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Forwarding loops
(2013)
This paper consists of the observation of existing first aid applications for smartphones and comparing them to a first aid application developed by the University of Koblenz called "Defi Now!". The main focus lies on examining "Defi Now!" in respect to its usability based on the dialogue principles referring to the seven software ergonomic principles due to the ISO 9241-110 standard. These are known as suitability for learning, controllability, error tolerance, self-descriptiveness, conformity with user expectations, suitability for the task, and suitability for individualization.
Therefore a usability study was conducted with 74 participants. A questionnaire was developed, which was to be filled out by the test participants anonymously. The test results were used for an optimization of the app referring its' usability.
This work deals with the migration of software systems towards the use of the character set defined in the Unicode standard. The work is performed as a case study on the document-management-system PROXESS. A conversion process will be designed that defines the working-steps of the migration for the entire system as well as an arbitrary decomposition of the system into individual modules. The working-steps for each module can be performed chronologically independent of each other to a great extend. For the conversion of the implementation, an approach of automatic recognition of usage patterns is applied. The approach aims at searching the abstract syntax tree for sequences of program instructions that can be assigned to a certain usage pattern. The usage pattern defines another sequence of instructions that acts as an sample solution for that usage pattern. The sample solution demonstrates the Unicode-based management of strings for that usage pattern. By applying a transformation rule, the original sequence of instructions is transferred to the sequence of instructions exposed by the sample solution of the related usage pattern. This mechanism is a starting point for the development of tools that perform this transformation automatically.
Standards are widely-used in the computer science and IT industry. Different organizations like the International Organization for Standardization (SO) are involved in the development of computer related standards. An important domain of standardization is the specification of data formats enabling the exchange of information between different applications. Such formats can be expressed in a variety of schema languages thereby defining sets of conformant documents. Often the use of multiple schema languages is required due to their varying expressive power and different kind of validation requirements.rnThis also holds for the Specification Common Cartridge which is maintained by the IMS Global Learning Consortium. The specification defines valid zip packages that can be used to aggregate different learning objects. These learning objects are represented by a set of files which are a part of the package and can be imported into a learning management system. The specification makes use of other specifications to constrain the contents of valid documents. Such documents are expressed in the eXtensible Markup Language and may contain references to other files also part of the package. The specification itself is a so-called domain profile. A domain profile allows the modification of one or more specifications to meet the needs of a particular community. Test rules can be used to determine a set of tasks in order to validate a concrete package. The execution is done by a testsystem which, as we will show, can be created automatically. Hence this method may apply to other package based data formats that are defined as a part of a specification.
This work will examine the applicability of this generic test method to the data formats that are introduced by the so called Virtual Company Dossier. These formats are used in processes related to public e-procurement. They allow the packaging of evidences that are needed to prove the fulfillment of criteria related to a public tender. The work first examines the requirements that are common to both specifications. This will introduce a new view on the requirements by introducing a higher level of abstraction. The identified requirements will then be used to create different domain profiles each capturing the requirements of a package based data format. The process is normally guided by supporting tools that ease the capturing of a domain profile and the creation of testsystems. These tools will be adapted to support the new requirements. Furtheron the generic testsystem will be modified. This system is used as a basis when a concrete testsystem is created.
Finally the author comes to a positive conclusion. Common requirements have been identified and captured. The involved systems have been adapted allowing the capturing of further types of requirements that have not been supported before. Furthermore the background of the specifications quite differ. This indicates that the use of domain profiles and generic test technologies may be suitable in a wide variety of other contexts.
Aspect-orientation in PHP
(2012)
Diese Diplomarbeit hat das Thema der fehlenden Cross-Cutting-Concerns(CCCs)-Unterstützung in PHP zum Inhalt. Die Basis bilden zu definierende Anforderungen an eine AOP-Realisierung im PHP-Umfeld. Es wird analysiert, wie und ob verwandte Sprachen und Paradigmen es gestatten, CCCs zu unterstützen. Darüber hinaus wird die Möglichkeit erörtert, AOP in PHP ohne PHP-Erweiterung zu realisieren. Weiter werden die bisherigen Ansätze, AOP in PHP umzusetzen, qualitativ untersucht. Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, eine eigene AOP-PHP-Lösung zu präsentieren, die nicht die Schwächen existierender Lösungen teilt.
Quadrokopter sind Helikopter mit vier in einer Ebene angeordneten Rotoren. Kleine unbemannte Modelle, die oft nur eine Schubkraft von wenigen Newton erzeugen können, sind im Spielzeug- und Modellbaubereich beliebt, werden aber auch von Militär und Polizei als Drohne für Aufklärungs- und Überwachungsaufgaben eingesetzt. Diese Diplomarbeit befasst sich mit den theoretischen Grundlagen der Steuerung eines Quadrokopters und entwickelt darauf aufbauend eine kostengünstige Steuerplatine für einen Modellquadrokopter.
Die theoretischen Grundlagen enthalten eine Untersuchung der Dynamik eines frei fliegenden Quadrokopters, bei der Bewegungsgleichungen hergeleitet und mit den Ergebnissen verglichen werden, die in "Design and control of quadrotors with application to autonomous flying" ([Bou07]) vorgestellt wurden. Weiterhin wird die Funktionsweise verschiedener Sensoren beschrieben, die zur Bestimmung der aktuellen räumlichen Ausrichtung geeignet sind, und es werden Verfahren besprochen, mit denen die Ausrichtung aus den Messwerten dieser Sensoren abgeschätzt werden kann. Zusätzlich wird in den Schiefkörper der Quaternionen eingeführt, in dem dreidimensionale Rotationen kompakt dargestellt und effizient verkettet werden können.
