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In einer Welt, die immer mehr durch den Einsatz von Technik geprägt wird, gewinnen Systeme, welche eigenständig Aufgaben in einem vorgegebenen Kontext übernehmen können, mehr und mehr an Bedeutung. Solche Systeme werden als autonome Systeme bezeichnet, die ein eigenständiges Verhalten und Interaktionen mit ihrer Umwelt und anderen Systemen beinhalten. Zu diesen Systemen zählen auch autonome mobile Roboter. Sie sind sozusagen intelligente Fahrzeuge, die ihnen übertragene Aufgaben ohne menschliche Unterstützung durchführen können. Um ihre Umwelt wahrzunehmen, mit ihr interagieren und in ihr navigieren zu können benötigen diese Systeme verschiedene Arten von Sensoren. Somit ist die Robotikforschung stark interdisziplinär. Diese Arbeit befasst sich ausschliesslich mit dem Bereich der Navigation, insbesondere mit der Positionsbestimmung, welche für eine gute Navigation die Grundlage bildet. Ein heutzutage häufig benutztes, weltweit verfügbares System zur Positionsbestimmung ist GPS. Ziel dieser Arbeit ist der Anschluss eines GPS-Moduls an einen Mikrocontroller und der Versuch die Positionsgenauigkeit lokal zu präzisieren, um so einem autonomen System die Möglichkeit zur eröffnen, Aufgaben, die eine höhere Genauigkeit erfordern, zu bewerkstelligen.
TGraphBrowser
(2010)
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Webserver implementiert, mit dem man sich Graphen, die mit Hilfe des Java-Graphenlabors (JGraLab) erzeugt wurden, in einem Browser anzeigen lassen kann. Es werden dem Nutzer eine tabellarische und eine graphische Darstellung des Graphen angeboten. In jeder der beiden Darstellungsarten ist das Navigieren durch den Graphen möglich. Um Graphen mit mehreren tausend Elementen für den Nutzer überschaubarer zu machen, können die angezeigten Kanten und Knoten nach ihren Schematypen gefiltert werden. Ferner kann die dargestellte Menge an Graphelementen durch eine GReQL-Anfrage oder durch explizite Angabe bestimmt werden.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird ein TGraph-basiertes Modell-Vergleichsverfahren entwickelt. Dieses Verfahren soll eine anwendbare Berechnung von Deltas für TGraph-basierte Modelle ermöglichen. Modelle können durch TGraphen repräsentiert werden. Für die Erzeugung und Verarbeitung von TGraphen wurde am Institut für Softwaretechnik das Java Graph Laboratory, kurz JGraLab, entwickelt. Es handelt sich dabei um eine Java Klassenbibliothek, die eine hoch effiziente API zur Verarbeitung von TGraphen bereitstellt. [Ebe87, ERW08, ERSB08] Basierend auf der JGraLab API wird ein System entwickelt, das unterschiedliche Werkzeuge zur Verwaltung von Modellen bereitstellt. Der Fokus dieser Diplomarbeit liegt dabei auf der Entwicklung eines Werkzeugs, das zu zwei gegebenen TGraphen ein Delta berechnet.
Die Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) ist eine Technik aus der Magnet-Resonanz-Bildgebung (MRI) und basiert auf der Brownschen Molekularbewegung (Diffusion) der Wassermoleküle im menschlichen Gewebe. Speziell im inhomogenen Hirngewebe ist die Beweglichkeit der Moleküle stark eingeschränkt. Hier hindern die Zellmembranen der langgestreckten Axone die Diffusion entlang nicht-paralleler Richtungen. Besonderen Wert hat die Diffusions-Tensor-Bildgebung in der Neurochirugie bei der Intervention und Planung von Operationen. Basierend auf den mehrdimensionalen DTI-Tensor-Datensätzen kann für den jeweiligen Voxel das Diffsusionsverhalten abgeleitet werden. Der größte Eigenvektor des Tensors bestimmt dabei die Hauptrichtung der Diffusion und somit die Orientierung der entsprechenden Nervenfasern. Ziel der Studienarbeit ist die Erstellung einer Beispielapplikation zur Visualisierung von DTI-Daten mit Hilfe der Grafikhardware. Dazu werden zunächst die relevanten Informationen für die Erzeugung von geometrischen Repräsentationen (Streamlines, Tubes, Glyphen, Cluster...) aus den Eingabedaten berechnet. Für die interaktive Visualisierung sollen die Möglichkeiten moderner Grafikhardware, insbesondere Geometryshader ausgenutzt werden. Die erzeugten Repräsentationen sollen nach Möglichkeit in ein DVR (Cascada) integriert werden. Für die Arbeit wird eine eigene Applikation entwickelt, die bestehende Bausteine (Volumenrepräsentation, Volumenrendering, Shadersystem) aus Cascada analysiert und integriert.
