TY - GEN A1 - Gedat, Egbert A1 - Fechner, Pascal A1 - Fiebelkorn, Richard A1 - Vandenhouten, Jan A1 - Vandenhouten, Ralf T1 - Image recognition of multi-perspective data for intelligent analysis of gestures and actions T2 - Wissenschaftliche Beiträge 2018 N2 - The BERMUDA project started in January 2015 and was successfully completed after less than three years in August 2017. A technical set-up and an image processing and analysis software were developed to record and evaluate multi-perspective videos. Based on two cameras, positioned relatively far from one another with tilted axes, synchronized videos were recorded in the laboratory and in real life. The evaluation comprised the background elimination, the body part classification, the clustering, the assignment to persons and eventually the reconstruction of the skeletons. Based on the skeletons, machine learning techniques were developed to recognize the poses of the persons and next for the actions performed. It was, for example, possible to detect the action of a punch, which is relevant in security issues, with a precision of 51.3 % and a recall of 60.6 %. N2 - Das Projekt BERMUDA konnte im Januar 2015 begonnen und nach knapp drei Jahren im August 2017 erfolgreich abgeschlossen werden. Es wurden ein technischer Aufbau und eine Bildverarbeitungs- und Analysesoftware entwickelt, mit denen sich multiperspektivische Videos aufzeichnen und auswerten lassen. Basierend auf zwei in größerem Abstand gewinkelt positionierten Kameras wurden synchrone Videos sowohl im Labor als auch in realen Umgebungen aufgenommen. Die Auswertung umfasst die Hintergrundeliminierung, die Körperteilklassifikation, ein Clustering, die Zuordnung zu Personen und schließlich die Rekonstruktion der Skelette. Ausgehend von den Skeletten wurden Methoden des maschinellen Lernens zur Erkennung der Haltungen und darauf aufbauend zur Gestenerkennung entwickelt. Beispielhaft konnte die im Sicherheitskontext relevante Handlung des Schlagens mit einer Genauigkeit von 51,3 % und einer Trefferquote von 60,6 % erkannt werden. Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-10230 SN - 0949-8214 VL - 22 SP - 25 EP - 30 ER - TY - GEN A1 - Bezruk, Valeriy A1 - Gedat, Egbert A1 - Holzheimer, Katja A1 - Vandenhouten, Ralf T1 - Automated recognition of sleep stages by electroencephalograms T2 - Wissenschaftliche Beiträge 2015 N2 - The assessment of different sleep stages and their disorders in diseases is an important part of telematic medicine. With an electroencephalogram, the different stages of sleep can be monitored and classified with respect to brain activity. By means of modern data management such as the patient monitor ixTrend, for example, the data can be recorded for long sleep phases and evaluated by a computer using appropriate software, such as Dataplore. Here, a new mathematical model for the automated classification of sleep stages is introduced. The statistical method of autocorrelation, applied to six known sleep stages, was extended by one new class for unknown signals. Due to this new class, it is not necessary to sort all recorded EEG signals into one of the known classes, thereby, minimising the probability of errors. Further, the dependence of the error probability on the duration of the analysed EEG signal was assessed. A minimal error probability of pmin = 0.15 was detected. Exemplary data for one patient are reported. N2 - Die Beurteilung der verschiedenen Schlafphasen und deren Störungen bei Erkrankungen spielt eine wichtige Rolle in der telematischen Medizin. Mit einem Elektroenzephalogramm können die Schlafphasen überwacht und in verschiedene Klassen der Hirnaktivität eingeteilt werden. Durch moderne Methoden des Datenmanagements, wie etwa den Patientenmonitor ixTrend, können die Daten über längere Schlafphasen aufgezeichnet und am Computer mit geeigneter Software, etwa Dataplore, analysiert werden. Hier wird ein neues mathematisches Modell zur automatischen Klassifizierung der Schlafphasen vorgestellt. Die statistische Methode der Autokorrelation, angewendet auf sechs bekannte Schlafphasen, wurde erweitert um eine neue Klasse nicht zuordenbarer Muster. Durch diese neue Klasse wird es vermieden, jedes aufgezeichnete EEG-Muster in eine der bekannten Klassen hineinzuzwingen. Dadurch wird der Fehler bei der Zuordnung verringert. Weiter wird der Einfluss der Länge des analysierten EEG auf die Fehlerquote der Zuordnung untersucht. Es zeigte sich eine minimale Fehlerquote von pmin = 0,15. Es werden beispielhafte Daten eines Patienten gezeigt. Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-3552 SN - 0949-8214 VL - 19 SP - 39 EP - 43 ER - TY - CHAP A1 - Vandenhouten, Ralf A1 - Hermerschmidt, Andreas A1 - Fiebelkorn, Richard T1 - Design and quality metrics of point patterns for coded structured light illumination with diffractive optical elements in optical 3D sensors T2 - Proceedings of SPIE N2 - Structured light has become a widespread technique for the development of camera-based 3D sensors. The structured illumination provides texture to homogeneous objects and thus allows for the reliable determination of the disparity of each object point in a stereo-camera setting. Even a monocular 3D sensor is possible if the light projector has a fixed relative position to the camera and if the structured light is coded, i.e. the position within the whole light pattern can be reconstructed uniquely from a small local window of the pattern, the uniqueness window. Coded patterns with such a uniqueness property are called Perfect SubMaps (PSM). In our paper we focus on the design and evaluation of the subset of symmetric isolated binary toroidal PSMs (SIBTPSM) for structured light patterns, because of their beneficial properties with respect to the signal-to-noise ratio and the use with laser light sources and DOEs. We define several figures of merit that are relevant for the practical use of PSMs in a 3D sensor: the PSM size, the size of the uniqueness window, the Hamming distance, the density, and the homogeneity. We have created SIBTPSMs using our own dedicated algorithms and have designed and fabricated DOEs that produce these patterns with large fan angles of 61° × 47° when used with near-infrared diode lasers (λ = 830nm). We analyze the influence of these characteristics on the 3D measurement process by theory, simulations, and experiments. The patterns of publicly available DOEs based on SIBTPSMs are used for comparison and reference. Our results show that the PSM width, the uniqueness window size, the minimum and average Hamming distances, and the uniformity have strong impact on either speed or quality of the 3D reconstruction, whereas the point density and the PSM height are of minor importance. KW - structured light KW - 3D sensor KW - diffractive optical element KW - DOE KW - perfect submap KW - PSM KW - symmetric PSM Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-9798 SN - 1996-756X VL - 10335 ER - TY - CHAP A1 - Pulwer, Silvio A1 - Fiebelkorn, Richard A1 - Zesch, Christoph A1 - Steglich, Patrick A1 - Villringer, Claus A1 - Villasmunta, Francesco A1 - Gedat, Egbert A1 - Handrich, Jan A1 - Schrader, Sigurd A1 - Vandenhouten, Ralf T1 - Endoscopic orientation by multimodal data fusion T2 - Proc. SPIE 10931, MOEMS and Miniaturized Systems XVIII N2 - To improve the feasibility of endoscopic inspection processes we developed a system that provides online information about position, orientation and viewing direction of endoscopes, to support the analysis of endoscopic images and to ease the operational handling of the equipment. The setup is based on an industrial endoscope consisting of a camera, various MEMS and multimodal data fusion. The software contains algorithms for feature and geometric structure recognition as well as Kalman filters. To track the distal end of the endoscope and to generate 3D point cloud data in real time the optical and photometrical characteristics of the system are registered and the movement of the endoscope is reconstructed by using image processing techniques. KW - endoscope KW - orientation KW - Kalman filter KW - visual odometry KW - mems KW - gyroscope KW - accelerometer Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-11420 SN - 1996-756X ER - TY - GEN A1 - Handrich, Jan A1 - Vandenhouten, Ralf T1 - Erweiterung eines landmarkenbasierten Innenraumortungsverfahrens für Mobilgeräte mit ARCore T2 - Wissenschaftliche Beiträge 2019 N2 - Die Lokalisierung in Innenräumen, die sich nicht auf Satellitennavigation wie GPS verlassen kann, ist nach wie vor eine Herausforderung. Viele Methoden