Daran anschließend wird die Entwicklung einer einfachen Steuerplatine beschrieben, die sowohl einen autonomen Schwebeflug als auch Fernsteuerung ermöglicht. Die Platine wurde auf einem X-Ufo-Quadrokopter der Firma Silverlit entwickelt und getestet, der daher ebenfalls vorgestellt wird. Die eingesetzten Bauteile und deren Zusammenspiel werden besprochen. Dabei ist insbesondere die WiiMotionPlus hervorzuheben, die als kostengünstiges Gyrosensormodul verwendet wird. Daneben werden verschiedene Aspekte der Steuersoftware erläutert: die Auswertung der Sensordaten, die Zustandsschätzung mit Hilfe des expliziten komplementären Filters nach Mahony et al. ([MHP08]), die Umsetzung des Ausrichtungsreglers sowie die Erzeugung der Steuersignale für die Motoren. Sowohl die Steuersoftware als auch Schaltplan und Platinenlayout der Steuerplatine liegen dieser Arbeit auf einer CD bei. Schaltplan und Platinenlayout sind zusätzlich im Anhang der Arbeit abgedruckt.
In dieser Diplomarbeit wurde ein System entwickelt, dass eine Navigation für Fußgänger ermöglicht. Wie beabsichtigt wurde das System für die Benutzung auf einem iPhone realisiert.
Obwohl die Karten der neuen Generation vonNAVTEQ sich noch in Entwicklung befinden, konnten erste Eindrücke gesammelt werden, wie die Navigation der Fußgänger in Zukunft aussehen wird. Das System arbeitet aber auch mit Kartendaten von OpenStreetMap, die die klassische Repräsentation der Kartendaten haben. Die Positionierung kann später, wenn der Galileo-Empfänger zur Verfügung steht, umgestellt werden und Positionsdaten mit höherer Präzision für die Navigation bereitstellen. Die Routenberechnung konnte mit einem CH-ähnlichen Verfahren durch Vorberechnung beschleunigt werden und erlaubt trotzdem eine Änderung des Profils, ohne dass eine neue Vorberechnung nötig ist. Anders als beim einfachen CH, wo nach einer Änderung des Profils für die Berechnung der Routenkosten eine neue Vorberechnung nötig ist, die im Vergleich zu der Berechnung einer Route aufwendig ist. In Abbildung 8.1 ist die demonstrative Navigation mit dem fertigen System abgebildet. Diese zeigt eine Berechnung der Routen für 3 unterschiedliche Profile, die unterschiedliche Steigungsgrade bevorzugen. Daraus ergeben sich unterschiedliche Routen.
3D-Curve-Skeletons are often used, because the object surface repesentation is less complex and also needs less computing power in further processing, compared to the representation created by the Medial Axis Transformation introduced 1967 by Harry Blum.
This theses aims at developing a 3D curve skelton approximation algorithm that keeps these advantages and is also able to handle different scenarios of the object surface input data.
In der Diplomarbeit soll die Verwendung und Möglichkeit zur Einbindung eines Eyetrackers in der Bildersuche untersucht werden. Eyetracker sind Geräte zur Blickerfassung. Sie werden häufig in Design- und Usabilitystudien verwendet, um Informationen über den Umgang der Benutzer mit dem Produkt zu untersuchen. Seit einiger Zeit werden Augenbewegungen auch zur Erkennung von benutzerrelevanten Informationen und Bereichen verwendet, wie zum Beispiel bei dem Projekt Text 2.05 [4]. Hierbei werden Blickrichtung und -fixierung benutzt, um eine Interaktion mit dem Leser eines Textes auf eine möglichst einfache, dabei aber subtile Weise zu ermöglichen.
In this thesis the feasibility of a GPGPU (general-purpose computing on graphics processing units) approach to natural feature description on mobile phone GPUs is assessed. To this end, the SURF descriptor [4] has been implemented with OpenGL ES 2.0/GLSL ES 1.0 and evaluated across different mobile devices. The implementation is multiple times faster than a comparable CPU variant on the same device. The results proof the feasibility of modern mobile graphics accelerators for GPGPU tasks especially for the detection phase in natural feature tracking used in augmented reality applications. Extensive analysis and benchmarking of this approach in comparison to state of the art methods have been undertaken. Insights into the modifications necessary to adapt and modify the SURF algorithm to the limitations of a mobile GPU are presented. Further, an outlook for a GPGPU-based tracking pipeline on a mobile device is provided.
Computers assist humans in many every-day situations. Their advancing miniaturisation broadens their fields of use and leads to an even higher significance and spread throughout society. Already, these small and powerful machines are wide-spread in every-day objects and the spread increases still as the mobility-aspect grows in importance. From laptops, smartphones and tables to systems worn on the body (wearable computing) or even inside the body as cyber-implants, these systems help humans actively and context-sensitively in the accomplishment of their every-day business.
A part of the wearable-computing-domain is taken up by the development of Head-mounted displays (HMD). These helmets or goggles feature one or more displays enabling their users to see computer-rendered images or images of their environment enriched with computer-generated information. At the moment, most of this HMD feature LC-Displays, but newer systems start appearing that allow the projection of the image onto the user's retina. Newest break-throughs in the field of study already produced contact lenses with an integrated display. The data shown by a HMD is compiled using a multitude of sensors, like a Head-Tracker or a GPS. Increasing computational performance and miniaturisation lead to a wide spread of HMD in a lot of fields.rnThe multiple scenarios in which a HMD can be used to help improve human-perception and -interaction led the "Institut für Integrierte Naturwissenschaften" of the University of Koblenz-Landau to come up with a HMD on the basis of Apple's iOS-devices featuring Retina Displays. The high pixel density of these displays combined with condensor lenses into a HMD offer a highly immersive environment for stereoscopic imagery, while other systems only display a relatively small image projected a few feet away of the user. Furthermore, the iPhone/ iPod Touch and iPad exhibit a lot of potential given by their variety of offered sensors and computational power. While producing a similarly feature-rich HMD is very costy, using simple iPod Touches 4th Gen as the basis of a HMD results in a very inexpensive solution with a high potential. The increasing popularity and spread of Apple devices would reduce the costs even more, as users of the HMD could simply integrate their device into the system. A software designed with the specific intent to support a large variety of Apple iOS-devices that could easily be extended to support newer devices, would allow for a universal use of such a HMD-solution as the new device could simply replace an old device.rnrnThe focus of this thesis is the conception and development of an application designed for Apple's iOS 5 operating system that will be used in a HMD evolving around the use of Apple iOS-devices featuring Retina Displays. The Rollercoaster2000-project depicting a ride in a virtual rollercoaster will be used as the application's core. A server will syncronize the display of clients conntected to it which are combined to form a HMD. Furthermore the gyroscope of the iOS-devices combined into a HMD will be used to track the wearer's head-movements. Another feature will be the use of the devices cameras as a mean of orientation while wearing the HMD.
