelle Schreibweise seines Benutzers an, sinkt sie auf nur drei Prozent”, sagt Christoph Amma.

Die KIT-Wissenschaftler arbeiten derzeit daran, die Methoden zum Herausfiltern der Schrift zu verfeinern. Zudem wollen sie das Gesamtsystem kleiner machen, um Tragekomfort und Nutzerakzeptanz zu steigern. “Das wird mit handelsüblichen Bauteilen möglich sein. Denkbar wäre dann beispielsweise die Integration in ein unauffälliges Armband”, sagt Amma. Geplant sei zudem eine Integration des Systems in Smartphones, dann wäre beispielsweise zum Schreiben einer SMS weder das Armband noch die virtuelle Tastatur mehr notwendig.

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