TY - THES A1 - Hanning, Tobias T1 - Vektorielle Mehrniveaupassung. Anwendungen in der Bildsegmentierung N2 - Die Anwendungen der vektoriellen Mehrniveaupassung in der Bildsegmentierung stehen in unmittelbarer Nachbarschaft zum verbreiteten Ansatz, Bilder mit Methoden der Variationsrechnung über einen Energieterm zu segmentieren. Beiden Verfahren ist gemeinsam, daß sie versuchen, das gegebene Bild durch stückweise stetige Funktionen zu approximieren. Die maximalen Teilmengen des Definitionsbereichs, auf denen die approximierende Funktion stetig ist, bilden dann die Segmente. Im Gegensatz zu dem in der Literatur häufig unter dem Schlagwort Mumford-Shah-Modell bekannten Energieminimierungsverfahren ist der Raum der Funktionen, mit denen das Bild approximiert wird, bei der vektoriellen Mehrniveaupassung ein endlicher Vektorraum. Ein weiterer Unterschied zu diesem Ansatz ist das System der erlaubten Mengen. Es werden nur Segmentierungen erlaubt, deren Segmente aus diesem Mengensystem sind. Die durch diese Einschränkung schlankere Theorie führt zu einer gesicherten Existenz einer optimalen Lösung des Segmentierungsproblems, die der gängigen Vorstellung einer Segmentierung genügt. Die Berechnung lokaler Optima ist algorithmisch innerhalb der Theorie umsetzbar. KW - Bildsegmentierung KW - Mumford-Shah-Funktional KW - Approximation KW - Vektorielle Mehrniveaupassung KW - Energieminimierung KW - stückweise stetige Approximation Y1 - 2002 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-295 ER - TY - THES A1 - Mian Syed, Alexandra T1 - Engineering wissensbasierter Navigation und Steuerung autonom-mobiler Systeme N2 - Die autonome Steuerung mobiler, technischer Systeme in nicht exakt vorherbestimmbaren Situationen erfordert Methoden der autonomen Entscheidungsfindung, um ein planvolles, zielgerichtetes Agieren und Reagieren unter Echtzeitbedingungen realisieren zu können. Während mittels mathematischer Formeln Basisverhalten, wie beispielsweise in einer Geradeausbewegung, einer Drehung, bei einem Abbremsen, und in Gefahrenmomenten schnelle Reaktionen, berechnet werden, benötigt man auf der anderen Seite ein Regelsystem, um darüber hinaus "intelligentes", d.h. situationsangepaßtes Verhalten zu produzieren und gleichzeitig im Hinblick auf ein Missionsziel planvoll agieren zu können. Derartige Regelsysteme müssen sich auf einer abstrakten Ebene formulieren lassen, sollen sie vom Menschen problemlos entwickelbar, leicht modifizierbarund gut verifizierbar bleiben. Eine aufgrund ihres Konzeptes geeignete Programmierwelt ist die Logikprogrammierung. Ziel der Logikprogrammierung ist es weniger, Arbeitsabläufe zu beschreiben, als vielmehr Wissen in Form von Fakten zu spezifizieren und mit Hilfe von Regeln Schlußfolgerungen aus diesen Fakten ziehen zu können. Die klassische Logikprogrammierung ist jedoch aufgrund ihres Auswertungsmechanismus der SLD-Resolution (linear resolution with selected function for definite clauses) zu langsam für die Anwendung bei Echtzeitsystemen. Auch parallele Sprachformen, die ebenfalls mit SLD-Resolution arbeiten, erreichen beim Einsatz auf (von Neumann-) Mehrprozessorsystemen bislang nicht die notwendige Effizienz. Das Anwendungsgebiet der deduktiven Datenbanken hat im Vergleich dazu durch Bottom-Up Techniken einen anderen Auswertungsansatz mit deutlich höherer Effizienz geliefert. Viele dort auftretenden Probleme können jedoch nur durch die Integration anforderungsgetriebener Abarbeitung gelöst werden. Auf der anderen Seite stellen Datenflußrechnerarchitekturen aufgrund der automatisierten Ausbeutung feinkörniger Parallelität einen hervorragenden Ansatz der Parallelverarbeitung dar. Bei Datenflußrechnerarchitekturen handelt es sich um (Mehrprozessor-) Systeme, deren datengetriebener Abarbeitungsmechanismus sich grundlegend vom weit verbreiteten kontrollflußgesteuerten von Neumann-Prinzip unterscheidet.Überlegungen zur Struktur von Steuerungssystemen werden ergeben, daß es mittels Ansätzen aus dem Gebiet der deduktiven Datenbanken möglich ist, ein für diese Aufgabenstellung neuartiges, ausschließlich datengetriebenes Auswertungsmodell zu generieren. Dabei vermeidet es Probleme, die bei Bottom-Up Verfahren auftreten können, wie z.B. das Auftreten unendlicher Wertemengen und die späte Einschränkung auf relevante Werte, ohne gleichzeitig die Stratifizierung von Programmen zu gefährden. Ergebnis der Arbeit ist eine anwendungsbezogene, problemorientierte Entwicklungsumgebung, die einerseits die Entwicklung und Verifikation der Spezifikation mit existierenden Werkzeugen erlaubt und andererseits die effiziente, parallele Ausführung auf geeigneten Rechensystemen ermöglicht. Zusätzlich wird die Voraussetzung geschaffen, verschiedene weitere, für die Steuerung autonomer Systeme unverzichtbare Komponenten in das Abarbeitungsmodell zu integrieren. Simulationsergebnisse werden belegen, daß das vorgestellte Berechnungsmodell bezüglich realer Anwendungsbeispiele bereits in einer Monoprozessorversion Echtzeitbedingungen genügt. Damit ist die Voraussetzung für die Ausführung zukünftiger, weitaus komplexerer Steuerungsprobleme, ggf. auf Mehrprozessorsystemen, in Echtzeit geschaffen. KW - Autonomer Roboter KW - Navigation KW - Bahnsteuerung KW - Wissensbasiertes System KW - Echtzeitverarbeitung Y1 - 2001 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-159 ER - TY - THES A1 - Bachl, Sabine T1 - Isomorphe Subgraphen und deren Anwendung beim Zeichnen von Graphen N2 - In der Arbeit wird der Begriff der Isomorphen Subgraphen definiert. Anschließend werden theoretische und praktische Ergebnisse bei der Erkennung Isomorpher Graphen erörtert. N2 - In this theses, we introduce Isomophic Subgraphs