Missing Link: Digitale Polizei – in München steht ein Holodeck
Seit 2013 arbeitet das LKA München mit Virtual Reality. Der zuständige Experte träumt von einem richtigen "Holodeck". Das steht jetzt in der Maxvorstadt.
Das Holodeck in München.
(Bild: LKA Bayern)
Bei Star Trek war es noch Science Fiction: das Holodeck, der Raum, in dem man virtuelle Welten simulieren konnte, und zwar sichtbar, hörbar und fühlbar. In der Wirklichkeit ist man noch nicht ganz so weit, aber das Landeskriminalamt Bayern gibt sich alle Mühe: Das Ergebnis wirkt so echt, dass sich einmal ein Besucher auf dem "Holodeck" gegen ein virtuelles Auto lehnte und prompt ins Leere stürzte.
Das bayerische Holodeck ist einzigartig in Deutschland. "Wir sind das Landeskriminalamt, das die größte Erfahrung im VR-Bereich hat", sagt Ralf Breker, der im Kriminaltechnischen Institut des LKA das Sachgebiet Forensische Medientechnik leitet. "Wir arbeiten tatsächlich schon seit dem Jahr 2013 mit virtueller Realität, damals mit den ersten Entwickler-Kits. Und seit 2014 setzen wir diese Technik in Ermittlungsansätzen und kriminaltechnisch ein." Im Dezember 2016 ließ Breker sich von der FAZ zitieren: "Ich möchte ein Holodeck im LKA bauen". Jetzt hat er es.
Die Anschaffungskosten lagen bei rund 670.000 Euro, finanziert wurde es aus Sondermitteln, die das Bayerische Staatsministerium des Innern dem LKA zusätzlich zum Budget zugewiesen hat. Brekers Team setzt das Holodeck seit etwa eineinhalb Jahren "bei ausgewählten Fällen ein, also auch schon während der letzten Entwicklungsphasen", sagt er. Insgesamt seien es bisher etwa "20 bis 30" Fälle, unter anderem das Zugunglück in Burgrain bei Garmisch-Partenkirchen im Juni 2022: "Seit Fertigstellung und Release wird eigentlich jeder Tatort, den wir aufgenommen haben, Holodeck-kompatibel gemacht."
Virtual Reality in der Maxvorstadt
Breker und sein Mitarbeiter Dominic Franz führen das Deck beim LKA in München-Maxvorstadt vor. Das Holodeck ist ein etwa 70 Quadratmeter großer Saal mit abgedunkelten Fenstern. Etwa vier Fünftel des Saales stehen leer, das ist der Anwenderbereich. Oben an der Wand verlaufen Schienen, an denen Kameras angebracht sind. Der kleinere Teil des Saales ist der Zuschauerbereich: Ein langer Tisch, Stühle, auf dem Tisch fünf oder sechs verkabelte VR-Brillen. Am Rand des Zuschauerbereiches ein Computer mit zwei Monitoren, dahinter der Server, über der Tür eine Klimaanlage.
(Bild: LKA Bayern)
Im Holodeck entsteht der "digitale Zwilling" eines Tatorts. Breker und Franz zeigen das an einem realen Fall: Ende November 2021 hatte ein Mann einen anderen Mann an der Münchner Haltestelle Stachus zum Gleis gezerrt und ihn vor die einfahrende S-Bahn gestoßen. Das Opfer reagierte blitzschnell: Er stieß sich etwas ab und hechtete unter die gegenüberliegende Bahnsteigkante. Dort befindet sich eine kleine Nische, die Schutz bot. Dennoch wurde der Mann schwer verletzt.
