Wahrnehmung

In Gesichtern werden natürliche Barcodes gesehen

Britische Forscher haben neue Erkenntnisse über die menschliche Wahrnehmung gewonnen: Demnach erkennen wir die Mienen der Anderen anhand ihrer markanten horizontalen Linien – ähnlich wie bei einem Barcode. Die Entdeckung könnte die elektronische Gesichtserkennung revolutionieren.

Foto: journal of vision

„Du siehst aber schlecht aus heute?! Geht's dir nicht gut?“ Gesichter sind einzigartig in ihrer Fähigkeit, etwas über eine Person auszudrücken. Alter, Geschlecht oder Gemütszustand lassen sich auf einen Blick erkennen. Dieses Phänomen ist einmalig im Tierreich. Das mag daran liegen, dass es für soziale Lebewesen wie den Menschen besonders wichtig ist, ein Gesicht aus einer Szene heraus zu lokalisieren. Denn nur so sind soziale Interaktionen schnell möglich.


Während die Gesichtserkennung oder Wiedererkennung ein äußerst komplexer Prozess ist, scheint der Mechanismus, ein Gesicht überhaupt wahrzunehmen, relativ simpel. Steven Dakin vom Institut für Augenheilkunde der Universität London und sein Kollege Roger Watt vom Institut für Psychologie der Universität Stirling haben sich mit diesem Phänomen beschäftigt.


Im „Journal of Vision“ beschreiben sie, dass uns natürliche Barcodes helfen, Gesichter zu identifizieren. „Um die visuelle Verarbeitung von Bildern zu vereinfachen, teilt das menschliche Gehirn sie in zwei Abschnitte“, erklärt Dakin. „Erst Gesichter entdecken, dann Gesichter decodieren“, sagt er.


„Die erste Herausforderung besteht darin zu entscheiden, wo sich überhaupt ein Gesicht befindet.“ Diese erste Verarbeitung visueller Informationen beruht auf grundlegenden Mustern, wie zum Beispiel Linien. Ist erst einmal ein Gesicht geortet, beginnt das Gehirn mit der weitaus komplexeren Tätigkeit, ihm die Informationen zu entziehen, die die Identität der Person und ihre Stimmung vermitteln.


Bisher glaubten Forscher, dass grobe Maßstäbe die Gesichtserkennung einleiten. Aber niemand hat das bisher an konkreten Beispielen überprüft. Die beiden Wissenschaftler bearbeiteten für ihre Studie Fotos von Menschen mit einer speziellen Filtermethode, der sogenannten Fourier-Transformation. Sie sonderten jeweils unterschiedliche Informationsebenen aus Fotos heraus und entdeckten, dass man nur horizontale Informationen braucht, um ein Gesicht als solches zu erkennen. „Die freie Haut auf Stirn und Wangen scheint zu leuchten, während Augenbrauen, Augen und Lippen sowie die Schatten unter Augen und Nase matt und dunkel erscheinen“, sagt Dakin. Die Forscher vereinfachten diese Informationen bis hin zu schwarzen und weißen Streifen, die stark an einen Barcode erinnern.


Wurden andere Ebenen aus den Bildern herausgefiltert, konnten die sieben Testpersonen kaum entscheiden, was sie vor sich hatten.


Der im Supermarkt verwendete Barcode ist eine optoelektronisch lesbare Schrift aus verschieden breiten parallelen Linien und Lücken. Er ist, da eindimensional, viel einfacher lesbar und zu verarbeiten als zweidimensionale Codes, wie sie beispielsweise auf Online-Bahntickets vorkommen, bei elektronischen Briefmarken oder bei Zahlen und Buchstaben.


Dakin und Watt begutachteten verschiedene natürliche Bilder, darunter Blumen, Landschaften und eben menschliche Gesichter. Und sie erkannten, dass nur in Gesichtern alle nützlichen Informationen in horizontalen Streifen enthalten sind. „Diese Eigenschaft macht Gesichter sehr speziell. Kaum andere natürliche Dinge tragen diese Art von Code“, sagt Dakin. „Vermutlich erkennen auch Tiere so Gesichter, denn sie verarbeiten die meisten visuellen Reize ähnlich wie der Mensch."


Das Barcodemuster hat viele Vorzüge: Es ist leicht auch in unruhiger Umgebung zu erkennen, es kann schnell vom Gehirn erfasst werden und bleibt auch bei Veränderungen des Blickwinkels relativ konstant. Der Gesichtscode könnte sich im Laufe der Evolution entwickelt haben – immerhin erlaubt er uns, sehr schnell Beute und Feind zu unterscheiden.


Dakin hofft, mit seinen Erkenntnissen die elektronische Gesichtserkennung deutlich verbessern zu können. Für heutige Software zur Wiedererkennung von Menschen stellt das Herausfiltern von Gesichtern aus komplexen Szenen noch immer eine große Herausforderung dar. „Um diese Programme zu verfeinern, müssen wir uns die Biologie zum Vorbild nehmen. Wenn der Mensch schon nach barcodeähnlichen Bildern sucht, um Gesichter zu entdecken, dann sollte eine Software diese Fähigkeit nachahmen.“