„Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung“

KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg undnationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu

„Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung“

Proseminar

2 Jannik Steinbring

Übersicht

Formale Randbedingungen

Vorstellung der Themen

Verteilung der Themen

Hinweise zur Ausarbeitung

Hinweise zum Vortrag

3 Jannik Steinbring

Formale Anforderungen

Schriftliche Ausarbeitung5 Seiten, zweispaltigLaTeX (Vorlage auf der Homepage)PDF und LaTeX-Sourcen an Betreuer

Vortrag15 MinutenPowerPoint oder LaTeX (Vorlage auf der Homepage)Blockveranstaltungen

Anwesenheitspflicht bei allen Veranstaltungen

4 Jannik Steinbring

Ablauf des Seminars

ThemenauswahlThemen an Betreuer gebunden

RechercheEmpfohlene LiteraturEigenständige Recherche

Ausarbeitung

Vortrag

5 Jannik Steinbring

Meilensteine

Themenauswahl (heute)

AusarbeitungVorstellung des Themas und Gliederung (Di., 29. April)Erste ausformulierte Fassung (Di., 20.Mai)Endgültige Fassung (Di., 03. Juni)

VortragVortragsfolien erste Version (Di., 17. Juni)Vortrag Anfang Juli

6 Jannik Steinbring

Benotung

50% der Note für die Ausarbeitung

50% der Note für die Präsentation

Anrechenbarkeit: 3 LP

Deadlines sind hart

Plagiate führen zu sofortigem Ausschluss

7 Jannik Steinbring

Übersicht






8 Jannik Steinbring

Repräsentation linearer dynamischer Systeme

AufgabenstellungEinarbeiten in die lineare SystemtheorieRecherche verschiedener RepräsentationenAusarbeiten von Umrechnung und ZweckmäßigkeitDokumentation im Sinne einer Ausarbeitung und Präsentation der Ergebnisse

Betreuer:Christof Chlebek, [email protected]

ThemenbeschreibungLineare dynamische Systeme bilden die Grundlage vieler

Verfahren aus verschiedensten Forschungsgebieten von A wie Automation bis Z wie Zeitreihenanalyse. Durch verschiedene Anwendungen sind auch unterschiedliche Darstellungen dieser Systemklasse entstanden, bspw. die Pol-Nullstellen-Repräsentation oder die Zustandsraumdarstellung.

Input Output

Input Output

9 Jannik Steinbring

Zeitkontinuierliche Optimale Regelung

AufgabenstellungEinarbeitung in die optimale RegelungErarbeitung des Verfahrens zur Lösung des optimalen RegelungsproblemsDarstellung von Vor- und Nachteilen dieses Ansatzes

Betreuer:Maxim Dolgov, [email protected]

ThemenbeschreibungOptimale Regelung ist ein optimierungsbasiertes

Regelungsverfahren, bei dem die Performance des geregelten Systems mittels einer Kostenfunktion bewertet wird. Der Reglerentwurf erfolgt dann so, dass diese Kostenfunktion ein globales Minimum annimmt. Für zeitkontinuierliche Systeme stellt das auf der Hamilton-Funktion basierende Verfahren eine wichtige Methode zur Lösung dieser Aufgabe dar.

10 Jannik Steinbring

Duale Quaternionen in der Kinematik

AufgabenstellungEinarbeiten in Quaternionen und duale Zahlen.Erarbeiten klassischer Darstellungen von Rotation und Translation.Herausarbeiten, wie duale Quaternionen zur Darstellung von Rotation und Translation genutzt werden können.Vergleich mit üblichen Darstellungen.

Betreuer:Igor Gilitschenski, [email protected]

BeschreibungZur gemeinsamen Darstellung von Translationen und

Rotationen erfreuen sich duale Quaternionen zunehmender Beliebtheit, insbesondere in Robotik- und Virtual Reality Anwendungen. Im Rahmen dieses Proseminars soll diese Darstellung erarbeitet und mit üblichen Darstellungen verglichen werden.