Digitale Tatortaufnahme
Danach hat die Polizei nicht nur wie üblich Zeugen befragt, sondern zwei Fachleute nahmen den Tatort auch digital auf: Ein Vermesser mit einem terrestrischen LED-Laserscanner scannte die Haltestelle ein. Die Reichweite des Scanners liegt bei 300 Metern, seine Auflösung bei 40 Millionen Messpunkten in 3,5 Minuten, und er ist auch nachts einsetzbar. Das Einscannen dauert je nach Tatort sechs bis acht Stunden. Bei einer kleinen, vollgestellten Wohnung eher mehr, weil der Vermesser da "Schatten" vermeiden muss. Außerdem macht ein Fotograf fotogrammetrische Aufnahmen. Zusätzlich bekam die Polizei von der Deutschen Bahn die Überwachungsvideos – das ist aber nicht bei jedem Tatort möglich. Aus all diesen Daten entstand die Rekonstruktion in 3D. Diese kann man auch in 2D auf dem Monitor betrachten.
Im Münchner Holodeck setzen wir eine VR-Brille vom Typ HTC Focus 3 auf. Mit den Brillen haben wir eine vertikal/horizontale Sicht von 360 Grad in 4K-Auflösung. Und plötzlich stehen wir mitten in der VR-Rekonstruktion der Haltestelle. Wir sehen die Säulen, den Boden, den Bahnsteig, die Nische, die Schienen; wir können uns ungehindert in der gesamten "Haltestelle" bewegen. Wir schauen zu, wie die S-Bahn einfährt und der Mann vor die S-Bahn gestoßen wird.
Ermittlungsarbeit auf der Unreal Engine
(Bild: LKA Bayern)
Die Münchner programmieren das Holodeck auf der Unreal Engine. "Wir arbeiten nicht mit Punktwolken, sondern mit Polygonmodellen", erklärt Breker, und "zusätzlich zu den Laserscans machen wir zwei- bis dreitausend Fotos. Diese werden auf das Polygonmodell projiziert. So entsteht ein fotorealistisches 3D-Modell, millimetergenau, ein sogenannter digitaler Zwilling." Dies sei ein ganz entscheidender Punkt, wenn man mit VR arbeiten wolle: "Der Benefit von Virtueller Realität ist Immersion, dieses Eintauchen in die Szene." Dies erzeuge man nur mit einem realistischen 3D-Modell, und dies wiederum nur mit einem Polygonmodell, auf das man hochaufgelöste Texturen projiziere: "Da sehe ich dann wirklich jeden Blutstropfen. Da kann ich mich auf den Boden knien und sehe auch dort alles gestochen scharf." Das sei für die Polizeiarbeit sehr wichtig: "Nicht nur eine genaue, gerichtsverwertbare Topographie, sondern auch hochaufgelöste Texturen, damit wir Spuren erkennen können."
Solch eine Rekonstruktion beinhaltet zusätzlich zu Ort und Geschehen der Tat weitere Einzelheiten, die Breker und sein Team auch noch in die fertige Rekonstruktion hineinarbeiten können – etwa die Standorte von Zeugen. Die kannte man aus dem Überwachungsvideo, und Dominic Franz lässt nun einen Dummy entstehen. Franz schiebt ihn ein wenig hin und her und dreht ihn so lange, bis er so steht wie einer der Zeugen. Dann lässt er vor ihm in Augenhöhe eine lachsfarbene Fläche entstehen: seinen Sichtkegel, also das, was er von seinem Standpunkt aus im Blickfeld hatte. Nun können wir nachvollziehen, was der Zeuge sehen konnte und was nicht: Eine Säule etwa stoppt das Sichtfeld, dahinter fehlt die farbige Fläche.
"Virtuelles Arbeitsumfeld"
Das Deck ist ein Mehrbenutzersystem, bis zu 100 Menschen können gleichzeitig teilnehmen und miteinander kommunizieren, Daten austauschen und so weiter. Auf dem Holodeck gibt es verschiedene Nutzer und Rollen. Der Saal ist unterteilt in den großen Anwender- und den kleinen Zuschauerbereich. Im Anwenderbereich wird mit kabellosen Brillen und Streaming gearbeitet, im Zuschauerbereich mit verkabelten Brillen.