zur Lokalisierung in Innenräumen beruhen auf Funksignalen oder anderen Sendern (z.B. Infrarot), die eine kostenintensive Infrastruktur erfordern, die in einem Gebäude installiert werden muss. Außerdem sind diese Techniken ungenau, wenn Reflexionen der Signale in einem Gebäude auftreten. Die Forschungsgruppe Telematik der TH Wildau hat für diese Problemstellung ein optisches Verfahren zur Innenraumlokalisierung entwickelt, das die Kamera eines mobilen Geräts verwendet. Dieser Ansatz erfordert nur die Verfügbarkeit von mehreren identifizierbaren Landmarken, die kostengünstig in einem Gebäude installiert werden können. In diesem Beitrag soll eine Möglichkeit vorgestellt werden, dieses landmarkenbasierte Verfahren mit der Augmented Reality-Bibliothek ARCore von Google zu erweitern, um eine kontinuierliche Positionsermittlung zu ermöglichen, auch wenn vorübergehend keine Landmarken durch die Gerätekamera erfasst ­werden können. N2 - Indoor localization, which cannot rely on satellite navigation such as GPS, remains a challenge. Many indoor localization methods depend on radio signals or other transmitters (e.g. infrared) that require a costly infrastructure to be installed in a building. In addition, these techniques are inaccurate when reflections of the signals occur in a building. The telematics research group at TH Wildau has developed an optical method for indoor localization for this problem that uses the camera of a mobile device. This approach only requires the availability of several identifiable landmarks that can be installed cost-effectively in a building. In this article, a way is presented to extend this landmark based method with Google's Augmented Reality library ARCore to enable continuous position tracking even if no landmarks can be captured by the device ­camera temporarily. Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-10790 SN - 0949-8214 VL - 23 SP - 27 EP - 32 ER - TY - JOUR A1 - Holland-Moritz, Ralph A1 - Vandenhouten, Ralf T1 - Detection of Movement Profiles in Facility Management Using Complex Event Processing JF - International Journal of Information Science N2 - This paper presents a solution for detecting movement and spreading profiles by analyzing sensor data in the facility management. First of all, a scenario is defined and described. On the basis of this scenario an approach is made using integration of events over time and location. For making the integration possible the required information, which the data objects have to provide, is identified. At the end a solution is presented using Complex Event Processing to implement the integration of events. KW - facility management KW - complex event processing KW - sensor KW - detector KW - movement profile KW - spatial dimension KW - integration KW - alarm reliability KW - event driven architecture KW - evaluation KW - security KW - intrusion KW - fire Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-9495 UR - http://article.sapub.org/10.5923.j.ijis.20130301.02.html SN - 2163-193X VL - 3 IS - 1 SP - 7 EP - 12 ER - TY - GEN A1 - Kistel, Thomas A1 - Vandenhouten, Ralf T1 - A domain specific language for the automatic generation of parsers classes for text protocols T2 - Wissenschaftliche Beiträge 2014 N2 - ABNF ist eine Sprache zur Definition einer formalen Syntax für technische Spezifikationen und wird häufig zur Beschreibung textueller Nachrichten von Internetprotokollen eingesetzt. Die Möglichkeiten der automatischen Generierung von Parser-Klassen aus ABNF-Spezifikationen sind derzeit sehr begrenzt, da ABNF lediglich die Transfersyntax und Produktionsregeln von Textnachrichten beschreibt. Die fehlende Definition von Variablennamen innerhalb einer ABNF-Spezifikation ermöglicht es nicht, sinnvollen und ausdrucksstarken Programmcode zu generieren, der von einem Programmierer verwendet werden kann. In diesem Artikel stellen wir X-ABNF vor, eine domänenspezifische Sprache (DSL) zur Definition von Variablennamen für ABNF-Regeln. Dies ermöglicht die Generierung von ausdrucksstarkem und lesbarem Programmcode aus ABNF-Spezifikationen. Des Weiteren zeigen wir, dass dieser Ansatz auch für Spracherweiterungen mithilfe von Makroprogrammierung genutzt werden kann. Dies ermöglicht die dynamische Instanziierung von ABNF-Textnachrichten im Programmcode. Wir