Die Entwicklung von Algorithmen im Sinne des Algorithm Engineering geschieht zyklisch. Der entworfene Algorithmus wird theoretisch analysiert und anschließend implementiert. Nach der praktischen Evaluierung wird der Entwurf anhand der gewonnenen Kenntnisse weiter entwickelt. Formale Verifffizierung der Implementation neben der praktischen Evaluierung kann den Entwicklungsprozess verbessern. Mit der Java Modeling Language (JML) und dem KeY tool stehen eine einfache Spezififfkationssprache und ein benutzerfreundliches, automatisiertes Verififfkationstool zur Verfügung. Diese Arbeit untersucht, inwieweit das KeY tool für die Verifffizierung von komplexeren Algorithmen geeignet ist und welche Rückmeldungen für Algorithmiker aus der Verififfkation gewonnen werden können.Die Untersuchung geschieht anhand von Dijkstras Algorithmus zur Berechnung von kürzesten Wegen in einem Graphen. Es sollen eine konkrete Implementation des Standard-Algorithmus und anschließend Implementationen weiterer Varianten verifffiziert werden. Dies ahmt den Entwicklungsprozess des Algorithmus nach, um in jeder Iteration nach möglichen Rückmeldungen zu suchen. Bei der Verifffizierung der konkreten Implementation merken wir, dass es nötig ist, zuerst eine abstraktere Implementation mit einfacheren Datenstrukturen zu verififfzieren. Mit den dort gewonnenen Kenntnissen können wir dann die Verifikation der konkreten Implementation fortführen. Auch die Varianten des Algorithmus können dank der vorangehenden Verififfkationen verifiziert werden. Die Komplexität von Dijkstras Algorithmus bereitet dem KeY tool einige Schwierigkeiten bezüglich der Performanz, weswegen wir während der Verifizierung die Automatisierung etwas reduzieren müssen. Auf der anderenrn Seite zeigt sich, dass sich aus der Verifffikation einige Rückmeldungen ableiten lassen.
Zum Zeitpunkt der Erstellung der Diplomarbeit wird in der Forschungsgruppe "IT-Risk-Management" von Prof. Dr. Rüdiger Grimm an der Universität Koblenz-Landau eine neue Methode zur Unterstützung der Einhaltung des Urheberrechts entwickelt. Der als Usage Rights Management (URM) bezeichnete Ansatz soll Benutzer über ihre Nutzungsrechte an den, auf dem eigenen Rechner vorhandenen, digitalen Mediendateien informieren. Ein weiterer Bestandteil des URMs ist die Unterstützung des Nutzers mit den Dateien rechtskonform umzugehen. Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist es, ein System zum Datenaustausch zu entwerfen und prototypisch umzusetzen. Dieses System soll den Benutzern die Möglichkeit geben, sowohl unter URM stehende digitale Mediendateien von anderen Personen einsehen und downloaden zu können als auch eigene URM-Dateien anderen Benutzern zur Verfügung stellen zu können. Diese Anforderungen sollen mittels eines lizenzbewussten P2P-Client umgesetzt werden.