(Bild: LKA Bayern)
"Das Holodeck ist tatsächlich ein neues virtuelles Arbeitsumfeld, es geht in die Richtung einer virtuellen Plattform, die wir hier für die bayerische Polizei entwickeln", sagt Breker. "Leute können sich mit dem Handy einloggen oder mit einem Desktop-PC, wir sind von den Endgeräten her völlig flexibel. Wir sind nicht auf das Fotodeck beschränkt, sondern letztendlich haben wir eine Multi-User-Software, die zukünftig insbesondere bei der Spurensicherung und bei den Ermittlern laufen und ermöglichen soll, dass die Ermittler miteinander am Ort und am virtuellen Tatort arbeiten können."
Der Anwender bewegt sich in der Szene als Avatar seiner selbst, so dass er auch von zugeschalteten Zuschauern gesehen werden kann. Wie die Stuttgarter haben auch die Münchner einen Körperscanner. Er ist mit 70 Kameras ausgestattet, die mit einem einzigen Mausklick gleichzeitig ausgelöst werden und 70 Einzelbilder erzeugen. "Wir verarbeiten die Mesh-Daten zu einem Avatar", erklärt Breker. Der Avatar soll sich bewegen wie sein Mensch, also bekommt er ein virtuelles Skelett, ein "Rig". Dafür schnallt sein Mensch "Cluster" an Kopf, Rücken, Hände und Füße, und die 16 präzisen Infrarot-Messkameras (kalibriert, 4D-Messsystem plus Zeit) an den Schienen unter der Decke tracken diese Cluster und bestimmen ihre Position im Raum. Bewegt sich nun der Mensch, bewegt sich genauso sein Avatar.
Mittels Eyetracking erfasst das System die Bewegung von Augenlidern und Pupillen, auch die Mimik des Menschen wird auf den Avatar übertragen. Die Avatare könnten sogar miteinander sprechen, denn die Teilnehmer sind über Voice Chat miteinander verbunden. "Theoretisch können wir, wenn wir das im Intranet oder im Internet laufen lassen, uns von überall auf der Welt zuschalten, einander zuhören, Gegenstände übergeben, emotionale Regungen sehen: alles", sagt Breker. Der Sinn der Sache? "Soziale Präsenz!"
"In der Anwenderrolle steht dem Anwender die ganze Funktionspalette an Werkzeugen zur Verfügung", sagt Breker: "Wir haben nicht nur ein Visualisierungstool zur Tatortkonservierung, sondern das Ganze ist ein neues, virtuelles, Arbeitsumfeld. Ich habe massenhaft Tools, Messtools, Animationstools, die ich hier als Anwender einsetzen kann.
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Hände in Blau
In der Rolle eines Zuschauers setzen wir uns auf einen Stuhl, setzen eine verkabelte VR-Brille auf und nehmen von da aus an der Szene teil. "Wichtig ist hier natürlich, dass der Zuschauer nicht komplett passiv ist. Das heißt, wir verwenden Hand-Tracking", sagt Breker. Unsere VR-Brille trackt unsere Hände mit einem Lead Motion Tracker, und wir sehen unsere echten Hände plötzlich in VR: blau und durchscheinend, wir sehen jede Fingerbewegung. Außerdem erscheint vor unseren Augen ein Display, das wir mit unseren virtuellen Händen nun bedienen können. Über dieses Display können wir uns in verschiedene Kamerapositionen hineinversetzen, die der Anwender vorher festgelegt hat. Je nach Fall und Tatort vielleicht die "1" für die Perspektive aus einem fahrenden Auto hinaus, die "2" für die Sicht eines Zeugen aus einem Fenster und so weiter. Oder der Anwender scannt ein Asservat ein, das er in der VR den Zuschauern übergibt, die es dann in ihren virtuellen Händen bewegen und anschauen können; außerdem können sie davon Screenshots oder Videos aufnehmen, oder auch eine Audiodatei, wenn sie sich Notizen machen wollen.