and discuss the theoretical and practical issues of the detection of Isomophic Subgraphs and their use in graph drawing algorithms. KW - Isomorpher Teilgraph KW - Matching KW - NP-vollständiges Problem KW - Graphenzeichnen KW - Graph KW - Teilgraph KW - Isomorphie KW - Zeichnen KW - Isomorphism KW - Layout KW - Drawing Y1 - 2001 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-149 ER - TY - THES A1 - Börncke, Frank T1 - Modellierung syntaktischer Strukturen natürlicher Sprachen mit Graphgrammatiken N2 - Die vorliegende Arbeit erschließt durch die Formalisierung einer linguistischen Theorie Möglichkeiten zum Entwurf generischer Verfahren zur Verarbeitung natürlicher Sprachen. Zu diesem Zweck setzen wir Graphsprachen für die Modellierung syntaktischer Strukturen ein. Damit lassen sich Ergebnisse der linguistischen Forschung mit Begriffen der Graphentheorie beschreiben und bewerten. Zu diesem Ansatz motiviert der Umstand, daß in der Linguistik im Rahmen der Syntax jedem Satz einer natürlichen Sprache eine nichtsequentielle Struktur zugesprochen wird. Diese Struktur überlagert die lineare Wortfolge, die wir als Satz kennen. Eine Menge solcher syntaktischen Strukturen die wir mit Graphen modellieren können betrachten wir als Graphsprache. Die Arbeit zeigt, wie sich solche Graphsprachen mit Hilfe von Graphgrammatiken beschreiben lassen. Wie alle formalen Sprachen zeichnen sich auch Graphgrammatiken dadurch aus, daß sie mathematisch wohldefniert sind. Dies stellt eine notwendige Voraussetzung dar, um Aussagen über eine Sprache zu beweisen. Von Interesse ist dabei vor allem die Untersuchung unendlicher Mengen. Das Ziel besteht dann darin, für sie eine endliche Beschreibung zu finden. Diese Aufgabe wird in der Regel von einer Grammatik erfüllt. Darüber hinaus ist man an erkennenden Algorithmen für Sprachen interessiert, die das Wortproblem effizient lösen. Bezüglich natürlicher Sprachen werden beide Aufgabenstellungen in dieser Arbeit mit Hilfe von Graphgrammatiken gelöst. KW - Graphensprache KW - Syntaxbaum KW - Natürliche Sprache KW - Graph-Grammatik Y1 - 2000 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-28 ER - TY - THES A1 - Urban, Christoph T1 - Das Referenzmodell PECS - Agentenbasierte Modellierung menschlichen Handelns, Entscheidens und Verhaltens N2 - Die Agententechnologie hat in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung erfahren und mittlerweile großen Einfluss auf verschiedene Bereiche in Wissenschaft und Technik genommen. Insbesondere wurde die agentenbasierte Modellbildung und Simulation als wirkungsvolles Mittel für die Untersuchung realer oder hypothetischer Systeme erkannt. Im Vordergrund stehen hierbei ganz besonders Systeme, die durch menschliches Handeln, Entscheiden und Verhalten beeinflusst werden, oder der Mensch selbst, um seine Eigenschaften und Fähigkeiten aus den Blickwinkeln unterschiedlicher wissenschaftlicher Disziplinen heraus weiterführend zu erforschen. Das primäre Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, den Entwurf agenten-basierter Simulationsmodelle, in denen menschliches Handeln, Entscheiden und Verhalten von ausschlaggebender Bedeutung sind, auf konzeptioneller Ebene zu unterstützen. Um dieses Ziel zu erreichen, wird das domänen- und theorieunabhängige Referenzmodell PECS vorgestellt, das Strukturierungsprinzipien aus der Informatik mit systemtheoretischen Ansätzen verbindet, um das Wechselspiel vielfältiger Einflussbereiche auf das menschliche Handeln im Rahmen einer integrativen und umfassenden Agentenarchitektur abzubilden. Auf Grundlage des Referenzmodells werden insgesamt vier charakteristische Fallstudien aus der Psychologie, der Sozialpsychologie, der Soziologie und der experimentellen Ökonomie entwickelt, um den Einsatz des Referenzmodells in der Praxis zu demonstrieren. KW - Agent KW - Agent KW - Modellbildung KW - Computersimulation KW - Referenzmodell KW - Handlungstheorie KW - Agentenbasierte Simulation KW - Architekturmuster Y1 - 2004 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-471 ER - TY - THES A1 - Robschink, Torsten T1 - Pfadbedingungen in Abhängigkeitsgraphen und ihre Anwendung in der Softwaresicherheitstechnik N2 - Diese Arbeit präsentiert eine neue Methode zur Sicherheitsanalyse von Software im Bereich der Manipulationsprüfung und der Einhaltung von Informationsflüssen zwischen verschiedenen Sicherheitsniveaus. Program-Slicing und Constraint-Solving sind eigenständige Verfahren, die sowohl zur Abhängigkeitsbestimmung als auch zur Berechnung arithmetischer Eigenschaften verwendet werden. Die erstmalige Kombination dieser beiden Verfahren mittels Pfadbedingungen liefert nicht nur binäre Abhängigkeitsinformationen wie Slicing, sondern exakte notwendige Bedingungen über die Informationsflüsse zwischen zwei Programmpunkten. Neben der Definition der Grundlagen von Abhängigkeitsgraphen und einfachen Pfadbedingungen werden neue Erweiterungen für kontextsensitive interprozedurale Pfadbedingungen gezeigt und die Integration von domänenspezifischen Verfahren für Arrayfelder und abstrakten Datentypen demonstriert. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Realisierung von Pfadbedingungen für echte Programme in echten Programmiersprachen. Hierfür werden Verfahren vorgeschlagen, realisiert und empirisch untersucht, wie Pfadbedingungen für große Programme skalieren. Die zum Einsatz kommenden Techniken sind u.a. Intervallanalyse und Binäre Entscheidungsgraphen, mit denen die generelle exponentielle Komplexität von Pfadbedingungen beherrschbar wird. Fallstudien für den Einsatz von Pfadbedingungen und die empirische Untersuchung mehrerer Verfahren zur Intervallanalyse zeigen, dass Pfadbedingungen für die praktische Programmanalyse und das Programmverstehen geeignet und empfehlenswert sind. KW - Programmanalyse KW - Software Engineering KW - Reengineering / Software KW - Softwarewartung KW - Qualitätssicherung KW - Program-Slicing KW - Manipulationsprüfung KW - Informationsfluss KW - program analysis KW - program slicing KW - software reengineering KW - safety analysis KW - information flow Y1 - 2004 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-469 ER - TY - THES A1 - Schreiber, Falk T1 - Visualisierung biochemischer Reaktionsnetze N2 - In dieser Arbeit werden Anforderungen an die Darstellung biochemischer Reaktionsnetze untersucht und die Netze unter dem Gesichtspunkt der Visualisierung modelliert. Anschliessend wird ein Algorithmus zum Zeichnen biochemischer Reaktionsnetze entwickelt und analysiert. N2 - In this dissertation we investigate the requirements for the visualisation of biochemical reaction networks. We compose a model for these networks that lends itself to visualisation and develop and analyse an algorithm to create drawings of the networks. KW - Biochemie KW - Reaktionssystem KW - Graph KW - Visualisierung KW - Biochemische Reaktion KW - Computergraphik Y1 - 2001 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-215 ER - TY - THES A1 - Hofmeier, Andreas T1 - Vergleichen und Aggregieren von partiellen Ordnungen N2 - Das Vergleichen und Aggregieren von Informationen ist ein zentraler Bereich in der Analyse von Wahlsystemen. In diesen müssen die verschiedenen Meinungen von Wählern über eine Menge von Kandidaten zu einem möglichst gerechten Wahlergebnis aggregiert werden. In den meisten politischen Wahlen entscheidet sich jeder Wähler durch Ankreuzen für einen einzigen Kandidaten. Daneben werden aber auch Rangordnungsprobleme als eine Variante von Wahlsystemen untersucht. Bei diesen bringt jeder Wähler seine Meinung in Form einer totalen Ordnung über der Menge der Kandidaten zum Ausdruck, wodurch seine oftmals komplexe Meinung exakter repräsentiert werden kann als durch die Auswahl eines einzigen, favorisierten Kandidaten. Das Wahlergebnis eines Rangordnungsproblems ist dann eine ebenfalls totale Ordnung der Kandidaten, welche die geringste Distanz zu den Meinungen der Wähler aufweist. Als Distanzmaße zwischen zwei totalen Ordnungen haben sich neben anderen Kendalls Tau-Distanz und Spearmans Footrule-Distanz etabliert. Durch moderne Anwendungsmöglichkeiten von Rangordnungsproblemen im maschinellen Lernen, in der künstlichen Intelligenz, in der Bioinformatik und vor allem in verschiedenen Bereichen des World Wide Web rücken bereits bekannte, jedoch bislang eher wenig studierte Aspekte in den Fokus der Forschung. Zum einen gewinnt die algorithmische Komplexität von Rangordnungsproblemen an Bedeutung. Zum anderen existieren in vielen dieser Anwendungen unvollständige „Wählermeinungen“ mit unentschiedenen oder unvergleichbaren Kandidaten, so dass totale Ordnungen zu deren Repräsentation nicht länger geeignet sind. Die vorliegende Arbeit greift diese beiden Aspekte auf und betrachtet die algorithmische Komplexität von Rangordnungsproblemen, in denen Wählermeinungen anstatt durch totale Ordnungen durch schwache oder partielle Ordnungen repräsentiert werden. Dazu werden Kendalls Tau-Distanz und Spearmans Footrule-Distanz auf verschiedene nahe liegende Arten verallgemeinert. Es zeigt sich dabei, dass nun bereits die Distanzberechnung zwischen zwei Ordnungen ein algorithmisch komplexes Problem darstellt. So ist die Berechnung der verallgemeinerten Versionen von Kendalls Tau-Distanz oder Spearmans Footrule-Distanz für schwache Ordnungen noch effizient möglich. Sobald jedoch partielle Ordnungen betrachtet werden, sind die Probleme NP-vollständig, also vermutlich nicht mehr effizient lösbar. In diesem Fall werden Resultate zur Approximierbarkeit und zur parametrisierten Komplexität der Probleme vorgestellt. Auch die Komplexität der Rangordnungsprobleme selbst erhöht sich. Für totale Ordnungen effizient lösbare Varianten werden für schwache Ordnungen NP-vollständig, für totale Ordnungen NP-vollständige Varianten hingegen liegen für partielle Ordnungen teilweise außerhalb der Komplexitätsklasse NP. Die Arbeit schließt mit einem Ausblick auf offene Problemstellungen. KW - Rangordnungsproblem KW - Distanzproblem KW - Kendalls Tau-Distanz KW - Spearmans Footrule-Distanz KW - partielle Ordnung KW - rank aggregation problem KW - distance problem KW - Kendall tau distance KW - Spearman footrule distance KW - partial order Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-26858 ER - TY - THES A1 - Matzeder, Marco T1 - Zeichnen von Bäumen auf Gittern T1 - Drawing Trees on Grids N2 - Das Zeichnen von Graphen beschäftigt sich mit der Frage, wie die durch einen Graphen repräsentierten Informationen für einen Betrachter übersichtlich und verständlich dargestellt werden können. Die Graphklasse der Bäume dient insbesondere zur Repräsentation von hierarchischen Strukturen. Neben den hierarchisch und radial darstellenden Verfahren werden Bäume auch auf dem orthogonalen Gitter gezeichnet, in welchem die Knoten auf ganzzahligen Koordinaten liegen und die Kanten entlang der horizontalen und vertikalen Gitterlinien verlaufen. Gewünscht wird eine gute Lesbarkeit der Zeichnungen und deren effiziente Berechnung. Für die formale Bewertung der Lesbarkeit existieren speziell für das Zeichnen von Bäumen definierte Ästhetikkriterien, wie eine ebenenweise Darstellung, die Ordnungserhaltung und Kriterien zur Darstellung von Subgraphisomorphien und Symmetrien. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einer bislang wenig studierten Erweiterung des orthogonalen Gitters auf das hexagonale und oktagonale Gitter durch das Hinzunehmen von einer bzw. beider diagonalen Gitterrichtungen, und der Problemstellung, wie Bäume darauf gezeichnet werden. Dadurch können auch Bäume mit einem höheren Grad gezeichnet werden als auf dem orthogonalen Gitter. Die Einschränkung, dass nur Bäume gezeichnet werden können, deren Grad kleiner ist als die Anzahl der Gitterrichtungen des verwendeten Gitters, besteht jedoch weiterhin. Als Ästhetikkriterien werden die lokale Uniformität, die die Länge der ausgehenden Kanten eines Knotens festlegt, und Pattern, die deren Richtungen festlegen, eingeführt. Gegenüber dem bekannten linearen Flächenverbrauch von geradlinigen Zeichnungen von vollständigen Binärbäumen auf dem orthogonalen Gitter, werden für Zeichnungen von vollständigen d-nären Bäumen mit d > 2 nicht-lineare untere Schranken für die benötigte Fläche auf dem hexagonalen und dem oktagonalen Gitter gezeigt. Insgesamt werden für vollständige und beliebige, geordnete und ungeordnete Bäume obere und untere Flächenschranken für Zeichnungen auf dem hexagonalen und oktagonalen Gitter präsentiert. Dabei zeigt sich, dass bei nicht-ordnungserhaltenden Zeichnungen zwar mehr als lineare, aber deutlich weniger als quadratische Fläche benötigt wird. Im Gegensatz dazu gibt es geordnete Bäume, deren ordnungserhaltende Zeichnungen exponentielle Fläche benötigen. Des Weiteren wird die Ermittlung der minimalen Zeichenfläche für geordnete d-näre Bäume ebenso als NP-vollständig bewiesen, wie das Zeichnen von ungeordneten d-nären Bäumen mit einheitlichen Kantenlängen. Schließlich werden zwei Linearzeitalgorithmen vorgestellt, die geordnete d-näre Bäume unter Einhaltung der genannten Ästhetikkriterien zeichnen. KW - Baum KW - Wald KW - Graph KW - Gittereinbettung KW - Graphenzeichnen KW - Gitter KW - Sweep-Algorithmus KW - Rekursiver Algorithmus KW - Baumzeichnung KW - Orthogonales Gitter KW - Hexagonales Gitter KW - Oktagonales Gitter KW - ordnungserhaltend KW - lokale Uniformität KW - Tree Drawing KW - Grid KW - ordered KW - unordered Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-26923 ER - TY - THES A1 - Mian Syed, Ahmed T1 - Eine ökonomische statische Analysemethode zur Berechnung von Relational Attributes mittels regulärer Pfadbedingungen und ihre Anwendung auf Zeigeranalyse N2 - Ziel der Arbeit ist es, eine neue Programmanalysetechnik für Zeigeranalyse zu entwickeln. Diese soll exakt in dem Sinne sein, daß sie nur Ergebnisse berechnet, die tatsächlich in realen Programmläufen vorkommen können, Ebenso soll diese Analysetechnik ökonomisch sein, d.h. nur den minimal für eine exakte Lösung benötigten Berechnungsaufwand investieren müssen. KW - Softwareproduktion KW - Programmanalyse KW - CASHE Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-333 ER - TY - THES A1 - Schwaiger, Petra T1 - Ein Bedingungsmodell für Planungsprobleme in strukturierten Domänen N2 - Computerunterstützte Beratungssysteme finden sowohl in der Industrie als auch im akademischen Bereich eine zunehmende Bedeutung. Die Anforderungen an solche Systeme sind hinsichtlich der abbildbaren Strukturen, der Flexibilität der Anfragen und der Vollständigkeit und Korrektheit der Antworten hoch. Dies gilt insbesondere für Planungsprobleme in strukturierten Domänen. Derartige Probleme treten beispielsweise bei der Erstellung von Tests auf der Grundlage einer Menge von Fragen und gewissen Anforderungen an den Test, bei der Konsistenzprüfung von Studienordnungen und bei der computerunterstützten Studienberatung auf. In der vorliegenden Arbeit wird ein Framework zur Behandlung eben genannter Probleme präsentiert. Die vorgestellte Lösung bietet durch den modellbasierten Ansatz und die entwickelte anwendungsnahe Modellierungssprache – gerade auch im Vergleich zu existierenden Ansätzen – einen sehr hohen Grad an Abstraktion, Allgemeingültigkeit, Ausdrucksstärke, Flexibilität und Integrierbarkeit. Im Rahmen des entwickelten Modells wird eine geeignete Verzahnung von strukturellen und constraintbasierten Aspekten erreicht. Der hierbei in Syntax und Semantik definierte Constraintbegriff kann darüber hinaus als Formalisierung und Verallgemeinerung von Pfadconstraints bzw. Pfadanfragen in hierarchischen Datenmodellen aufgefasst werden. Für die interne Repräsentation erweist sich ein logikbasierter Ansatz mit Constraints, nämlich Answer Set Programming mit Gewichten, als eine ausgezeichnete Methode bezüglich der Ausdrucksstärke, Mächtigkeit und Adäquatheit. Die Praxistauglichkeit des verfolgten Ansatzes im Hinblick auf Performanz und Skalierbarkeit wird in verschiedenen realen Anwendungsfällen demonstriert. KW - Logik KW - Beratungssystem KW - Modellierung KW - Answer Set Programming KW - Baumconstraint KW - Pfadconstraint KW - strukturierte Domäne KW - Answer Set Programming KW - structured domain KW - tree constraint KW - path constraint KW - recommender system Y1 - 2008 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-12497 ER - TY - THES A1 - Graf, Simone T1 - Kamerakalibrierung mit radialer Verzeichnung – die radiale essentielle Matrix T1 - Camera Calibration with Radial Distortion - the Radial Essential Matrix N2 - In der Bildverarbeitung wird die beobachtende Kamera meist als Lochkamera modelliert: ein Modell, das zahlreiche theoretische Vorteile bietet. So kann etwa das Abbildungsverhalten als projektive Abbildung aufgefasst werden. In einem Stereokamerasystem dieses Modells stehen korrespondierende Punkte – das sind Bildpunkte desselben 3D-Punktes – in einem linearen Zusammenhang, der auch ohne Kenntnis der Kameraparameter aus beobachteten Korrespondenzen geschätzt werden kann. Für die meisten Kameras, insbesondere für solche mit Weitwinkelobjektiven, ist die Modellannahme einer Lochkamera allerdings sichtbar unzureichend. Deshalb müssen zusätzlich zur Lochkamera noch Verzeichnungsabbildungen ins Modell integriert werden. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass bei polynomialer radialer Verzeichnung die Parameter der Projektionsabbildung die Verzeichnungsparameter bestimmen. Dieses theoretische Ergebnis fließt in Algorithmen zur Kamerakalibrierung, d.h. zur Bestimmung der Parameter eines Kameramodells, ein. Diese wurden experimentell getestet und mit bestehenden Verfahren verglichen. Weiterhin wird die radiale essentielle Matrix eingeführt, die die Beziehung von korrespondierenden Punkten im Stereokamerafall bei radialer Verzeichnung beschreibt. Es werden vier Algorithmen vorgestellt, die diese theoretische Beziehung verwerten. Sie geben an, wie aus korrespondierenden Punkten die radiale essentielle Matrix geschätzt werden kann und welche Kameraparameter daraus gewonnen werden können. Damit ist beispielsweise eine Nachkalibrierung möglich. Auch diese Verfahren wurden implementiert und evaluiert. Umgekehrt ist bei bekannter radialer essentieller Matrix eine Einschränkung des Suchraums für korrespondierende Punkte möglich, die für die Rekonstruktion benötigt werden. KW - Optische Messtechnik KW - Kalibrieren KW - Stereokamera KW - Kamera KW - Korrespondenzproblem KW - Bildverarbeitung KW - Bildkorrelatio KW - Kamerakalibrierung KW - radiale Verzeichnung KW - epipolare Einschränkung KW - camera calibration KW - radial distortion KW - epipolar constraint Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-12711 ER - TY - THES A1 - Kickingereder, Reiner T1 - Optische Vermessung partiell reflektierender Oberflächen N2 - Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der dreidimensionalen Rekonstruktion reflektierender Oberflächen. Dabei wird sowohl die Oberflächenform als auch die absolute Lage im Raum bestimmt. Es werden Oberflächen behandelt, die einerseits total reflektieren, andererseits diffuse und spiegelnde Reflexionsanteile aufweisen. Zur Lösung des Problems werden zwei Kameras und mehrere Lichtquellen verwendet. Eine genauere Analyse der Lichtreflexion an spiegelnden Objekten führt zu einer Beschreibung des Problems als Lösung einer totalen Differentialgleichung. Diese Lösung wird als Startwert für die Rekonstruktion partiell reflektierender Oberflächen verwendet. KW - Dreidimensionale Rekonstruktion KW - Bildverarbeitung KW - reflektierende Oberflächen KW - Spiegelung KW - image processing KW - object reconstruction KW - reflecting surfaces Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-936 ER - TY - INPR A1 - Kreitmeier, Wolfgang A1 - Linder, Tamas T1 - High-Resolution Scalar Quantization with Rényi Entropy Constraint N2 - We consider optimal scalar quantization with $r$th power distortion and constrained R\'enyi entropy of order $\alpha$. For sources with absolutely continuous distributions the high rate asymptotics of the quantizer distortion has long been known for $\alpha=0$ (fixed-rate quantization) and $\alpha=1$ (entropy-constrained quantization). These results have recently been extended to quantization with R\'enyi entropy constraint of order $\alpha \ge r+1$. Here we consider the more challenging case $\alpha\in [-\infty,0)\cup (0,1)$ and for a large class of absolutely continuous source distributions we determine the sharp asymptotics of the optimal quantization distortion. The achievability proof is based on finding (asymptotically) optimal quantizers via the companding approach, and is thus constructive. KW - Maßtheorie KW - Quantisierung KW - Entropie KW - Companding KW - high-resolution asymptotics KW - optimal quantization KW - Rényi entropy Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-23787 N1 - This is a preprint of an article accepted for publication in the IEEE Transactions on Information Theory Journal, ISSN: 0018-9448. The original publication is available at http://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=18 ER - TY - THES A1 - Ogris, Georg T1 - Multi-modal on-body sensing of human activities N2 - Increased usage and integration of state-of-the-art information technology in our everyday work life aims at increasing the working efficiency. Due to unhandy human-computer-interaction methods this progress does not always result in increased efficiency, for mobile workers in particular. Activity recognition based contextual computing attempts to balance this interaction deficiency. This work investigates wearable, on-body sensing techniques on their applicability in the field of human activity recognition. More precisely we are interested in the spotting and recognition of so-called manipulative hand gestures. In particular the thesis focuses on the question whether the widely used motion sensing based approach can be enhanced through additional information sources. The set of gestures a person usually performs on a specific place is limited -- in the contemplated production and maintenance scenarios in particular. As a consequence this thesis investigates whether the knowledge about the user's hand location provides essential hints for the activity recognition process. In addition, manipulative hand gestures -- due to their object manipulating character -- typically start in the moment the user's hand reaches a specific place, e.g. a specific part of a machinery. And the gestures most likely stop in the moment the hand leaves the position again. Hence this thesis investigates whether hand location can help solving the spotting problem. Moreover, as user-independence is still a major challenge in activity recognition, this thesis investigates location context as a