As a first step in the realization of a software meeting the set specifications is the introduction of the Objective-C programming languages used to develop iOS-Applications. In conjunction with the compiler and runtime environment, Objective-C makes up the base of the second step, the introduction of the iOS-SDK. Aimed with this iOS-app-development-knowledge, the last part of the thesis consists of the ascertainment of requirements and development of a software complying to the goals of a software written specifically for the used in a HMD.
Large and unknown data sets can be easily and systematically discovered by using faceted search. If implementing applications for smartphones, it needs to be considered that unlike desktop applications you can only use smaller screen sizes and there are limited possibilities for interaction between user and smartphone. These limitations can negatively influence the usability of an application. With FaThumb and MobileFacets, two mobile applications exist, which implement and use faceted search, although only MobileFacets is designed for current smartphones with touchscreen. However, FaThumb provides a novel facet navigation, which is newly realized in MFacets for present smartphones within this work.
Moreover, this work deals with the performance of a summative evaluation between both applications, MFacets and MobileFacets, with regards to usability and presents the evaluated results.
Web-programming is a huge field of different technologies and concepts. Each technology implements a web-application requirement like content generation or client-server communication. Different technologies within one application are organized by concepts, for example architectural patterns. The thesis describes an approach for creating a taxonomy about these web-programming components using the free encyclopaedia Wikipedia. Our 101companies project uses implementations to identify and classify the different technology sets and concepts behind a web-application framework. These classifications can be used to create taxonomies and ontologies within the project. The thesis also describes, how we priorize useful web-application frameworks with the help of Wikipedia. Finally, the created implementations concerning web-programming are documented.
In dieser Arbeit wurde die Realisierung einer mobilen Sicherheitslösung für Überwachungszwecke vorgestellt, welche unter Zuhilfenahme des staatlich geförderten Forschungsprojekts CamInSens entwickelt wurde. CamInSens soll erreichen, in überwachten Gefahrenbereichen die erhaltenen Video- und Sensorendaten so zu analysieren, dass Bedrohungen möglichst frühzeitig erkannt und behandelt werden können. Das Ziel dieser Arbeit war, auf Basis von verarbeiteten Daten aus CamInSens eine Interaktion und Visualisierung zu entwickeln, die bei einem späteren Praxiseinsatz mobilem Sicherheitspersonal dabei hilft, in Bedrohungssituationen fundierte Entscheidungen treffen zu können. Zu diesem Zweck wurde nicht nur eine Software implementiert, sondern auch eine Marktsichtung hinsichtlich geeigneter Geräte und einsetzbarer Softwarebibliotheken durchgeführt.
Software projects typically rely on several, external libraries. The interface provided by such a library is called API (application programming interface). APIs often evolve over time, thereby implying the need to adapt applications that use them. There are also reasons which may call for the replacement of one library by another one, what also results in a need to adapt the applications where the library is replaced. The process of adapting applications to use a different API is called API migration. Doing API migration manually is a cumbersome task. Automated API migration is an active research field. A related field of research is API analysis which can also provide data for developing API migration tools.
The following thesis investigates techniques and technologies for API analysis and API migration frameworks. To this end, design patterns are leveraged. These patterns are based on experience with API analysis and migration within the Software Languages Team.
In automated theorem proving, there are some problems that need information on the inequality of certain constants. In most cases this information is provided by adding facts which explicitly state that two constants are unequal. Depending on the number of constants, a huge amount of this facts can clutter the knowledge base and distract the author and readers of the problem from its actual proposition. For most cases it is save to assume that a larger knowledge base reduces the performance of a theorem prover, which is another drawback of explicit inequality facts. Using the unique name assumption in those reasoning tasks renders the introduction of inequality facts obsolete as the unique name assumptions states that two constants are identical iff their interpretation is identical. Implicit handling of non-identical constants makes the problems easier to comprehend and reduces the execution time of reasoning. In this thesis we will show how to integrate the unique name assumption into the E-hyper tableau calculus and that the modified calculus is sound and complete. The calculus will be implemented into the E-KRHyper theorem prover and we will show, by empiric evaluation, that the changed implementation, which is able to use the unique name assumption, is superior to the traditional version of E-KRHyper.
In dieser Ausarbeitung beschreibe ich die Ergebnisse meiner Untersuchungen zur Erweiterung des LogAnswer-Systemsmit nutzerspezifischen Profilinformationen. LogAnswer ist ein natürlichsprachliches open-domain Frage-Antwort-System. Das heißt: es beantwortet Fragen zu beliebigen Themen und liefert dabei konkrete (möglichst knappe und korrekte) Antworten zurück. Das System wird im Rahmen eines Gemeinschaftsprojekts der Arbeitsgruppe für künstliche Intelligenz von Professor Ulrich Furbach an der Universität Koblenz-Landau und der Arbeitsgruppe Intelligent Information and Communication Systems (IICS) von Professor Hermann Helbig an der Fernuniversität Hagen entwickelt. Die Motivation meiner Arbeit war die Idee, dass der Prozess der Antwortfindung optimiert werden kann, wenn das Themengebiet, auf das die Frage abzielt, im Vorhinein bestimmt werden kann. Dazu versuchte ich im Rahmen meiner Arbeit die Interessensgebiete von Nutzern basierend auf Profilinformationen zu bestimmen. Das Semantic Desktop System NEPOMUK wurde verwendet um diese Profilinformationen zu erhalten. NEPOMUK wird verwendet um alle Daten, Dokumente und Informationen, die ein Nutzer auf seinem Rechner hat zu strukturieren. Dazu nutzt das System ein sogenanntes Personal Information Model (PIMO) in Form einer Ontologie. Diese Ontologie enthält unter anderem eine Klasse "Topic", welche die wichtigste Grundlage für das Erstellen der in meiner Arbeit verwendeten Nutzerprofile bildete. Konkret wurde die RDF-Anfragesprache SPARQL verwendet, um eine Liste aller für den Nutzer relevanten Themen aus der Ontologie zu filtern. Die zentrale Idee meiner Arbeit war es nun diese Profilinformationen zur Optimierung des Ranking von Antwortkandidaten einzusetzen. In LogAnswer werden zu jeder gestellten Frage bis zu 200 potentiell relevante Textstellen aus der deutschen Wikipedia extrahiert. Diese Textstellen werden auf Basis von Eigenschaften (wie z.B. lexikalische Übereinstimmungen zwischen Frage und Textstelle) geordnet, da innerhalb des zur Verfügung stehenden Zeitlimits nicht alle Kandidaten bearbeitet werden können.