Eine weitere Rolle ist die des Moderators, die notwendig ist, weil die Zuschauer nicht komplett passiv sind. Der Anwender mit der Moderatorenrolle führt die Zuschauer mit einer Reihe spezieller Tools. So etwa kann er ihre Avatare hinter sich versammeln oder sie in einen anderen Tatortbereich lenken, etwa um sie auf einen besonderen Spurenkomplex aufmerksam zu machen, oder, zum Beispiel am Stachus, ihnen eine bestimmte Perspektive zu zeigen. "Das ist ein sehr wichtig, so eine Rolle kann beispielsweise ein Staatsanwalt, ein Ermittler oder ein Spurensicherer einnehmen", sagt Breker. "Der Zuschauermodus gewährleistet auch dem technischen Laien den vollen Zugang zur Szene. Im Laufe der Jahre haben wir gemerkt, wir brauchen einen Bereich, in dem Steuerung sehr einfach ist, und durch den Moderator werden die Zuschauer noch mehr unterstützt."
Nutzen für die Ermittlung und den Prozess
(Bild: LKA Bayern)
Eine virtuelle Rekonstruktion hat für die Polizeiarbeit einen deutlichen Mehrwert, ist Breker überzeugt: erstens durch die Vereinfachung des Teamworks und zweitens durch den Immersionseffekt. Das Teamwork soll Erkenntnisse fördern. "Durch unsere Avatare, diese superrealistischen digitalen Kopien der Anwender, schaffen wir in der virtuellen Welt schon mal eine personifizierte Präsenz", sagt Breker. "Und durch die Erweiterung der klassischen digitalen Kommunikationskanäle durch Trackingtechnologien um die Körpersprache entsteht eine wirkliche soziale Präsenz der Teilnehmer." Und diese stelle einen "enormen Mehrwert" her, hinsichtlich der Kommunikation von Polizeibeamten untereinander, aber auch hinsichtlich der Befragung von Tatverdächtigen bzw. Zeugen in der virtuellen Realität. Bei einem Verhör etwa hocke in der Realität niemand starr vor dem Polizisten. Sondern dieser nehme sehr viele Informationen aus der Körpersprache des Verdächtigen oder des Zeugen auf. Dies sei dank der Trackingtechnologien auch bei einem Avatar möglich. "Und deshalb sagen wir auch: Die Zukunft von virtueller Realität geht genau in so eine Richtung. Da gibt uns natürlich auch die Entwicklung der Big Techs recht. Und ich denke, in fünf bis zehn Jahren wird das Standard sein."
Zweitens soll das Teamwork Erkenntnisse durch die Zusammenarbeit als solche fördern. Die Kompatibilität ist nicht auf das Holodeck beschränkt, sondern die bis zu 100 Teilnehmer sollen gleichzeitig und ortsunabhängig miteinander interagieren, kommunizieren und Daten austauschen können, und das auch ohne VR Headset, einfach mit dem PC oder einem mobilen Endgerät.
Digitaler Werkzeugkasten
Drittens gibt es einen regelrechten "Werkzeugkasten" mit zahlreichen Auswahlmöglichkeiten an Medien- und Messtools und Animationen; dazu kommt eine ständig erweiterbare Objektdatenbank. "Wir können jeden beliebigen Sonnenstand aus der Vergangenheit ganz exakt nachstellen, dafür brauchen wir nur die Nordausrichtung des 3D-Modells, Datum und Uhrzeit, Längen- und Breitengrad, und dann können wir physikalisch korrekt den Sonnenstand nachstellen", erklärt Breker. "Das kann beispielsweise interessant sein, wenn es darum geht, ob ein Zeuge geblendet war oder nicht." Die einzelnen Anwendungen sollen die Ermittlungen unterstützen.