verwenden Xtext und Xtend zur Implementierung der Sprachgrammatik von ABNF und XABNF, was eine gute Werkzeugunterstützung gewährleistet und Codegenerierung ermöglicht. N2 - ABNF is a language for the definition of the formal syntax of technical specifications and is widely used for the definition of textual protocol messages of many internet protocols. The automatic generation of parser classes for ABNF specifications is currently very limited, because ABNF only defines the transfer syntax of the text messages and does not define names for the set of production rules. The lack of name definitions within ABNF rules does not allow to automatically generate expressiveness and meaningful program code for ABNF specifications. In this paper we present X-ABNF, which is a domain-specific language (DSL) for the definition of name-bindings for ABNF rules. The name-bindings with X-ABNF facilitates to generate a concise and meaningful code for an ABNF specification. Additionally, we show that the name-binding can also be used for language extensions through macro programming to dynamically access ABNF encoded text data within source code. We have used Xtext and Xtend for the implementation of the language grammar of ABNF and X-ABNF, which provide good tool support and code generation capabilities. Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-3333 SN - 0949-8214 VL - 18 SP - 45 EP - 51 ER - TY - GEN A1 - Gedat, Egbert A1 - Fechner, Pascal A1 - Fiebelkorn, Richard A1 - Vandenhouten, Ralf T1 - Szenenanalyse und Unterscheidung der Skelette mehrerer Menschen in digitalen Bildern mit Graphentheorie durch eine k-kürzeste-disjunkte-Wege-Suche T2 - Wissenschaftliche Beiträge 2017 N2 - Das Erkennen von Personen auf Fotos und in Videos geschieht in aktuellen Klassifizierungsverfahren durch die Zuordnung eines Köperteils zu jedem Pixel. Anschließend werden die gefundenen Körperteile zu Skeletten zusammengefasst. Im Falle mehrerer abgebildeter Personen ergibt sich das Problem der Zuordnung der Körperteile zu den verschiedenen Skeletten. Es wurde in dieser Arbeit ein auf dem Suurballe-Algorithmus basierendes graphentheoretisches Verfahren entwickelt, das diese Aufgabe löst. Aufbauend auf im Wesentlichen abstandsabhängigen Kantengewichten wird eine k-kürzeste-disjunkte-Wege-Suche durchgeführt. Unter Einbezug von möglicherweise fehlenden Körperteilen durch Unsichtbar-Knoten und automatisches Aussortieren zu viel gefundener Körperteile werden so die k-optimalen Skelette gefunden. Die Methode wurde an idealisierten computergenerierten Bildern mit einer Trefferquote von 100 % gefundener Personen getestet. Ein Test mit realen Bilddaten lieferte eine Trefferquote von 71,7 %. N2 - Recognition of humans on photos and in videos is done per current classification procedures by assigning a body part to each pixel. The body parts thus allocated are subsequently ordered into skeletons. In the case the images indicate that multiple humans are present, the problem arises of assigning the body parts to different skeletons. A Suurballe algorithm-based method developed by us solves this task. By mainly relying on distance-related edge weights, a k shortest disjoint paths search is performed. Accounting for possibly missing body parts by invisible-nodes and automatically sorting out redundant body parts, the optimal k skeletons are found. The method was tested with computer-generated data, yielding a rate of 100 % persons detected. A test with real-world images yielded a recall ratio of 71.7 %. Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-9394 SN - 0949-8214 VL - 21 SP - 31 EP - 35 ER - TY - GEN A1 - Vandenhouten, Ralf A1 - Fiebelkorn, Richard A1 - Funke, Andrea T1 - A Modular Mobile Device for Real-Time 3D Streaming T2 - Wissenschaftliche Beiträge 2016 N2 - In recent years, 3D movies and streaming films have become increasingly popular. Even mobile devices, such as mobile phones and tablet computers, are becoming more popular, more powerful and have better multimedia capabilities. Nevertheless, compact mobile devices to broadcast live 3D videos in real time are barely available. In this article, we provide a modular and mobile solution that allows 3D video streaming in real time at 25 frames per second and with a resolution of 1280 × 720 pixels (720p). As