Mein Ansatz verfolgte das Ziel, diesen Algorithmus durch Nutzerprofile so zu erweitern, dass Antwortkandidaten, welche für den Benutzer relevante Informationen enthalten, höher in der Rangfolge eingeordnet werden. Zur Umsetzung dieser Idee musste eine Methode gefunden werden, um zu bestimmen ob ein Antwortkandidat mit dem Profil übereinstimmt. Da sich die in einer Textstelle enthaltenen Informationen in den meisten Fällen auf das übergeordnete Thema des Artikels beziehen, ohne den Namen des Artikels explizit zu erwähnen, wurde in meiner Implementierung der Artikelname betrachtet, um zu ermitteln, zu welchem Themengebiet die Textstelle Informationen liefert. Als zusätzliches Hilfsmittel wurde außerdem die DBpedia-Ontologie eingesetzt, welche die Informationen der Wikipedia strukturiert im RDF Format enthält. Mit Hilfe dieser Ontologie war es möglich, jeden Artikel in Kategorien einzuordnen, die dann mit den im Profil enthaltenen Stichworten verglichen wurden. Zur Untersuchung der Auswirkungen des Ansatzes auf das Ranking-Verfahren wurden mehrere Testläufe mit je 200 Testfragen durchgeführt. Die erste Testmenge bestand aus zufällig ausgewählten Fragen, die mit meinem eigenen Nutzerprofil getestet wurden. Dieser Testlauf lieferte kaum nutzbare Ergebnisse, da nur bei 29 der getesteten Fragen überhaupt ein Antwortkandidat mit dem Profil in Verbindung gebracht werden konnte. Außerdem konnte eine potentielle Verbesserung der Ergebnisse nur bei einer dieser 29 Fragen festgestellt werden, was zu der Schlussfolgerung führte, dass der Einsatz von Profildaten nicht für Anwendungsfälle geeignet ist, in denen die Fragen keine Korrelation mit dem genutzten Profil aufweisen.
Da die Grundannahme meiner Arbeit war, dass Nutzer in erster Linie Fragen zu den Interessensgebieten stellen, welche sich aus ihrem Profil ableiten lassen, sollten die weiteren Testläufe genau diesen Fall beleuchten. Dazu wurden 200 Testfragen aus dem Bereich Sport ausgewählt und mit einem Profil getestet, welches Stichworte zu unterschiedlichen Sportarten enthielt. Die Tests mit den Sportfragen waren wesentlich aussagekräftiger. Auch hier deuteten die Ergebnisse darauf hin, dass der Ansatz kein großes Potential zur Verbesserung des Rankings hat. Eine genauere Betrachtung einiger ausgewählter Beispiele zeigte allerdings, dass die Integration von Profildaten für bestimmte Anwendungsfälle, wie z.B. offene Fragen für die es mehr als eine korrekte Antwort gibt, durchaus zu einer Verbesserung der Ergebnisse führen kann. Außerdem wurde festgestellt, dass viele der schlechten Ergebnisse auf Inkosistenzen in der DBpedia-Ontologie und grundsätzliche Probleme im Umgang mit Wissensbasen in natürlicher Sprache beruhen.
Die Schlussfolgerung meiner Arbeit ist, dass der in dieser Arbeit vorgestellte Ansatz zur Integration von Profilinformationen für den aktuellen Anwendungsfall von LogAnswer nicht geeignet ist, da vor allem Faktenwissen aus sehr unterschiedlichen Domänen abgefragt wird und offene Fragen nur einen geringen Anteil ausmachen.
A trending topic in Semantic Web research deals with the processing of queries over Linked Open Data (LOD). As has been shown in literature, the loose nature of the "web of data" and data sources within can be accounted for by employing federated query processing strategies. This approach, however, is all the more dependent on both up-to-date statistical summaries (data statistics) of the sources in use and accurate and precise estimation of cardinalities and selectivities. In general, federated data sources are to be seen as black-boxes w.r.t. data statistics, as no interchange of such information can be expected. Because of this, it is possible for individual data statistics to become obsolete, if the corresponding source is subjected to data changes cumulating over time. In this thesis an adaptive system is being proposed, that complements a given RDF-based query federator. Through observation and analysis of the error of the cardinality estimation of incoming queries, it tries to infer the obsolescence of individual data statistics, triggering updates of data statistics found to be obsolete. An evaluation of the system shows, that the approach to this solution is plausible. Yet, in practice no satisfying results could be acquired, that would prove a true practicality. Still, parts of the system proposed may be re-used for related tasks that could be more promising.
Ziel dieser Diplomarbeit ist es, innerhalb von sechs Monaten eine gamebasierte Anwendung für Android-Smartphones zu entwickeln, die durch eng beieinander liegende Stationen historisches Wissen vermittelt. Die einzelnen Spielstationen sollen mit Hilfe von GPS1-Positionen festgelegt und erkannt werden. Als Gelände wurde die Burgruine Reichenstein in der Verbandsgemeinde Puderbach im Westerwald ausgewählt. Es soll untersucht werden, wie viele GPS-Stationen auf engem Raum unterzubringen sind und wie weit sie voneinander entfernt sein müssen, um gute Ergebnisse erzielen zu können. Dazu ist es nötig, sowohl den Grundriss der Burg als auch die Beschaffenheit des Geländes mit einzubeziehen.
An den einzelnen Stationen sollen auf spielerische Art und Weise historische Informationen über die Burgruine Reichenstein vermittelt werden. Neben der Recherche, der Konzepterstellung und der Implementierung umfasst diese Arbeit auch eine Evaluation, die eine Bewertung der Anwendung ermöglicht.