possible key component in a user-independent recognition system. We test a Kalman filter based method to blend absolute position readings with orientation readings based on inertial measurements. A filter structure is suggested which allows up-sampling of slow absolute position readings, and thus introduces higher dynamics to the position estimations. In such a way the position measurement series is made aware of wrist motions in addition to the wrist position. We suggest location based gesture spotting and recognition approaches. Various methods to model the location classes used in the spotting and recognition stages as well as different location distance measures are suggested and evaluated. In addition a rather novel sensing approach in the field of human activity recognition is studied. This aims at compensating drawbacks of the mere motion sensing based approach. To this end we develop a wearable hardware architecture for lower arm muscular activity measurements. The sensing hardware based on force sensing resistors is designed to have a high dynamic range. In contrast to preliminary attempts the proposed new design makes hardware calibration unnecessary. Finally we suggest a modular and multi-modal recognition system; modular with respect to sensors, algorithms, and gesture classes. This means that adding or removing a sensor modality or an additional algorithm has little impact on the rest of the recognition system. Sensors and algorithms used for spotting and recognition can be selected and fine-tuned separately for each single activity. New activities can be added without impact on the recognition rates of the other activities. KW - Kontextbezogenes System KW - Mustererkennung KW - Kalman filter based sensor fusion KW - Spotting of Manipulative hand gestures KW - Force sensing resistors KW - Location modeling Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-17930 ER - TY - INPR A1 - Kreitmeier, Wolfgang T1 - Optimal quantization for the one-dimensional uniform distribution with Rényi -α-entropy constraints N2 - We establish the optimal quantization problem for probabilities under constrained Rényi-α-entropy of the quantizers. We determine the optimal quantizers and the optimal quantization error of one-dimensional uniform distributions including the known special cases α = 0 (restricted codebook size) and α = 1 (restricted Shannon entropy). KW - Maßtheorie KW - Quantisierung KW - Entropie KW - optimal quantization KW - uniform distribution KW - Rényi-α-entropy Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-16983 ER - TY - THES A1 - Oberender, Jens O. T1 - Widerstandsfähige Anonymisierungsnetze T1 - Resilient Anonymity Networks N2 - Unverkettbare Nachrichten sind ein Grundbaustein anonymer Kommunikation. Anonymisierungsnetze schützen mittels Unverkettbarkeit, wer mit wem kommuniziert sowie die Identität der Beteiligten einer Kommunikationsbeziehung. Anonymisierungsnetze benötigen Kooperation, da die Anonymität durch Ressourcen anderer Teilnehmer geschützt wird. Wenn die Kosten und der Nutzen eines Anonymisierungsnetzes transparent sind, ergeben sich Zielkonflikte zwischen rationalen Teilnehmern. Es wird daher untersucht, inwiefern daraus resultierendes egoistisches Verhalten die Widerstandsfähigkeit dieser Netze beeinträchtigt. Störungen werden in einem spieltheoretischen Modell untersucht, um widerstandsfähige Konfigurationen von Anonymisierungsnetzen zu ermitteln. Eine weitere Störquelle sind Überflutungsangriffe mittels unverkettbarer Nachrichten. Es soll sowohl die Verfügbarkeit als auch die Anonymität geschützt werden. Dazu wird Unverkettbarkeit für Nachrichten aufrecht erhalten, außer wenn die Senderate eines Nachrichtenstroms eine Richtlinie überschreitet. Innerhalb verkettbarer Nachrichten können Überflutungsangriffe erkannt werden. Darüber kann die Verfügbarkeit des Netzdienstes geschützt werden. KW - Anonymität KW - Privatheit KW - Widerstandsfähigkeit KW - Computerunterstützte Kommunikation KW - Spieltheorie KW - DoS-Attacke KW - Verbindungsanonymität KW - Connection anonymity Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-16846 ER - TY - THES A1 - Maydl, Walter T1 - Komponentenbasierte Softwareentwicklung für datenflußorientierte eingebettete Systeme N2 - Diese Dissertation beschäftigt sich mit den Problemen bei der Entwicklung von effizienter und zuverlässiger Software für eingebettete Systeme. Eingebettete Systeme sind inhärent nebenläufig, was mit einen Grund für ihre hohe Entwurfskomplexität darstellt. Aus dieser Nebenläufigkeit resultiert ein hoher Grad an Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten. Eine wichtige Forderung zur Vereinfachung des Entwurfsprozesses besteht in der getrennten Modellierung von Kommunikationsprotokollen und eigentlichen Verarbeitungsalgorithmen. Daraus resultiert eine höhere Wiederverwendbarkeit bei sich ändernden Kommunikationsstrukturen. Die Grundlage für die sogenannten Datenflußsprachen bildet eine einfache von Gilles Kahn konzipierte Sprache für Parallelverarbeitung. In dieser Sprache besteht ein System aus einer Menge sequentieller Prozesse (Komponenten), die über Fifokanäle miteinander kommunizieren. Ein Prozess ist rechenbereit, wenn seine Eingangsfifos mit entsprechenden Daten gefüllt sind. Übertragen werden physikalische Signale, die als Ströme bezeichnet werden. Ströme sind Folgen von Werten ohne explizite Zeitangaben. Das Einsatzgebiet von Datenflußsprachen liegt in der Entwicklung von Programmen zur Bild- und Signalverarbeitung, typischen Aufgaben in eingebetteten Systemen. Die Programmierung erfolgt visuell, wobei man Icons als Repräsentanten parametrisierbarer Komponenten aus einer Bibliothek auswählt