Richtungsstatistik

AufgabenstellungEinarbeitung in die Richtungsstatistik anhand von„Topics in Circular Statistics“ (Jammalamadaka, SenGupta, 2001)Überblick über die grundlegenden Ideen der RichtungsstatistikVorstellen der relevanten Wahrscheinlichkeitsverteilungen

Betreuer:Herr Gerhard Kurz, [email protected]

ThemenbeschreibungKonventionelle statistische Verfahren lassen sich für reelle

Größen einsetzen, sind aber ungeeignet, um periodische Größen oder Richtungen zu verarbeiten. Zu diesem Zweck existiert ein spezielles Teilgebiet der Statistik, die sogenannte Richtungsstatistik (directional statistics), welche in dieser Arbeit betrachtet werden soll. Richtungsstatistik hat beispielsweise Anwendungen in der Geologie, Medizin und in der Bioinformatik.


Ensemble Kalman Filter

AufgabenstellungVerständnis der Kalman Filter TheorieHerausarbeiten der dem EnKF zugrundeliegenden IdeeUntersuchung der Anwendung des EnKF am Canadian Meteorological Centre

Betreuer:Marc Reinhardt, [email protected]

ThemenbeschreibungDas Ensemble Kalman Filter (EnKF) wurde Ende der

neunziger Jahre als Alternative zum Kalman Filter entwickelt um die aufwendige Berechnung von großen Kovarianzmatrizen zu vermeiden. Seitdem wurde es in zahlreichen theoretischen Arbeiten verbessert und unter anderem in der Meteorologie praktisch angewendet.


Gütemaße für Multi-Object-Tracking

AufgabenstellungEinarbeiten in Abstandsmaße für ein ObjektDarauf aufbauend in zwei Abstandsmaße für mehrere ObjekteVor- und Nachteile beider Verfahren gegenüberstellen

Betreuer:Florian Pfaff, [email protected]

ThemenbeschreibungVerfolgt (trackt) man mehrere Objekte gleichzeitig, so arbeitet

man oft mit mehreren Punktschätzungen. Doch wie bewertet man nun das Schätzergebnis? Bei einem einzelnen Objekt nimmt man oft eine Art „Abstand“ zum wahren Wert. Gegenstand der Arbeit sind Abstandsmaße bei Vorliegen mehrere Objekte.

Schätzung

Schätzung

Schätzung


Parameterschätzung mittels ML und MAP

AufgabenstellungEinarbeiten in die Thematik der ParameterschätzungVorstellung der ML und MAP SchätzerGegenüberstellung der beiden Verfahren

Betreuer:Jannik Steinbring, [email protected]

ThemenbeschreibungDas Schätzen von unbekannten Parametern kommt in vielen

Bereichen zum Einsatz wie z.B. in der Spracherkennung, in den Ingenieurswissenschaften oder der Statistik. Im Rahmen dieses Proseminars soll die Maximum Likelihood (ML) und Maximum a-posteriori (MAP) Schätzung erarbeitet und vorgestellt werden.


Anwendbarkeit von Conceptual Clustering im Bereich der semantischen Wissensmodellierung

AufgabenstellungLiteraturrecherche zum Thema Conceptual Clustering.Ein Schwerpunkt soll dabei im Bereich COBWEWB [2] liegenAufarbeitung und Zusammenfassung der relevanten Literatur

Betreuer:Dipl.-Inform. Achim Kuwertz, [email protected]

ThemenbeschreibungAm Lehrstuhl IES werden Ansätze entwickelt, um die

semantischen Modellierung einer relevanten Umgebung für kognitive Systeme zu ermöglichen. Dabei spielen Konzepte eine wichtige Rolle. Diese repräsentieren Klassen von relevanten Objekten und sind in Hierarchien angeordnet. Ein Ziel der aktuellen Forschung ist die adaptive Erweiterung bzw. Anpassung solcher Hierarchien. Conceptual Clustering stellt einen für diesen Bereich relevanten Ansatz des maschinellen Lernens dar und soll hier näher betrachtet werden.

