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MotionDSP: Die zunehmende Bedeutung von Grafikprozessoren für das Militär

Das Unternehmen MotionDSP mit Sitz in Silicon Valley entwickelt fortschrittliche Software für Echtzeit-Videoverarbeitung und Analysen, um zivilen und militärischen Beobachtern einen besseren Überblick zu verschaffen und Menschenleben zu retten. Zu den Kunden von MotionDSP zählen die US Air Force, die US Navy und die Geheimdienste der USA sowie zivile Behörden. Die führende Lösung von MotionDSP ist Ikena ISR, eine Software zur Bildverarbeitung in Echtzeit für FMV- (Full Motion Video) und WAMI-Videos (Wide Area Motion Imagery). Dank „Ein-Klick-Optimierung“ werden die Videoqualität und fortschrittliche Echtzeit-Analysefunktionen verbessert. Bei ihrer Arbeit mit FMV-Aufnahmen verwenden die Beobachter Ikena ISR für die Optimierung und Auswertung von Echtzeit-Videofeeds. So können die Bodentruppen mit besseren Informationen versorgt werden.

Die Herausforderung


Das US-Verteidigungsministerium hat ein großes Problem mit enormen Datenmengen. Jeden Monat werden in Afghanistan und andernorts mehr als 10.000 Stunden Videomaterial aus der Luftüberwachung aufgenommen. Ein Großteil wird mithilfe der unbemannten Predator-Drohnen erstellt, die die US-Luftwaffe täglich in mehr als 56 Combat Air Patrols (CAPs) in die Luft schickt.

Um diese FMV-Feeds in verwertbare Daten zu verwandeln, sind mehr Arbeitskräfte vonnöten, als derzeit verfügbar sind. Eine Studie der RAND Corporation hat kürzlich sogar prognostiziert, dass die US-Luftwaffe im Jahr 2015 bis zu 117.000 Mitarbeiter nur für die Auswertung ihrer FMV-Aufnahmen brauchen wird.

Hinzu kommen Schwierigkeiten aufgrund schlechter Sichtverhältnisse (Dunkelheit, Rauch oder Nebel) und Artefakte aufgrund der Übertragung der FMV-Daten über große Entfernungen, die die Videoqualität deutlich beeinträchtigen.

Die Beschränkungen von CPU-basierten Computersystemen verhindern den Einsatz von Videoverarbeitung in Echtzeit mit den rechenintensiven Algorithmen von MotionDSP. Daher ist das Militär oft auf unvollständige, veraltete oder unpräzise Daten angewiesen, die den Erfolg wichtiger Missionen gefährden.

Die Lösung


Ikena ISR läuft auf Windows-basierten Standard-Workstations und Servern mit NVIDIA-Tesla-Grafikprozessoren und kann die Qualität von FMV- oder WAMI-Videoquellen in Echtzeit optimieren.

Ikena ISR verwendet eine Sammlung fortschrittlicher Algorithmen für die automatische und dynamische Verbesserung der Qualität von Videomaterial, das durch bemannte sowie unbemannte Luftaufklärungssysteme bereitgestellt wird. So rekonstruiert zum Beispiel der durch MotionDSP patentierte „Super-Resolution“-Algorithmus Videos und Wide-Area-Aufnahmen mithilfe der besten Daten aus Dutzenden von Videoframes und Bildern. Das Ergebnis weist so eine bessere Auflösung und deutlich geringeres Rauschen auf.

Die Videoqualität kann um ein bis zwei Video-NIIRS (Standardeinheit zur Bewertung der Bildqualität) gesteigert werden, so dass die Beobachter unterscheiden können, ob eine abgebildete Person beispielsweise eine Schaufel oder ein Gewehr hält.

Ikena ISR behebt außerdem das Problem der enormen Datenmengen, indem die Software auf mehrere Grafikprozessoren skaliert werden kann. Damit lässt sich die fortschrittlichen Videoanalyse-Technologien auf umfangreiche Cloud-basierte Datensätze anwenden. Die Beobachter brauchen weniger Zeit für die Verarbeitung der Videodaten und können sich besser auf die Auswertung und die Bereitstellung der Ergebnisse konzentrieren.

Tesla Grafikprozessoren ermöglichen den Echtzeit-Betrieb von Ikena ISR mit Standard- und HD-Videofeeds. Auch die Skalierung der Software für die Multichannel-Verarbeitung kann damit umgesetzt werden. Tesla Grafikprozessoren ermöglichen die Verarbeitung von Live-Videos in Echtzeit mit sehr geringer Latenz und sorgen dank FMV-Systemen für eine bessere Videoqualität allen Anwendungsbereichen. Außerdem können mehrere FMV-Kanäle auf einem einzigen Grafikprozessor verarbeitet werden. So lässt sich Ikena ISR für Systeme mit mehreren FMV-Kanälen skaliert und bedarf keiner Server-Farm auf CPU-Basis.

Die Auswirkungen


FMV-Analysten benötigen Tools für die Echtzeit-Optimierung und Verarbeitung von FMV-Feeds, um den Truppen aktuelle und hochwertige Informationen zu liefern. NVIDIA-Grafikprozessoren ermöglichen MotionDSP die Bereitstellung einer fortschrittlichen Lösung für die Videooptimierung und Analyse, die leicht in existierende FMV-Systeme integrierbar ist und die Produktivität der Beobachter angesichts umfangreicher Videodatenmengen erheblich steigert.