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Um den wachsenden Anforderungen an die Automobilindustrie gerecht zu werden, reduzieren Automobilhersteller stetig die Fertigungstiefe und verlagern wertschöpfende Anteile zunehmend auf die Zulieferer. Dies macht es erforderlich, dass Unternehmen enger zusammenarbeiten und fördert die Entstehung komplexer Logistiknetzwerke.
Um den damit einhergehenden Anforderungen an den Informationsaustausch zu begegnen, wurde 2009 das Projekt RFID-based Automotive Network (RAN) ins Leben gerufen. Die Initiative hat sich zum Ziel gesetzt, eine standardisierte Architektur für eine effiziente Materialflusssteuerung entlang der gesamtem Supply Chain zu schaffen. Kernkomponente dieser Architektur ist der Infobroker, eine Informationseinheit, die über Auto-ID-Technologie erfasste Daten aus dem Materialfluss automatisiert an Teilnehmer der Supply Chain kommuniziert. Die Abschlussarbeit beschäftigt sich in Kooperation mit der IBS AG, einem Softwareunternehmen und Konsortialpartner im Projekt, mit einem Teilbereich des Austausches von Warendaten.
Zunächst werden theoretische Grundlagen geschaffen, indem auf Merkmale einer Supply Chain eingegangen und anschließend Standardisierungsbestrebungen beschrieben werden. Um den Bezug zum Projekt herstellen zu können, wird im Supply Chain Kapitel näher auf die Automobilindustrie und Trends in diesem Sektor eingegangen. Im Bereich der Standardisierung werden Standards im elektronischen Datenaustausch vertiefend dargestellt, um auch hier eine Überleitung zum Infobroker-Konzept zu schaffen. Im Analyseteil werden zu Beginn Projekte mit ähnlicher Problemstellung wie bei RAN vorgestellt und durch die Beschreibung von Gemeinsamkeiten und Unterschieden ein Bezug hergestellt. Daraufhin werden anhand von Projektdokumenten Anforderungen an das System beschrieben und mehrere Modelle zur Problemstellung entworfen. Mit Rich Pictures werden die IST-Problematik und der SOLL-Zustand zunächst beschrieben. Darauf aufbauend wird der Fluss von Warendaten zwischen zwei Unternehmen veranschaulicht und die Funktion des Infobrokers beim Informationsaustausch verdeutlicht. Ziel ist die Schaffung eines Verständnisses für die Herausforderungen des Projektes und wie die vorgeschlagenen Konzepte der RAN-Initiative zur Optimierung einer Automotive Supply Chain beitragen können.
Im Vergleich zu herkömmlicher Computergrafik (perspektivische Projektion) bietet Raytracing entscheidende Vorteile, die hauptsächlich in der vergleichsweise hohen physikalischen Korrektheit der Methode begründet sind. Die Schwächen liegen hingegen im immensen Rechenaufwand.
Ein Raytracer ist vergleichsweise so rechenintensiv, weil für jeden Pixel mindestens ein Strahl verschickt werden muss. Dieser muss gegen alle Objekte im Raum geschnitten werden. Hinzu kommen noch die Strahlen, die entstehen, wenn Strahlen an Objekten reflektiert werden (Rekursion). Um diesen Rechenaufwand zu verkleinern und zusätzlich ein besseres Bild zu erzeugen, soll der adaptive Sampler den Raytracer unterstützen. Der adaptive Sampler soll während des Rendervorgangs den progressiven Fortschritt in der Bildgenerierung beobachten und Pixel von der weiteren Berechnung ausschließen, für die sich ein zusätzliches Verschießen von Strahlen nicht mehr lohnt.
Anders als der rein progressive Raytracer hört der adaptive Sampler mit dem Konvergieren des Bildes auf zu rechnen. Der adaptive Sampler soll so dafür sorgen, dass schneller ein besseres Bild erzeugt wird und somit die Performanz gesteigert wird. Insgesamt erwartet man sich vom adaptiven Sampler Vorteile bei der Berechnung von bestimmten Szenen. Unter anderem eine Verbesserung bei Szenen mit rein diffus beleuchteten Bildbereichen, sowie eine Verbesserung bei Szenen mit unterschiedlich rechenintensiven Bildbereichen. Ein normaler Raytracer kann nicht beurteilen, wie sinnvoll seine Schüsse sind. Er kann nur mehr Strahlen verschießen, in der Hoffnung, das Bild damit effektiv zu verbessern.