Robotics research today is primarily about enabling autonomous, mobile robots to seamlessly interact with arbitrary, previously unknown environments. One of the most basic problems to be solved in this context is the question of where the robot is, and what the world around it, and in previously visited places looks like " the so-called simultaneous localization and mapping (SLAM) problem. We present a GraphSLAM system, which is a graph-based approach to this problem. This system consists of a frontend and a backend: The frontend- task is to incrementally construct a graph from the sensor data that models the spatial relationship between measurements. These measurements may be contradicting and therefore the graph is inconsistent in general. The backend is responsible for optimizing this graph, i. e. finding a configuration of the nodes that is least contradicting. The nodes represent poses, which do not form a regular vector space due to the contained rotations. We respect this fact by treating them as what they really are mathematically: manifolds. This leads to a very efficient and elegant optimization algorithm.
Augmented Reality bedeutet eine reale Umgebung mit, meistens grafischen, virtuellen Inhalten zu erweitern. Oft sind dabei die virtuellen Inhalte der Szene jedoch nur ein Overlay und interagieren nicht mit den realen Bestandteilen der Szene. Daraus ergibt sich ein Authentizitätsproblem für Augmented Reatliy Anwendungen. Diese Arbeit betrachtet Augmented Reality in einer speziellen Umgebung, mit deren Hilfe eine authentischere Darstellung möglich ist. Ziel dieserArbeitwar die Erstellung eines Systems, das Zeichnungen durch Techniken der Augmented Reality mit virtuellen Inhalten erweitert. Durch das Anlegen einer Repräsentation soll es der Anwendung dabei möglich sein die virtuellen Szeneelementemit der Zeichnung interagieren zu lassen. Dazu wurden verschiedene Methoden aus den Bereichen des Pose Tracking und der Sketch Recognition disktutiert und für die Implementierung in einem prototypischen System ausgewählt. Als Zielhardware fungiert ein Android Smartphone. Kontext der Zeichnungen ist eine Dungeon Karte, wie sie in Rollenspielen vorkommt. Die virtuellen Inhalte nehmen dabei die Form von Bewohnern des Dungeons an, welche von einer Agentensimulation verwaltet werden. Die Agentensimulation ist Gegenstand einer eigenen Diplomarbeit [18]. Für das Pose Tracking wurde ARToolkitPlus eingesetzt, ein optisches Tracking System, das auf Basis von Markern arbeitet. Die Sketch Recognition ist dafür zuständig die Inhalte der Zeichnung zu erkennen und zu interpretieren. Dafür wurde ein eigener Ansatz implementiert der Techniken aus verschiedenen Sketch Recognition Systemen kombiniert. Die Evaluation konzentriert sich auf die technischen Aspekte des Systems, die für eine authentische Erweiterung der Zeichnung mit virtuellen Inhalten wichtig sind.
In the period between 1985 and 1994 ethnic conflicts had a part for more than 50% of the total number of conflicts. Oftentimes, conflicts may arise between different ethnic groups or between one ethnic group and the state. The reasons for this are varied in ranging from social deprivation to the threat of collective identity. An essential key role is played by the political elite, which takes advantage of political and economic crises in order to mobilize certain ethnic groups.
This thesis attempts to investigate such ethnic conflicts on the case of former Yugoslavia, focusing in particular on the role of the political elite. For this purpose, the approach of an agent-based simulation is been followed. The agent-based model, which is carried by ArcGIS, EmIL and Repast allows a thorough investigation of such conflicts. The main feature lies in the ability of agents to be able to develop a normative behavior, so that compex social behaviors can be simulated.
Diese Arbeit beschreibt einen Ansatz zur webbasierten und GPU-unterstützten medizinischen Visualisierung. Der Schwerpunkt liegt auf der client-seitigen Ausführung von direktem Volumen-Rendering mittels WebGL und der Übertragung von medizinischen Datensätzen von Server zu Client. Die Motivation dieser Arbeit liegt vor allem in den neuesten Entwicklungen von Webtechnologien begründet, da es bisher nicht möglich war hardwarebeschleunigte 3D-Grafik direkt im Webbrowser darzustellen. Erst seit der Entwicklung der 3D-Grafik-Programmierschnittstelle WebGL besteht die Möglichkeit GPU-unterstütztes Volumenrendering im Browser-Kontext ohne den Einsatz zusätzlicher Software zu realisieren. Es wird ein webbasiertes Volumenrendering-System vorgestellt, das die Umsetzung von Volumen-Raycasting mit WebGL zur direkten Darstellung von Volumendaten in Echtzeit behandelt. Für die technische Umsetzung wurden das Google Web Toolkit und die Google App Engine als Infrastruktur verwendet.
Die Arbeit zeigt die Entwicklung einer virtuellen Welt als Facebook App. Grundlage bietet hierfür ein Szenengraph, der an die Anforderungen der virtuellen Welt angepasst wurde. Bei der Entwicklung liegt ein Schwerpunkt auf neuer und zum Teil noch experimenteller Web-Technologie (Google Web Toolkit, Google App Engine). In der virtuellen Welt schlüpft der Benutzer in die Rolle eines Avatars. Er kann Räume seiner Facebook-Freunde besuchen, seinen eigenen Raum gestalten und neue 3D-Modelle für den Avatar oder die Inneneinrichtung in die virtuelle Welt hochladen.
Diese Diplomarbeit beschreibt die Entwicklung einer Web Service orientierten Umgebung zur Verarbeitung von Pegeldaten mehrerer Gewässer in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG). Sie dokumentiert den gesamten Entwicklungsablauf und gibt eine Einführung in die verwendeten Technologien. Für XHydro, ein Austauschformat zum wirtschaftlichen und organisationsübergreifenden Austausch von Zeitreihen, wird zusätzlich eine Bewertung des Systems inklusive Verbesserungsvorschlägen gegeben.
Echtzeitsysteme spielen in der heutigen Zeit in vielen Anwendungsbereichen eine bedeutende Rolle. Beispiele hierfür finden sich in der Robotik, der Fabrikautomation, der Medizintechnik, aber auch in Bereichen aus dem täglichen Leben, wie im Automobilbereich oder in der Mobilkommunikation. Trotz der ständig wiederkehrenden Begegnung mit ihnen im Alltag, sind Echtzeitsysteme häufig innerhalb von größeren Systemen eingebettet und können somit nur selten vom jeweiligen Nutzer bewusst als eigenständig wahrgenommen werden.