Es gibt einige Gaze Tracking Systeme, sowohl high- als auch low-cost. Low-cost Systeme gehen meist mit low-resolution Kameras einher. Da hier die Bildqualität schlechter ist, müssen die Algorithmen umso besser arbeiten. Aber wie soll man die Algorithmen die der Erkennung der Blickrichtung dienen, testen, wenn die Bildqualität geringer ist und man nie korrekte Aussagen über die Referenzpunkte treffen kann? Hier greift die Idee dieser Arbeit: Mit Hilfe synthetischer Augenbilder testet man die betreffenden Algorithmen und kann diese, da die Referenzpunkte bekannt sind, analysieren. Eine Veränderung der Komplexität dieser Bilder z. B. mit Hilfe eines zuschaltbaren Gaußrauschens oder eines weiteren Reflektionspunktes, macht es möglich, diese in Stufen der Realität anzunähern. Im Idealfall kann man die Algorithmen mit den aus den Testreihen gewonnenen Erkenntnissen verbessern und bei Anwendung innerhalb eines low-resolution Systems dessen Genauigkeit erhöhen.
Einer der Forschungsschwerpunkte der AG Rechnernetze ist das Routing Information Protocol. Eine eigene kompatible Erweiterung dieses Routingprotokolls ist der Routing Information Protocol with Metric-based Topology Investigation (RMTI [ehemals RIP-MTI]). Um dieses Protokoll testen und mit seinem Vorgänger vergleichen zu können, wird die Virtualisierungssoftware VNUML eingesetzt. In diesen virtualisierten Netzwerken werden Router, die das RMTI-Protokoll einsetzten, mittels der Zebra/Quagga Routing Software Suite beobachtet. Dabei wird das Verhalten des Protokolls in unterschiedlichsten Simulationssituationen analysiert und bewertet. Um solche Testabläufe zentral zu steuern und protokollieren zu können wurde die Anwendung RIP-XT (XTPeer) erstellt und in fortführenden Diplomarbeiten kontinuierlich erweitert. Sie ist Schnittstelle zu den Zebra/Quagga-Routern und kann diese steuern. Zusätzlich sammelt und analysiert sie die Routing-Informationen der Router.Über ein GUI kann ein Benutzer diese Abläufe steuern. Um einen visuellen Überblick über eine Netzwerktopologie zu erhalten, besitzt das GUI auch eine Topologie-Anzeige. Die Anzeige repräsentiert das Gesamte Netzwerk durch Symbole, über die auch Interaktionen mit der Simulation möglich sind. Ziel dieser Diplomarbeit war es, die bisherige Topologie-Anzeige zu überarbeiten, um sie für neue Anforderungen anzupassen. Des weiteren wurden funktionale Erweiterungen in das GUI des RIP-XTs eingebettet.
In der vorliegenden Arbeit wird dem Leser aufgezeigt, welche Methoden zur Kurvenskelettierung von 3D-Modellen existieren und welche Ansätze bei bisherigen Forschungsergebnissen von Skelettierungsmethoden in der Bildverarbeitung verfolgt werden. Der Autor geht im weiteren Verlauf auf einen aktuellen Kurvenskelettierungsansatz ein. Die Implementierung dieses Ansatzes wird detailliert analysiert und ein algorithmisches Verfahren entwickelt, um die Kurvenskelette der analysierten Methode hin zu 3D-Skeletten einer eigenen Kurvenskelettdefinition zu modifizieren, mit der es möglich ist, Merkmalsvektoren für Ähnlichkeitsvergleiche zwischen 3D-Objekten zu berechnen. Es wird eine Ground Truth durch menschliche Ähnlichkeitsbestimmung gebildet. Des Weiteren wird auf Grundlage der modifizierten Skelette eine Ähnlichkeitsberechnung durchgeführt. Danach wird die menschliche Ähnlichkeitsbestimmung der algorithmisch berechneten Ähnlichkeitsberechnung gegenüber gestellt und nach bekannten Verfahren aus dem Information Retrieval ausgewertet.