Es gibt jedoch viele Szenarien, bei denen eine linear steigende Schussanzahl pro Pixel keine gleichmäßige Verbesserung im Bild erzeugt. Das bedeutet, dass Bereiche im Bild schon gut aussehen, während andere noch sehr verrauscht sind. Man möchte nun Bildbereiche, die bereits konvergiert sind, in denen sich ein weiterer Beschuss also nicht mehr bemerkbar macht, ausschließen und die Rechenleistung dort nutzen, wo man sie noch braucht.
Wichtig dabei ist, dass Pixel nicht ungewollt zu früh von der Berechnung ausgeschlossen werden, die nicht weit genug konvergiert sind. Der adaptive Sampler soll so lange arbeiten, bis jeder Pixel dauerhaft keine Änderungen mehr vorweist. Das bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit für eine signifikante Farbänderung eines Pixels durch Verschießen eines Strahls (bei mehreren Lichtquellen in RenderGin mehrere Strahlen pro Pixel) klein genug ist. Es wird zwar intern keine Wahrscheinlichkeit berechnet, jedoch bekommt der Raytracer eine Art Gedächtnis: Er speichert die Veränderungen im beleuchteten Bild und deren Verlauf in eigenen Gedächtnisbildern. Das "Gedächtnis" für das alte Bild (Zustand des Bildes in der letzten Iteration über die Pixel) repräsentiert dabei das Kurzzeitgedächtnis. Es ist absolut genau. Das Langzeitgedächtnis wird von drei verschiedenen Bildern repräsentiert. Das erste gibt die Anzahl der verschossenen Strahlen pro Pixel an. Das zweite ist ein Wahrheitswertebild, das für jeden Pixel angibt, ob dieser noch in die Berechnung einbezogen werden soll. Das dritte Bild gibt an, wie oft jeder Pixel eine Farbänderung vollzogen hat, die geringer ist als der geforderte Maximalabstand eines Pixels zu sich selbst (vor und nach dem Verschießen eines weiteren Strahls).
Mit diesen drei Bildern ist es möglich, zusätzliche quantitative Informationen zu den qualitativen Informationen des Vergleichs vom neuen und alten Bild zu berücksichtigen.
In dieser Arbeit kläre ich die Frage, ob die gewünschten Effekte eintreten und ob bei Integration in die bestehende Struktur von RenderGin ein Performanzgewinn möglich ist. Die Umsetzung eines adaptiven Samplers ist als Plug-In in der Software RenderGin von Numenus GmbH geschehen. RenderGin ist ein echtzeitfähiger, progressiver Raytracer, der sich durch seine Performanz auszeichnet. Die Bildgenerierung geschieht allein auf der CPU, die Grafikkarte wird lediglich zur Anzeige des erzeugten Bildes benötigt.
Die Umsetzung und Programmierung des Plug-Ins ist in Microsoft Visual Studio 2010 geschehen unter Verwendung des RenderGin SDK der Numenus GmbH.
Autonome Systeme, wie Roboter, sind bereits Teil unseres täglichen Lebens. Eine Sache, in der Menschen diesen Maschinen überlegen sind, ist die Fähigkeit, auf sein Gegenüber angemessen zu reagieren. Dies besteht nicht nur aus der Fähigkeit zu hören, was eine Person sagt, sondern auch daraus, ihre Mimik zu erkennen und zu interpretieren.
In dieser Bachelorarbeit wird ein System entwickelt, welches automatisch Gesichtsausdrücke erkennt und einer Emotion zuordnet. Das System arbeitet mit statischen Bildern und benutzt merkmalsbasierte Methoden zur Beschreibung von Gesichtsdaten. In dieser Arbeit werden gebräuchliche Schritte analysiert und aktuelle Methoden vorgestellt. Das beschriebene System basiert auf 2D-Merkmalen. Diese Merkmale werden im Gesicht detektiert. Ein neutraler Gesichtsausdruck wird nicht als Referenzbild benötigt. Das System extrahiert zwei Arten von Gesichtsparametern. Zum einen sind es Distanzen, die zwischen den Merkmalspunkten liegen. Zum anderen sind es Winkel, die zwischen den Linien liegen, die die Merkmalspunkte verbinden. Beide Arten von Parametern werden implementiert und getestet. Der Parametertyp, der die besten Ergebnisse liefert, wird schließlich in dem System benutzt. Eine Support Vector Machine (SVM) mit mehreren Klassen klassifiziert die Parameter. Das Ergebnis sind Kennzeichen von Action Units des Facial Action Coding Systems (FACS). Diese Kennzeichen werden einer Gesichtsemotion zugeordnet.