Referenzen:[1] Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Conceptual_clustering (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Concept_tree.png)[2] Fisher, Douglas H. (1987). “Knowledge acquisition via incremental conceptual clustering". Machine Learning 2 (2): 139–172

Quelle [1]


Einfache, gitterbasierte, homomorphe Kryptoverfahren

AufgabenstellungEinarbeitung in die Grundlagen von gitterbasierten ProblemenVergleich von gitterbasierten Kryptoverfahren

Betreuer:Herr Matthias Nagel, [email protected]

ThemenbeschreibungHomomorphe Kryptoverfahren können dazu genutzt werden,

auf sensiblen, verschlüsselten Daten ohne Kenntnis des Schlüssels zu rechnen. Auf diese Weise kann die Datenverarbeitung an Dritte ausgelagert werden, da das Ergebnis ebenfalls nur verschlüsselt vorliegt und damit ausschließlich dem berechtigen Eigentümer zugänglich sind.

mailto:[email protected]


Anwendungen der Sichtprüfung außerhalb des sichtbaren Spektrums

Themenbeschreibung:Einige Anwendungen zur Sichtprüfung offenbaren

sich erst in Spektralbereichen, die für den Menschen nicht sichtbar sind. Viele Materialien verfügen hier über vollkommen andere optische Eigenschaften.

In dieser Arbeit sollen diese Unterschiede und deren Nutzen in der Sichtprüfung herausgearbeitet werden.Aufgabenstellung:Selbstständige Literaturrecherche zum ThemaVeranschaulichung durch BeispieleAufzeigen der Unterschiede zu

Anwendungen im sichtbaren Spektrum

Betreuer:Dipl.-Inform. Sebastian Höfer [email protected]



Bayesian calibration of computer models using Gaussian Process

AssignmentDescribe the basic principle of “Gaussian process” and how it can be used to calibrate the computer models.

Advisor:Chettapong janya-anurak, [email protected]

DescriptionIn engineering disciplines, technical processes are described by

using mathematical models, which are typically implemented in computer code. However, the simulation results from the computer models and the actual physical measurements are often distinguish.

“Gaussian Process”, which is widely-used for machine leaning, has been proposed as a potential method to calibrate the computer model.


Estimation of Distribution Algorithms (EDA)

AufgabenstellungEinordnung von EDA in den Stand der Technik für OptimierungsverfahrenKategorisierung der EDA-VerfahrenErarbeitung von ein bis zwei konkreten EDA-Algorithmen

Betreuer:Herr Masoud Roschani, [email protected]

ThemenbeschreibungBeim Design von z.B. Experimenten oder

Steuerungsalgorithmen werden Optimierungsalgorithmen für die Bestimmung von optimalen Parametern benötigt. EDA sind stochastische Optimierungsmethoden, die hierfür geeignet sind. Sie berechnen iterativ ein probabilistisches Modell, mit dem das Optimum geschätzt wird.



Single-Frame Face Super-Resolution

DescriptionFace super-resolution is used when the image resolution

no longer suffices for standard face recognition methods. Due to complex facial motions (e.g., facial expressions), general motion models for registration-based multi-frame super-resolution usually fail. Therefore, learning-based single-frame face super-resolution has become an emerging methodology over the last decade.

AssignmentsUnderstand the basic principles of the single-frame face super-resolution methodsDescribe & compare state-of-the-art approaches

Advisor:Mr. Chengchao Qu, [email protected]

Interpolation

SR

HR

C.-Y. Yang, S. Liu, M.-H. Yang, Structured Face Hallucination, CVPR'13

LR



SLAM in der Messtechnik

AufgabenstellungErarbeitung des Stand der Technik für SLAM VerfahrenErarbeitung des Stand der Technik für SLAM Anwendungen in der Messtechnik

Betreuer:Dipl.-Ing. Miro Taphanel, [email protected]

ThemenbeschreibungSLAM (Simultaneous Localization and Mapping) wurde für

die Robotik entwickelt, um sich in unbekannten Terrain zurecht zu finden. Eine vergleichbare Problematik existiert in der Messtechnik: Die Unsicherheit einer Messung setzt sich zusammen aus der Unsicherheit eines mechanischen Positionierungssystems und des Sensors selbst.



Rückgewinnung von Bildinformationen

AufgabenstellungEinarbeitung in die Grundlagen der Bildgewinnung und -kompressionWissenschaftliche Literaturrecherche nach geeigneten Verfahren zum Beheben von Rauschen und Artefakten für verschiedene Anwendungen

Betreuer:Herr Michael Teutsch, [email protected]

ThemenbeschreibungKamerarauschen und Kompressionsartefakte

können die Qualität von Bildern und Videos beeinträchtigen und die Weiterverarbeitung stören. Je nach Anwendung sind verschiedene Algorithmen mit unterschiedlichen Eigenschaften zur Rückgewinnung der Bildinformation anwendbar.