Unlocking the semantics of multimedia presentations in the web with the multimedia metadata ontology
(2010)
The semantics of rich multimedia presentations in the web such as SMIL, SVG and Flash cannot or only to a very limited extend be understood by search engines today. This hampers the retrieval of such presentations and makes their archival and management a difficult task. Existing metadata models and metadata standards are either conceptually too narrow, focus on a specific media type only, cannot be used and combined together, or are not practically applicable for the semantic description of rich multimedia presentations. In this paper, we propose the Multimedia Metadata Ontology (M3O) for annotating rich, structured multimedia presentations. The M3O provides a generic modeling framework for representing sophisticated multimedia metadata. It allows for integrating the features provided by the existing metadata models and metadata standards. Our approach bases on Semantic Web technologies and can be easily integrated with multimedia formats such as the W3C standards SMIL and SVG. With the M3O, we unlock the semantics of rich multimedia presentations in the web by making the semantics machine-readable and machine-understandable. The M3O is used with our SemanticMM4U framework for the multi-channel generation of semantically-rich multimedia presentations.
In dieser Arbeit wurde nach einer detaillierten Erklärung der Begriffe Ad-hoc Network, MANET und VANET eine Auflistung und anschließend ein Vergleich der verschiedenen Routingverfahren, die in VANETs auftreten können, durchgeführt. Unter diesen Routing Verfahren wurde das Geocasting ausgesucht, weil es sich für die hohe Mobilität der einzelnen Knoten für geeignet gezeigt hat. Anschließend wurde auf die Sicherheitsanforderungen eingegangen. Dabei wurden die Begriffe Datenintegrität, Informationsvertraulichkeit, Verfügbarkeit, Verbindlichkeit, Anonymisierung und Peudomisierung eingeführt und ihre Wichtigkeit bei VANETs anhand von Beispielen gezeigt. In Abschnitt 2.4 wurden einige Angriffszenarien genannt, wobei sie in passive und aktive Angriffe kategorisiert wurden. Anhand eines Hybridmodells wurden jeder Schicht mögliche Angriffe zugeordnet und ausführlich diskutiert. Die Angriffe, die bereits definiert wurden, sind dann in einer Tabelle zusammengefasst worden. In dieser Tabelle wurde das Risiko berechnet, das ein Angriff bei VANETs hervorrufen kann. Angriffe auf der Anwendungsschicht sind mit sehr hohem Risiko angesiedelt und stellen eine große Gefahr für VANETs dar. Deshalb wurden manche dieser Angriffe dann mit konkreten Beispielen gezeichnet und dargestellt. Das Verbreiten von falschen Informationen auf Autobahnen ist das ausgewählte Szenario für das Angriffserkennungssystem. Dabei wurde ein Konzept erstellt, wie dieses IDS vorzugehen hat, wenn ein Fahrzeug eine Nachricht bekommt, um zu überprüfen, ob sie richtig oder falsch ist. Dabei wurden Randbedingungen aufgestellt, damit das IDS richtig funktioniert. Dieses Konzept wurde anhand einer Simulation realisiert, um zu überprüfen, ob es tatsächlich seine Aufgabe erfolgreich erfüllt. Nach der Beschreibung der Simulationsimplementierung und ihren wichtigsten Komponente wurden Tests durchgeführt, um die Funktionalität der Erkennung zu testen. Dabei wurde festgestellt, dass die Dichte des Verkehrs, Entfernung des Eregnismelders von der Ereigniszone und die Anzahl der empfangenen Nachrichten in jedem Fahrzeug eine große Rolle bei der Erkennung von Ereignissen spielt.