Um spezifische Eigenschaften des Gebiets Echtzeitsysteme im Schulunterricht oder in der Ausbildung an Hochschulen den Lernenden sichtbar zu machen, existiert im Labor der Arbeitsgruppe Echtzeitsysteme der Universität Koblenz-Landau ein Versuchsaufbau mit dem Namen "Wippe", bei dem eine Kamera die Bewegung einer Kugel auf einer ebenen Fläche aufnehmen und vermessen kann. Durch die Neigung der Fläche in zwei Achsen ist die Wippe prinzipiell in der Lage, die Kugel zu bewegen und zum Halten zu bringen. Insbesondere soll verhindert werden, dass die Kugel von der Fläche fällt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse und Überarbeitung des Wippe-Systems. Außerdem wird ein Regelalgorithmus für eine automatische Steuerung des Systems realisiert.
Das Wippe-Experiment soll für didaktische Zwecke eingesetzt werden und ein offenes System darstellen, welches die Merkmale und Eigenschaften eines Echtzeitsystems exemplarisch verdeutlicht.
Distance vector routing protocols are interior gateway protocols in which every router sets up a routing table with the help of the information it receives from its neighboring routers. The routing table contains the next hops and associated distances on the shortest paths to every other router in the network. Security mechanisms implemented in distance vector routing protocols are insufficient. It is rather assumed that the environment is trustworthy. However, routers can be malicious for several reasons and manipulate routing by injecting false routing updates. Authenticity and integrity of transmitted routing updates have to be guaranteed and at the same time performance and benefits should be well-balanced.
In this paper several approaches that aim at meeting the above mentioned conditions are examined and their advantages and disadvantages are compared.
QEMU ist eine Open-Source Virtualisierungssoftware, durch die Computersysteme simuliert werden können. Durch VDE (Virtual Distributed Ethernet) ist es möglich, mehrere durch QEMU virtualisierte Computer miteinander zu verbinden und so ein virtuelles Netzwerk zu erzeugen. Mithilfe von Virtualisierung können Netze zum Testen von Netzwerkanwendungen und -protokollen erzeugt werden, deren Aufbau oder Nutzung ohne Virtualisierung impraktikabel oder schlicht unerschwinglich wäre. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Programm zu entwickeln, welches eine in einer Szenario-Datei hinterlegte Netzwerktopologie mit QEMU und VDE-Switches aufbauen kann. Es soll ein Vergleich angestellt werden zwischen Netzen, die mit QEMU aufgebaut wurden und solchen, die über VNUML aufgebaut wurden.
MapReduce with Deltas
(2011)
The MapReduce programming model is extended slightly in order to use deltas. Because many MapReduce jobs are being re-executed over slightly changing input, processing only those changes promises significant improvements. Reduced execution time allows for more frequent execution of tasks, yielding more up-to-date results in practical applications. In the context of compound MapReduce jobs, benefits even add up over the individual jobs, as each job gains from processing less input data. The individual steps necessary in working with deltas are being analyzed and examined for efficiency. Several use cases have been implemented and tested on top of Hadoop. The correctness of the extended programming model relies on a simple correctness criterion.
Planning routes for trucks with a trailer is a complex procedure. In order to simplify this process, a route is segmented into elementary components, which represents basic motions of the considered vehicle. These elementary components are called maneuvers and are composed of two party. First, paths are constructed for certain reference points. Second, the vehicle is enclosed by a corridor during the execution of a maneuver. The paths of the vehicle have to take driveability into consideration. They must respect the kinematic constraints of the vehicle. The maneuver corridor can be used as a basis to guarantee collision-free motion planing. No part of the vehicle leaves the corridor during the maneuver. There are different types of maneuvers. Currently, the bending maneuver, the cusp maneuver and the straight line maneuver can be distinguished. In addition, a maneuver can be created with two different construction methods, the conventional and the iterative method.
In this thesis, a data structure to construct a maneuver is designed and implemented. The data structure is integrated into an already existing tool. The user can interact with the software to adjust various parameters of a maneuver. Afterwards the maneuver is generated based on these parameters. This also includes a visualization within the software, which can plot the parts of a maneuver. The visualization can be exported to an image file.
Ziel dieser Arbeit ist es, eine Anwendung für ein Augmented Reality Fernrohr zu entwickeln, die verschiedene Interaktions- und Explorationsmöglichkeiten umsetzt. Darüber hinaus sollen Erkenntnisse über den Einfluss auf die Vermittlung von Wissen gewonnen werden. Dafür soll innerhalb von sechs Monaten neben der Einarbeitung in die verschiedenen Themengebiete, dem Entwurf eines Konzepts und der Implementierung der Anwendung auch eine gründliche Evaluation durchgeführt werden. Da der Standort des Fernrohrs im Rahmen der Bundesgartenschau 2011 [BUG] in Koblenz am Rheinufer in der Nähe der Talstation der Seilbahn ist, bietet es sich an die Festung Ehrenbreitstein in den Fokus zu setzen. Dabei soll vor allem die Festungsarchitektur im Mittelpunkt stehen. Die Anwendung soll dem Benutzer einen Überblick über die Festungsanlagen geben und nebenbei auch einige geschichtliche Fakten vermitteln.
Um die verschiedenen Anforderungen und die damit verbundenen Aufgaben zu erfüllen und strukturiert zu erarbeiten, wurde vor Beginn der Arbeit ein Projektplan erstellt, der die 6 Monate in fünf verschiedenen Phasen unterteilt, die jeweils mit Meilensteinen enden. Die Phase soll die Einarbeitung in die Grundlagen, die Entwicklung des Konzepts und die softwaretechnische Planung umfassen. Die nächste Phase beschäftigt sich mit der Präevaluation, die genaueren Aufschluss über die Qualität des entwickelten Konzepts geben soll. Im Anschluss an die Auswertung der Präevaluation kommt die erste Implementierungsphase, die mit einem Prototypen abschließen soll. Im zweiten Implementierungsschritt sollen dann die grafischen Inhalte erstellt und die prototypische Anwendung mit Inhalten gefüllt werden.