und mittels Kanten (Fifos) verbindet. Ein im allgemeinen dynamischer Scheduler überwacht die Ausführung des fertiggestellten Anwendungsprogramms. Diese Arbeit schlägt ein universelleres Modell physikalischer Signale vor. Dabei werden zwei Ziele verfolgt: 1. Effiziente Kommunikation zwischen den Komponenten 2. Entwurfsbegleitende Überprüfung von Programmeigenschaften unter Verwendung komplexerer Komponentenmodelle Zur Effizienzsteigerung werden nur relevante Werte innerhalb von Strömen übertragen. Dies erhöht zwar den Mehraufwand zur Kennzeichnung des Aufbaus eines Teilstroms, in praktischen Anwendungen ist die hier vorgestellte Methode jedoch effizienter. Die Einführung neuer Signalmerkmale erlaubt unterschiedlichste Überprüfungen der Einhaltung von Typregeln durch die Eingangs- und Ausgangsströme einer Komponente. Anstelle einfacher Schaltregeln werden aufwendigere Kommunikationsprotokolle für die verschiedenen Arten von Komponenten eingeführt. Fifomaten (Fifo-Automaten) dienen als formale Grundlage. Mittels eines dezidierten Model-Checking-Verfahrens wird das Zusammenspiel der Fifomaten daraufhin untersucht, ob ein zyklischer Schedule existiert. Die Existenz eines solchen zyklischen Schedules schließt Speicherüberlauf und Deadlocks aus und garantiert darüber hinaus, daß das Programm nach endlicher Zeit wieder in die Ausgangssituation zurückfindet. Da im allgemeinen die Datenflußprogramme turingäquivalent sind, kann es allerdings zyklische Schedules geben, die das Verfahren nicht entdeckt. Mit der hier vorgestellten und implementierten Methode wird die Entwicklungszeit korrekter Datenflußprogramme deutlich reduziert. Das neue Modell physikalischer Signale macht zudem die Ausführung effizienter. KW - Softwareentwicklung KW - Eingebettetes System KW - Datenflussgraph KW - Komponente KW - Software Development KW - Embedded System KW - Dataflow Graph KW - Component-Based Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-681 ER - TY - THES A1 - Kreitmeier, Wolfgang T1 - Optimale Quantisierung verallgemeinerter Cantor-Verteilungen N2 - Für verallgemeinerte Cantor-Verteilungen, die im Eindimensionalen mittels klassischer Wischkonstruktion bzw. in höheren Dimensionen über iterierte Funktionensysteme definiert werden, wird das Problem der optimalen Quantisierung unter bestimmten Voraussetzungen vollständig gelöst. Es werden die optimalen Codebücher bestimmt und Formeln für den optimalen Quantisierungsfehler bewiesen. Im eindimensionalen Fall wird eine Existenzcharakterisierung der Quantisierungsdimension gegeben und unter bestimmten Voraussetzungen die Nichtexistenz des Quantisierungskoeffizienten gezeigt. Auch in höheren Dimensionen wird für die betrachteten Verteilungen bewiesen, dass der Quantisierungskoeffizient, bei existenter Quantisierungsdimension, nicht existiert. Die gewonnenen Resultate werden auf die Gleichverteilungen von modifizierten klassischen fraktalen Mengen, wie das Sierpinski-Dreieck, die Cantormenge und den Cantor-Staub angewandt. KW - Maßtheorie KW - Fraktale Dimension KW - Iteriertes Funktionensystem KW - Sierpinski-Menge KW - Cantor-Menge KW - Hausdorff-Dimension KW - Hausdorff-Maß KW - Optimale Quantisierung KW - homogene Cantormaße KW - Quantisierungsdimension KW - Quantisierungskoeffizient KW - Sierpinski-Dreieck KW - Optimal Quantization KW - homogeneous Cantor measures KW - Quantization dimension KW - Quantization coefficient KW - Sierpinski Gasket Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-913 ER - TY - THES A1 - Ramsauer, Markus T1 - Energie- und qualitätsbewußte Einplanung von periodischen Prozessen in eingebetteten Echtzeitsystemen T1 - Energy- and quality-aware scheduling of periodic tasks in embedded real-time systems N2 - Mobile Geräte dienen immer häufiger zur Ausführung von Echtzeitanwendungen, sie bieten immer mehr Rechenleistung und sie werden kleiner und leichter. Hohe Rechenleistung erfordert jedoch sehr viel Energie, was im Gegensatz zu den geringen Akkukapazitäten, die aus der Forderung nach kleinen und leichten Geräten resultieren, steht. Bei der Echtzeiteinplanung von Rechenprozessen gewinnt daher der Energieverbrauch der Geräte neben der rechtzeitigen Beendigung von Anwendungen zunehmend an Bedeutung, weil sie möglichst lange unabhängig vom Stromnetz betrieben werden sollen. Andererseits werden auf diesen Geräten rechenintensive Anwendungen ausgeführt, bei denen es wünschenswert ist, die maximale mit der verfügbaren Rechenleistung erzielbare Qualität zu erhalten. In dieser Arbeit wird ein Systemmodell vorgestellt, das den Design-to-time-Ansatz mit den Möglichkeiten der dynamischen Leistungsanpassung (Rechenleistung und verbrauchte elektrische Leistung) moderner Prozessoren vereinigt. Der Design-to-time-Ansatz ermöglicht Energieeinsparungen oder Qualitätssteigerungen durch die dynamische Auswahl alternativer Implementierungen, welche dieselbe Aufgabe mit unterschiedlicher Ausführungsdauer und Qualität bzw. Energieverbrauch erfüllen. Das Systemmodell umfaßt unter anderem periodische Prozesse mit harten Echtzeitbedingungen, Datenabhängigkeiten und alternativen Implementierungen, sowie Prozessoren mit diskreten Leistungsstufen. Die Einplanung der Prozesse erfolgt in zwei Phasen. In der Offline-Phase wird ein flexibler Schedule berechnet, der für die zur Laufzeit möglichen Kombinationen von verstrichener Zeit und noch einzuplanender Prozeßmenge den jeweils einzuplanenden Prozeß, sowie die zu verwendende Implementierung und gegebenenfalls die einzustellende Leistungsstufe beinhaltet. Dieser flexible Schedule wird während der Online-Phase mit vernachlässigbarem Zeit- und Energieaufwand von einem Scheduler interpretiert. Für die Berechnung der