Mit dem Messtool kann man Strecken, Flächen, Volumen oder Winkel messen, oder eben auch das Sichtfeld messen und darstellen– dieses könne das Ganze nämlich entscheidend beeinflussen. "Ich habe die Möglichkeit, ganz bestimmte Perspektiven einzunehmen, und durch diese Möglichkeit können wir die eine oder andere Schlussfolgerung ziehen", sagt Breker. So hat er – in einem anderen Fall – erlebt, dass die Rekonstruktion den Prozess entscheidend beeinflusst hat: Ein Zeuge behauptete, etwas gesehen zu haben, was er eigentlich nicht hätte sehen können, weil er zu klein war. Aber die Rekonstruktion zeigte: Der Zeuge hatte auf einer kleinen Anhöhe gestanden. Und diese zehn Zentimeter hatten eben sein Sichtfeld vergrößert.
Ein "Nebenprodukt: Man braucht hin und wieder einen Plan, auch heutzutage noch, und den kann man ganz schnell hier erzeugen, dann ziehe ich einfach ein Renderfenster um diesen erzeugten Plan herum auf und speichere ihn ab", im orthographischen Modus (verzerrungsfrei im Gegensatz zum perspektivischen Modus): Der Maßstab wird automatisch mitberechnet.
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Derartige Dateien und zukünftig auch digitale Tatort-Befundberichte sollen lagegetreu in der VR eingebaut werden können. Eine enorme Arbeitserleichterung, wenn man Breker zuhört: "Ich bin selber Sachverständiger und sehe dann die großen Akten am Richtertisch mit 500 oder 600 Fotos, oft auch Detailfotos – und immer wieder die Frage, wo ein Foto denn aufgenommen wurde. Und wir hier können lagegetreu sämtliche Bilder einfügen, außerdem haben wir eine Filterfunktion, sodass wir uns beispielsweise nur Schuhspuren oder nur daktyloskopische Spuren [Fingerabdrücke] anzeigen lassen können."
Auf der anderen Seite soll der Immersionseffekt ein Geschehen besser nachvollziehbar machen können, erklärt Breker: "Speziell in diesem Fall: Was wäre gewesen, wenn der Täter das Opfer 0,2 Sekunden später gestoßen hätte? Wie man sich denken kann, hätte das zu einem Frontalaufprall geführt. So etwas können wir natürlich auch zeigen, indem wir das Ganze verzögern. Das sind wichtige Fragestellungen. Und deshalb konstruiert man dann sowas."
Was machen andere Polizeibehörden?
Die Bayern sind bundesweit das erste LKA mit einem Holodeck, und die Baden-Württemberger mit einer CAVE. Allerdings, das zeigt eine kleine Umfrage, arbeiten inzwischen auch die meisten anderen Polizeien auf die eine oder andere Art mit 3D zur Tatortvisualisierung und -rekonstruktion, viele Landeskriminalämter nutzen 3D-Laserscanner und Fotogrammetrie zur Tatortvermessung, einige setzen noch mehr VR-Technik ein, etwa Niedersachsen, Saarland, Sachsen, Brandenburg, Sachsen-Anhalt und Hamburg.
Möglicherweise ziehen bald andere Behörden nach. So preist das Fraunhofer IIS das eigene Holodeck für ganz unterschiedliche Bereiche an, von Logistik (Abläufe optimieren) bis Training und Sicherheit (virtuelle Katastrophenszenarien für Militär, Feuerwehr, Rettungsdienst).
Als erstes könnten die Bayern (ebenso wie die Stuttgarter mit ihrer CAVE) demnächst Konkurrenz in Nordrhein-Westfalen erwachsen: Beim dortigen LKA soll ein forensisches VR-Labor entstehen. Neben einer VR-Cave (wie im LKA BW) ist auch die Fallaufarbeitung und -rekonstruktion mittels einer digitalen 'Engine' und Präsentation über VR-Brillen (wie im "Holodeck" des Bayerischen LKA) geplant. Die erforderlichen Haushaltsmittel seien im Kriminaltechnischen Institut des LKA NRW vorhanden und der Beschaffungsprozess bereits eingeleitet. Man darf gespannt darauf sein, was die Zukunft an virtuellen Tatort-Rekonstruktionen bringt.
(vbr)