Zum Abschluss des Projekts wird eine Evaluation durchgeführt, die Erkenntnisse über den Einfluss von Augmented Reality auf die Vermittlung von Wissen liefern soll.
Der neue Personalausweis bietet mit der eID-Funktion die Möglichkeit sich online gegenüber anderen auszuweisen. Dafür ist eine Software notwendig, die auf dem lokalen Computer installiert ist. Diese Arbeit zeigt eine mögliche Vorgehensweise beim Entwurf und der Implementierung der notwendigen Funktionen solch einer Software.
Im Rahmen dieser Abschlußarbeit wurde ein Plugin zur Visualisierung/Simulation von Public-Key-Infrastrukturen für die Kryptographie-Lernsoftware JCryp-Tool entwickelt und implementiert. Public-Key-Infrastrukturen stellen einen Bereich in der Kryptographie dar, mit dem viele Anwender von IT-Systemen in Berührung kommen.
Terrainklassifikation mit Markov-Zufallsfeldern auf Basis von fusionierten Kamera- und Laserdaten
(2011)
A mobile system, that has to navigate automatically in an outdoor environment,rnneeds to have knowledge about its surrounding terrain. Laser-range-finders, sometimes combined with cameras, are often used to analyse terrain. Several problems, like missing or noisy data, lead to erroneous identification of environment.
The target of this work is to add a context-sensitive classification component and data of other sensors to a procedure, based on 3d-data, obtained by a laser-range-finder. The first upgrade consists of a Markov Random Field, which is used to model the relationships between neighbouring terrainsegments and allows a segmentation of the whole terrain.
The second upgrade fuses laserdata with pictures from cameras to obtain additional terrainfeatures.
In this diploma thesis a skeleton-based matching technique for 2D shapes is introduced. First, current approaches for the matching of shapes will be presented. The basics of skeleton-based matchings will be introduced. In the context of this thesis, a skeleton-based matching approach was implemented as presented in the original paper. This implementation is evaluated by performing a similarity search in three shape databases. Strengths and limitations of the approach are pointed out. In addition, the introduced algorithm will be examined with respect to extending it towards matching of 3D objects. In particular, the approach is applied to medical data sets: Pre- and postoperative CT images of the abdominal aorta of one patient will be compared. Problems and approaches for matching of 3D objects in general and blood vessels in particular will be presented.
Diese Arbeit hat die Entwicklung eines Verfahrens zum Ziel, dass Bewegung und auftretende Bewegungsunschärfe durch Verfahren des Non-Photorealistic Renderings darstellt. Dabei soll das angestrebte Verfahren den Verlauf der Bewegung für ein dargestelltes Bild ermitteln und mit Speed Lines annähern. Das sich bewegende Objekt bzw. der sich bewegende Teil des Objekts wird abhängig von der Stärke der Bewegung teilweise bis komplett ausgeblendet. Das Verfahren soll echtzeitfähig sein. Aufgrund von vorgestellten Verfahren im Bereich NPR und Motion Blur entwickelt die Arbeit eigene Ansätze, die die genannten Anforderungen umsetzen. Dabei beachtet die Arbeit zwei Aspekte: Sie nimmt so wenige Änderungen wie möglich am verwendeten Szenegraphen vor und führt nach Möglichkeit zur Laufzeit keine Berechnungen auf Seiten der CPU durch. So soll ein Verfahren entstehen, das als Post-Processing Verfahren in Anwendungen integriert werden kann, interaktive Wiederholungsraten ermöglicht und damit auch in Spielen zur Anwendung kommen kann.
Ziel dieser Diplomarbeit ist die Entwicklung einer Software, die Standorte von Gegenständen barrierefrei für sehbehinderte Menschen auf einem mobilen Gerät ausgibt. Hierzu soll ein Konzept der Orientierung von bekannten und mit Markern versehenen Objekten im Raum entwickelt werden. Eine barrierefreie Ausgabe für sehbehinderte Menschen muss ebenfalls ausgewählt werden. Das Programm soll markierte, weiter entfernte Objekte erfassen und beschreiben. Dadurch würde der wahrnehmbare Bereich von sehbehinderten Personen erweitert. Dieser wahrnehmbare Bereich beschränkt sich meist auf den Boden, sehbehinderte Menschen können ihn gefahrlos mit den Füßen abtasten, und die durch die Armlänge begrenzte Reichweite in Brustnähe. Das zu entwickelnde System kann eine Lebenshilfe für Menschen sein, die ohne oder nur mit wenigen visuellen Informationen auskommen müssen. Die prototypische Umsetzung erfolgt auf einem Laptop mit externer Kamera und Maus. Die Evaluation des Systems bezieht sich auf die für sehbehinderte Menschen barrierefreie Ausgabe von Informationen. Zu diesem Zweck wird eine für sehbehinderte Menschen sichere Testumgebung geschaffen, in der die ausgewählte Ausgabeform evaluiert wird.
Das allgemeine Erreichbarkeitsproblem in Stellen/Transitions-Netzen behandelt die Frage, ob eine bestimmte Zielmarkierung aus einer anderen Markierung erreichbar ist. Die lineare Algebra als Teilgebiet der Mathematik kann zur Beschreibung und Analyse von Petri-Netzen herangezogen werden. Jedoch stellen Kreise in Netzen bei der Erreichbarkeitsanalyse ein Problem für sie dar: ob für bestimmte Transitionen erforderliche Marken sofort, erst nach dem Durchlaufen bestimmter Kreise oder gar nicht zur Verfügung stehen, ist nicht erkennbar, hat jedoch unmittelbare Auswirkungen auf die Erreichbarkeit. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dieses Problem linear-algebraisch anzugehen. In dieser Arbeit werden vorhandene Verfahren sowie neue Lösungsansätze auf Basis der Reproduzierbarkeit der leeren Markierung diskutiert.
The interaction with the Wii Remote controller consists mainly in calculating rotations of the controller. The subject of this project is to make a real 1 on 1 mapping of the orientation and position of the Wiimote in a virtual application possible. The position of the Wiimote shall be calculated by stereotracking with two cameras.