Moderne Groupware- und Social Software Systeme nehmen nicht nur im privaten Nutzerbereich eine immer stärkere Rolle ein, sondern bergen vor allem für Unternehmen einen noch nicht vollständig erfassten Mehrwert. Erkenntnisse und Erfahrungen aus Praxis und Forschung zeigen, dass Web 2.0 Tools im Unternehmenseinsatz zu einem Mehrwert führen können, wenn sie im richtigen Kontext eingesetzt und in der entsprechenden Kultur eingebettet sind. Sie unterstützen insbesondere bei der Meinungsäußerung, Kollaboration und Selbstorganisation. Vor allem Social Software und Social Networking werden von der Gartner Group, einem der weltweit führenden Marktanalysten von Business Software, im Jahr 2009 unter den zehn für Unternehmen strategisch relevanten Technologien geführt. Trotzdem gibt es gegenwärtig kaum Systeme, die alle erforderlichen Funktionalitäten von Groupware und Social Software in einer Lösung vereinen. Eine der erfolgreichsten Softwaresuiten im Bereich Groupware stellt die Lotus Notes/Domino Lösung von IBM dar. Anhand dieser Softwaresuite wird in der vorliegenden Arbeit gezeigt, wie am Beispiel einer universitären Forschungsgruppe Groupware-Systeme in Kombination mit Social Software in eine Enterprise 2.0 Arbeitsumgebung überführt werden können. Dabei werden "ältere" Groupware Anwendungen, wie E-Mail und Kalenderfunktionen, mit neueren Werkzeugen wie Blogs, Wikis oder Social Bookmarking verknüpft. Das Ergebnis zeigt, dass technische Veränderungen zwar schnell umzusetzen sind, Veränderungen im Kommunikations- und Arbeitsalltag von Menschen allerdings nur langsam erreicht werden. Die Forschungsgruppe für Betriebliche Anwendungssysteme in Koblenz untersucht und evaluiert neue Werkzeuge für die CSCW-Forschung, nutzt intern Groupware zur Arbeitsunterstützung und setzt den ihr übertragenen Lehrauftrag um. Von den an der Lehre beteiligten Parteien, z.B. Studierende und Dozenten, werden die gleiche Flexibilität und das Wissen um moderne Arbeitsformen verlangt, die auch Unternehmen aktuell an ihre Mitarbeiter stellen. Für den Umgang mit modernen Arbeitsformen, Werkzeugen und verschieden Endgeräten bedarf es Erfahrungen und Kompetenzen. Diese Kompetenzen sind sowohl in Bildungseinrichtungen wie auch in Unternehmen über alle Altersschichten aufzubauen. Für den Aufbau und die Schulung solcher Kompetenzen wurde am Standort Koblenz ein Hochschul Competence Center gegründet. Die Notwendigkeit und das Angebot der Schulung bezieht sich dabei nicht nur auf ältere Generationen, sondern auch auf die gerne als "Digital Natives" oder nach 1980 geborenen Generationen, da diese entgegen anders lautender Annahmen nicht automatisch über die geforderten Kompetenzen verfügen. Enterprise 2.0 einzuführen bedarf einer klaren Managemententscheidung. Die Schulung der Kompetenzen sowie die Nutzung von Enterprise 2.0 bedarf der Akzeptanz und somit einer partizipativen Beteiligung.
Texture-based text detection in digital images using wavelet features and support vector machines
(2010)
In dieser Bachelorarbeit wird ein neues texturbasiertes Verfahren zur Detektion von Texten in digitalen Bildern vorgestellt. Das Verfahren kann im wesentlichen in zwei Hauptaufgaben unterteilt werden, in Detektion von Textblöcken und Detektion von einzelnen Wörtern, wobei die einzelnen Wörter aus den detektierten Textblöcken extrahiert werden. Im Groben agiert das entwickelte Verfahren mit mehreren Support Vector Machines, die mit Hilfe von waveletbasierten Merkmalen mögliche Textregionen eines Bildes zu wirklichen Textregionen klassiffzieren. Die möglichen Textregionen werden dabei durch unterschiedlich ausgerichtete Kantenprojektionen bestimmt. Das Resultat des Verfahrens sind X/Y Koordinaten, Breite und Höhe von rechteckigen Regionen eines Bildes, die einzelne Wörter enthalten. Dieses Wissen kann weiterverarbeitet werden, beispielsweise durch eine Texterkennungssoftware, um an die wichtigen und sehr nützlichen Textinformationrneines Bildes zu gelangen.