Diese Arbeit befasst sich mit den sechs Basisgesichtsausdrücken (glücklich, überrascht, traurig, ängstlich, wütend und angeekelt) plus dem neutralen Gesichtsausdruck. Das vorgestellte System wird in C++ implementiert und an das Robot Operating System (ROS) angebunden.
Zur Zeit ist die Microsoft Kinect in verschiedensten Anwendungsbereichen populär, da sie sowohl günstig als auch genau ist. Für die Steuerung des Mauszeigers ist sie jedoch noch ungeeignet da die Skelettdaten zittern. In meinem Ansatz wird versucht mit gängigen Methoden aus der Bildverarbeitung die Mauszeiger Position zu stabilisieren. Dabei wird als Input die Farbkamera der Kinect dienen. Aus den verschiedenen ermittelten Positionen soll anschließend eine finale Position bestimmt werden. Die rechte Hand steuert dabei die Maus. Eine einfache Klick Geste wird ebenfalls entwickelt. In der Evaluation wird gezeigt ob dieser Ansatz eine Verbesserung darstellt.
Diese Arbeit liegt im Themenbereich der benutzerfreundlichen Gestaltung von Applikationen (Apps) auf mobilen Endgeräten, einem Teilgebiet der Software-Ergonomie. Dabei werden zwei Anwendungen im Rahmen einer Nutzungsevaluierung untersucht, mit dem Ziel, herauszufinden, wie eine Hilfestellung auf einem mobilen Endgerät aussehen sollte. Bei der Untersuchung wird insbesondere auf die Frage eingegangen, welche Art von Gesten zur Steuerung der Hilfefunktionen auf einem mobilen Endgerät geeignet ist. Die Studie zeigt, dass die Probanden/-innen sich eine angepasste Hilfestellung wünschen, jedoch eine umfangreiche Hilfebeschreibungen ablehnen, da sie schnell überfordert sind.
Die Messung des Nutzens von kollaborativen Technologien ist aufgrund der soziologischen Einflüsse auf diese Systeme eine Herausforderung. In dieser Arbeit wird die Einführung eines kollaborativen Systems in eine bestehende IT-Systemlandschaft untersucht, sodass ein Mehrwert für das Unternehmen identifiziert werden kann. Die Auswertung mit Rahmenwerken hat ergeben, dass sich der Nutzen durch eine bessere Verwaltung und Organisation von betrieblichen Ressourcen und eine Optimierung des zugrundeliegenden Prozesses bemerkbar macht.
Die RoboCup Rescue Liga wurde mit dem Ziel eines internationalen Austauschs zur Entwicklung von Rettungsrobotern gegründet. In Katastrophenregionen sollen diese Roboter verschüttete Opfer orten, deren gesundheitliche Verfassung erkennen und diese Informationen rechtzeitig an Rettungskräfte weitergeben.
An der Universität Koblenz wird seit mehreren Jahren der Rettungsroboter Robbie entwickelt. Über die gezielte Ansteuerung von Sensoren kann er Informationen über seine Umgebung sammeln und mit Hilfe dieser Informationen autonom in unbekannten Regionen agieren. Dafür erstellt Robbie eine 2D-Karte seiner Umgebung, um anhand dieser Karte navigieren und sich selbst lokalisieren zu können. Diese Karte stößt allerdings bei der Navigation über unebenes Gelände (wie z.B. Geröllhaufen) und spätestens in mehrschichtigen Katastrophengebieten auf ihre Grenzen, weswegen eine 3D-Kartierung benötigt wird.
Anhand des RoboCup Rescue Szenarios wird im Rahmen dieser Bachelorarbeit ein 3D-Kartierungsalgorithmus implementiert und hierfür die Probleme der 2D- und 3D-Kartierung ausführlich untersucht.