The project shall be demonstrated in different applications.
This paper introduces Vocville, a causal online game for learning vocabularies. I am creating this application for my master thesis of my career as a "Computervisualist" (computer visions) for the University of Koblenz - Landau. The application is an online browser game based on the idea of the really successful Facebook game FarmVille. The application is seperated in two parts; a Grails application manages a database which holds the game objects like vocabulary, a Flex/Flash application generates the actual game by using these data. The user can create his own home with everything in it. For creating things, the user has to give the correct translation of the object he wants to create several times. After every query he has to wait a certain amount of time to be queried again. When the correct answer is given sufficient times, the object is builded. After building one object the user is allowed to build others. After building enough objects in one area (i.e. a room, a street etc.) the user can activate other areas by translating all the vocabularies of the previous area. Users can also interact with other users by adding them as neighbors and then visiting their homes or sending them gifts, for which they have to fill in the correct word in a given sentence.
In der vorliegenden Diplomarbeit wurde gezeigt, wie sich Ambient Occlusion in einer Szene aus frei transformierbaren Starrkörpern unter Verwendung von Coherent Shadow Maps in interaktiven Frameraten berechnen und darstellen lässt. Die Vorteile von Ambient Occlusion im Vergleich zu klassischen lokalen Beleuchtungsmodellen wurden aufgezeigt - den Ansatzpunkt bildet die Approximation von Umgebungslicht und indirekter Beleuchtung durch einen konstanten Farbwert - und die vereinfachenden Annahmen, die im Vergleich zu einer Simulation globaler Beleuchtung gemacht werden, wurden nachgezeichnet - Die Gültigkeit von Ambient Occlusion beschränkt sich demnach eigentlich auf eine direkte Beleuchtung diffuser Materialien mit konstanter Leuchtdichte. Um einen umfassenden Überblick zu gewährleisten, wurden zahlreiche existierende Ansätze zur Berechnung von Ambient Occlusion ausführlich vorgestellt. Anschließend wurde auf die Berechnung der Visibilität mittels CSMs eingegangen. Es wurde gezeigt wie sich die Komprimierungsrate von CSMs durch eine gleichmäßige Verteilung der zu komprimierenden Depth Maps deutlich erhöhen lässt und ein XML-konformes Dateiformat, das die beliebige Wiederverwendung einmal komprimierter Depth Maps erlaubt, wurde eingeführt.
In Silico simulation of biological systems is an important sub area of computational biology (system biology), and becomes more and more an inherent part for research. Therefore, different kinds of software tools are required. At present, a multitude of tools for several areas exists, but the problem is that most of the tools are essentially application specific and cannot be combined. For instance, a software tool for the simulation of biochemical processes is not able to interact with tools for the morphology simulation and vice versa. In order to obtain realistic results with computer-aided simulations it is important to regard the biological system in its entirety. The objective is to develop a software framework, which provides an interface structure to combine existing simulation tools, and to offer an interaction between all affiliated systems. Consequently, it is possible to re-use existing models and simulation programs. Additionally, dependencies between those can be defined. The system is designed to interoperate as an extendable architecture for various tools. The thesis shows the usability and applicability of the software and discusses potential improvements.
Die Computergrafik befasst sich mit der Erzeugung von virtuellen Bildern. Im Bereich der 3D-Computergrafik werden die dargestellten Objekte im dreidimensionalen Raum beschrieben. Dazu bedient man sich diverser Generierungsverfahren. Einer dieser so genannten Renderer ist das Raytracing-Verfahren. Es erfreut sich in der Computergrafik wegen der erreichten Bildqualität bei ueberschaubarer Komplexität großer Beliebtheit. Dabei wird versucht, immer realistischere Ergebnisse zu erreichen. In der Vergangenheit wurde Raytracing deswegen beispielsweise um globale Beleuchtungsmodelle oder um reflektierende beziehungsweise um transparente Objekte erweitert. Dabei wurde aber ein wichtiger Punkt häufig vernachlässigt, welcher ebenfalls den Grad an Realismus deutlich erhöhen kann: die Kamera. Meistens geht man auch heutzutage von einem vereinfachten Lochkameramodell aus. Aus diesem Grund genügen solche Modelle nicht den Ansprüchen physikalisch-korrekter Renderingverfahren. Eine wirklich umfassend korrekte Abbildung von Szenen darf also nicht vernachlässigen, dass ein generiertes Bild durch ein Linsensystem noch einmal entscheidend beeinflusst wird. In dieser Arbeit wird deswegen ein physikalisch korrektes Kameramodell vorgestellt, welches die geometrischen Eigenschaften des Linsensystems berücksichtigt und die Belichtung auf der Bildebene korrekt berechnet.
Rescueanalyser
(2007)
Im Forschungsgebiet der Künstlichen Intelligenz und Multiagenten-Systeme stellt die Erkennung von Plänen eine besondere Herausforderung dar. Es gilt aus einer Menge von Beobachtungen Agentenpläne effektiv, zuverlässig und eindeutig zu identifizieren. Im Bereich des RoboCup ist es von entscheidender Bedeutung, dass Agenten über die Pläne und Intensionen anderer Agenten schlussfolgern können, um gemeinsame Ziele zu erreichen. Diese Diplomarbeit umfasst die Konzeption und Entwicklung eines Werkzeugs für die RoboCupRescue-Simulation, welches die Abläufe einer Rescue-Simulation analysiert und die beobachteten Aktionsfolgen Plänen einer vorspezifizierten Planbibliothek zuordnet. Das entwickelte Analysewerkzeug zeichnet sich einmal durch seine Unabhängigkeit von den verschiedenen Rescue-Agententeams aus, sowie durch die Verwendung neuester Methoden zur effektiven Planerkennung. Damit ermöglicht der entwickelte Rescueanalyser sowohl die Fehlersuche und Optimierung des eigenen Agententeams als auch die Erforschung und Auswertung unterschiedlicher Strategien der Rescue-Agenten konkurrierender Teams. Neben der Visualisierung der Ergebnisse mittels eines optimierten Monitors des Rescue-Simulators, können die Resultate und Auswertungen der Planerkennung auch durch textbasierte Ausgaben detailliert eingesehen werden.