Photometrisches Stereo

AufgabenstellungEinarbeitung in die Grundlagen des photometrischen StereoAusführliche Literaturrecherche zum Thema:

LichtquellenOberflächenmodellenRekonstruktionsmethoden

Betreuer:Herr Thomas Stephan, [email protected]

ThemenbeschreibungWerden Oberflächen aus verschiedenen Richtungen

beleuchtet, erscheinen diese, je nach Oberflächenausrichtung, Winkel der einfallenden Lichtstrahlen und Beobachtungswinkel der Kamera unterschiedlich hell. Diese Tatsache kann zur 3D-Rekonstruktion der Oberfläche genutzt werden.



Übersicht







Übersicht







Form der Ausarbeitung

Ausarbeitung ist wissenschaftliche ArbeitKeine UmgangsspracheKeine erste PersonVerwendete Literatur referenzieren (Literaturverzeichnis)Zitate kennzeichnen und referenzieren (mit Seitenangabe)

KonsistenzEinheitliche Verwendung von Symbolen Einheitliche Verwendung von Fachtermini

Abkürzungen erklären (nur gebräuchliche verwenden)


Grafiken in Ausarbeitung

Wenn möglich, Vektorgrafiken verwenden

Falls doch Pixelgrafiken, diese sinnvoll skalieren

Auf Qualität der eingebundenen Bilder achten

Beschriftung in Sprache der Ausarbeitung

Graphen vollständig beschriften (Achsen!)

Auch Grafiken müssen korrekt referenziert werden

Auf jede Tabelle, Grafik, etc. im Text Bezug nehmen

Unterschriften von Tabellen, Grafiken, etc. in ganzen Sätzen (Punkte!)


Übersicht







Inhalt eines Vortrages

Vor dem Vortrag zu beachten:Wer hört zu?Welches Wissen kann vorausgesetzt werden?Was ist das Ziel des Vortrages?Welche Informationen sollen „hängenbleiben“?

Wissenschaftlicher Vortrag = keine Umgangssprache


Vortragslänge

Zeitbeschränkung beachten! (15 Min.)

Aber: Vortrag sollte auch nicht zu kurz sein

Viele Informationen Wenig Zeit

Konzentration auf das Wesentliche


Vortragsgliederung

BeginnBeginnen mit Titel und Gliederungsübersicht (ca. 2 Folien)Einleitung und Motivation (1-2 Folien)

Hauptteil

SchlussZusammenfassung und Ausblick (ca. 2 Folien)

Mit einem Dank für die Aufmerksamkeit schließen


Gestaltung von Folien (I)

Vorlage verwenden

Klare, einheitliche Gestaltung (Konsistenz)

Wenige Punkte pro Folie (nur Schlagworte)

Jeden Punkt auf einer Folie ansprechen

Nie mit einer ganz leeren Folie beginnen

Keine „Doppelüberschriften“


Gestaltung von Folien (II)

Plant

Controller

ActuatorSensor

Network Network

Grafiken und Bilder benutzenSo wenig Formeln wie möglichFarben

Verdeutlichung von ZusammenhängenAchtung: Farben haben auch Symbolwerte

RahmenName des VortragendenSeitenzahl

Animationen, Seitenübergänge, etc. gut wenn sinnvoll, ansonsten weglassen


Folien – Schriftarten und -größen

8 Punkt

12 Punkt

18 Punkt20 Punkt24 Punkt28 Punkt

32 Punkt36 Punkt40 Punkt

8 Punkt

12 Punkt

18 Punkt20 Punkt24 Punkt28 Punkt32 Punkt36 Punkt40 Punkt

Dieser Text istzu klein.Serifenlose Schrift (links)

Mind. 18 Punkt


Folien – Negatives Beispiel (I)


Folien – Negatives Beispiel (II)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10-100

-50

0

50

100

150

200


Vortragsstil

Frei und flüssig sprechen

Zuschauer ansehen

Reaktionen der Zuhörer beachten

Seitlich neben der Projektionsfläche stehen (freie Sicht)

Hände nicht in den Taschen

An der Projektionsfläche erklären

Vortrag planen und üben

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