In dieser Arbeit werden vier der derzeit verfügbaren webbasierten Visualisierungstools evaluiert (FlexViz, Jambalaya applet, Experimental jOWL TouchGraph, Plone ontology).
Im Rahmen dieser Arbeit werden weiterhin folgende Fragen erforscht: 1. Welche Anforderungen an die Visualisierung von Ontologien können definiert werden? 2. Wie kann eine Bewertung und Analyse durchgeführt werden? 3. Wie kann eine ausgewählte Methode getestet werden? Basierend auf den Ergebnissen dieser Fragestellungen stellte sich die Visualisierungsmethode FlexViz im gegebenen Szenario als beste heraus. FlexViz wurde eingesetzt, indem es in das Content Management System Plone integriert wurde. Es wurde mit VCD Ontologien getestet und schließlich aus der Sicht verschiedener Interessengruppen analysiert. Es zeigte sich, dass FlexViz ein gutes Tool zum Visualisieren, Verstehen und Analysieren von bereits entwickelten Ontologien ist, da die Benutzeroberfläche benutzerfreundlich und interaktiv ist. Jedoch zeigt FlexViz deutliche Schwächen bzgl. dem Bearbeiten, Erweitern und Entwickeln von Ontologien.
Augmented Reality erfreut sich wachsender Beliebtheit. Zusatzinformationen in HMDs, Windschutzscheiben oder im Kamerabild des Smartphones oder Tablets sind hier die nennenswertesten Anwendungsfälle. Um eine Einblendung korrekt anzuzeigen, ist es notwendig die Position und Orientierung (Pose) der Kamera im Raum zu erfassen. Dies geschieht zurzeit hauptsächlich unter Zuhilfenahme von Markern. Dabei werden vordefinierte Marker im Raum positioniert und das System angelernt, wie es diese zu interpretieren hat. Der nächste Schritt ist es ohne Marker auszukommen. Hierbei wird von dem markerlosen Tracking gesprochen. Anstelle von künstlichen Markern werden natürliche Objekte der realen Umgebung als Referenzpunkte genutzt, um die Kamerapose zu bestimmen. Dadurch lässt sich dieses Verfahren flexibel und dynamisch einsetzen. Es wird zwar auf die Zuhilfenahme von Markern verzichtet, aber ein größeres Vorwissen über die Szenerie ist notwendig. Dies wird über technische Maßnahmen realisiert und/oder durch Interaktion des Benutzers. Beides ist nicht komfortabel oder effizient in der Verwendung eines solchen Systems und ist ein Grund dafür, warum markerloses 3D-Tracking nach wie vor ein Forschungsbereich ist.
An diesem Punkt setzt diese Arbeit an. Es wird ein Ansatz vorgeschlagen, der lediglich eine Menge von 2D-Feature und eine Menge von 3D-Feature eines Objekts benötigt, um die initiale Pose zu finden. Es sind keine weiteren technischen Hilfen notwendig und auch auf die Interaktion mit dem Benutzer wird verzichtet. Die 2D-Feature, wie auch die 3D-Feature, können auf beliebige Art gewonnen werden.
Die Idee ist es, diese zwei Mengen mit sechs Korrespondenzen zu verbinden. Anhand dieser Korrespondenzen kann eine Pose geschätzt werden. Mit der erhaltenen Pose kann jedes 3D-Feature auf Bildkoordinaten abgebildet werden, wodurch sich die geschätzte Pose bewerten lässt. Dabei wird der Abstand zwischen abgebildetem 3D-Feature und seinem zugehörigen 2D-Feature gemessen. Jede Korrespondenz wird so bewertet und die Ergebnisse aufsummiert. Je niedriger die Summe, desto besser ist die Pose. Es hat sich gezeigt, dass ein Wert von zehn Pixeln bereits ausreichend ist, um eine Pose als richtig zu bewerten.
Da es sehr viele Möglichkeiten gibt, diese sechs Korrespondenzen zwischen beiden Mengen aufzubauen, muss dieses Verfahren optimiert werden. Dies geschieht mit einem genetischen Algorithmus. In dem Testszenario arbeitet das fertige System sehr zuverlässig. Es wird eine Trefferquote von ca. 90%, bei einer Laufzeit von ungefähr zwölf Minuten, erreicht. Ohne Optimierung kann das Finden der initialen Pose schnell mehrere Jahre dauern.