optimalen flexiblen Schedules wurde ein Optimierer entwickelt, der eine Folge von flexiblen Schedules mit monoton steigender Güte (niedriger Energieverbrauch bzw. hohe Qualität) generiert, und damit der Klasse der Anytime-Algorithmen zuzuordnen ist. Eine Variante der Dynamischen Programmierung dient zur Bestimmung global optimaler, flexibler Schedules, die beispielsweise als Basis für Benchmarks dienen. Eine auf Simulated Annealing basierende Variante des Optimierers ermöglicht ein schnelleres Auffinden guter, flexibler Schedules für umfangreichere Anwendungen. N2 - Mobile devices are excessively used for executing real-time applications, today. They provide increasing performance and they are getting more lightweight and smaller every day. Unfortunately, high processing performance demands much energy and thus anticipates smaller battery capacities resulting from the required size and weight of the devices. Therefore, energy consumption gains importance besides the timely completion of real-time tasks when a schedule has to be calculated, to provide a longer operating time independent of a power outlet. On the other hand, when calculation intensive tasks are being executed, high performance should be provided, to obtain maximum quality. This work presents a system model joining the design-to-time approach with modern processor's capabilities to run at different clock frequencies. Design-to-time scheduling allows for energy savings or quality enhancements by dynamically selecting alternative implementations, which fulfill a task's function with different time and with different energy consumption or quality. The system model comprises periodic tasks with hard real-time constraints, data-dependencies and alternative implementations, as well as processors with multiple clock modes. Scheduling is split in two phases. First, in an offline phase a flexible plan is calculated. It contains the task, implementation and clock frequency to be scheduled for every possible combination of elapsed time and unscheduled task set. Second, the flexible plan is interpreted by an online scheduler with a negligible amount of time and energy. A pair of optimization algorithms has been developed for calculating optimal flexible plans. They deliver a series of flexible plans with increasing quality or decreasing energy demand, and therefore they belong to the class of anytime algorithms. A variation of dynamic programming is used for finding globally optimal plans, e.g. aiming as reference values for benchmarks, whereas for complex system models an optimizer based on simulated annealing is provided, that finds good flexible plans fast. KW - Echtzeitsystem KW - Scheduling KW - Betriebssystem KW - Informatik KW - Optimierung KW - Anytime-Algorithmus KW - Dynamische Programmierung KW - Simulated Annealing KW - Optimization KW - Anytime-Algorithm KW - Dynamic Programming KW - Simulated Annealing Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-628 ER - TY - THES A1 - Lauren, Verena T1 - Semilineare Approximation in der Bildrekonstruktion N2 - In der Bildverarbeitung spielen Segmentierungsalgorithmen, bei denen die Art der zu segmentierenden Menge schon im Voraus festgelegt werden kann und nur noch ihre Größe und Lage angepasst werden muss, eine eher untergeordnete Rolle. Gründe hierfür sind vor allem komplizierte Zielfunktionen und daraus resultierende lange Rechenzeiten, die zudem meist kein optimales Ergebnis liefern. Dabei kann eine mengenbasierte Segmentierung durchaus sinnvoll eingesetzt werden, wenn gewisse Rahmenbedingungen eingehalten werden. In dieser Arbeit wird eine Theorie zur allgemeinen mengenbasierten Segmentierung vorgestellt und untersucht, unter welchen Bedingungen optimale Segmentierungsergebnisse erreicht werden können. Die anschließenden Anwendungen bestätigen die Nützlichkeit dieser Theorie. KW - Optimale Rekonstruktion KW - Rekonstruktion KW - Bildverarbeitung KW - Objektrekonstruktion KW - Bildrekonstruktion KW - image reconstruction KW - image processing KW - object reconstruction Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-730 ER - TY - INPR A1 - Kreitmeier, Wolfgang A1 - Linder, Tamas T1 - Entropy Density and Mismatch in High-Rate Scalar Quantization with Rényi Entropy Constraint N2 - Properties of scalar quantization with $r$th power distortion and constrained R\'enyi entropy of order $\alpha\in (0,1)$ are investigated. For an asymptotically (high-rate) optimal sequence of quantizers, the contribution to the R\'enyi entropy due to source values in a fixed interval is identified in terms of the "entropy density" of the quantizer sequence. This extends results related to the well-known point density concept in optimal fixed-rate quantization. A dual of the entropy density result quantifies the distortion contribution of a given interval to the overall distortion. The distortion loss resulting from a mismatch of source densities in the design of an asymptotically optimal sequence of quantizers is also determined. This extends Bucklew's fixed-rate ($\alpha=0$) and Gray \emph{et al.}'s variable-rate ($\alpha=1$)mismatch results to general values of the entropy order parameter $\alpha$ KW - Maßtheorie KW - Quantisierung KW - Entropie KW - Asymptotic quantization theory KW - distortion density KW - entropy density KW - quantizer mismatch KW - Rényi-entropy Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:739-opus-26132 N1 - This is a preprint of an article accepted for publication in the IEEE Transactions on Information Theory Journal, ISSN: 0018-9448. The original publication is available at http://ieeexplore.ieee.org/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=18 ER -