operating system, we use standard hardware components combined with Android. Furthermore, we will describe the restraints of the development, and how they were solved. N2 - In den letzten Jahren sind 3D-Filme und das Streamen von Filmen immer populärer geworden. Auch mobile Endgeräte, wie Smartphones oder Tablet Computer, nehmen an Verbreitung zu, werden leistungsstärker und verfügen über verbesserte Multimediafähigkeiten. Trotzdem gibt es kaum kompakte mobile Geräte, um live 3D-Videos in Echtzeit zu übertragen. In diesem Artikel stellen wir eine modulare und mobile Lösung vor, die es ermöglicht, 3D-Videos in Echtzeit, bei 25 Bildern pro Sekunde und mit einer Auflösung von 1280 × 720 Pixeln (720p) zu senden. Dabei verwenden wir Standard-Hardware-Komponenten und nutzen Android als Betriebssystem. Des Weiteren beschreiben wir, welche Schwierigkeiten bei der Entwicklung auftraten und wie diese gelöst wurden. Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-5323 SN - 0949-8214 VL - 20 SP - 37 EP - 43 ER - TY - GEN A1 - Schmalenberg, Falko A1 - Vandenhouten, Ralf T1 - A DFD Based Approach to Model Data Processing Solutions T2 - Wissenschaftliche Beiträge 2016 N2 - This paper introduces procedures, which facilitate the development of as well as the linking between modular data processing processes into different and versatile system solutions. Based on the concept of data flow diagrams (Yourdon 1989), processes and data flows are used. With the ability of a process to harness any amount of in- and outputs with different sources and destinations, it is possible to model any conceivable data processing problem. By aggregating a diagram as a new process, it becomes possible to outsource partial process chains to different abstraction levels. As a result, even very complex solutions can be modeled and explained in a clear way. The introduced uniform termination flow while traversing the graph creates a good readability, which also makes it possible to quickly detect weaknesses. Moreover, this solution is comprehensive and advances the cooperation in teams and development. N2 - In diesem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, welches die Entwicklung und Verknüpfung modularer Datenverarbeitungsprozesse zu beliebigen, unterschiedlichen Gesamtlösungen ermöglicht. Aufbauend auf dem Konzept der Datenflussdiagramme (Yourdon 1989) kommen Prozesse und Datenströme zum Einsatz. Dabei kann ein Prozess beliebig viele Inputs und Outputs mit unterschiedlichen Quellen und Senken haben und jedes denkbare Datenverarbeitungsproblem modelliert werden. Durch das verschachtelte Modellieren dieser Diagramme und deren Aggregation zu neuen Prozessen können Teilprozessketten auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen ausgelagert werden. So lassen sich auch äußerst komplexe Lösungen übersichtlich modellieren, darstellen und erklären. Eine einheitliche Ablaufregel bei der Traversierung macht dieses Verfahren gut lesbar und lässt gegebenenfalls vorhandene Schwachstellen schnell erkennen. Zudem ist es verständlich und fördert die Zusammenarbeit sowie die gemeinsame Entwicklung. Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-5314 SN - 0949-8214 VL - 20 SP - 31 EP - 36 ER - TY - JOUR A1 - Vandenhouten, Ralf A1 - Wendlandt, Ole T1 - High-precision Optical Position Measurement in Indoor Environments BT - A method for locating people by capturing multiple optical markers with a mobile device JF - Optik & Photonik N2 - Indoor localization is still a challenge today. Conventional methods based on satellite navigation, like GPS, can only be used outdoors. On the other hand, radio signal architectures, like WiFi or NFC, require high cost infrastructure to be installed inside the building. In collaboration with Ixellence GmbH, the research group for telematics of the University of Applied Science Wildau is developing a new inexpensive solution based on the camera of a mobile device. This approach only requires the availability of multiple identifiable landmarks that can be installed cost-efficiently in an indoor environment. Our investigations show that this method is very accurate and can produce repeatable, robust results. Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:526-opus4-9305 SN - 1863-1460 VL - 10 IS - 3 SP - 24 EP - 27 ER -