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KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu Anthropomatik: Von der Theorie.

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Präsentation zum Thema: "KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu Anthropomatik: Von der Theorie."—  Präsentation transkript:

1 KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft Anthropomatik: Von der Theorie zur Anwendung Proseminar

2 Übersicht 2 Jannik Steinbring Formale Randbedingungen Vorstellung der Themen Verteilung der Themen Hinweise zur Ausarbeitung Hinweise zum Vortrag

3 Formale Anforderungen 3 Jannik Steinbring Schriftliche Ausarbeitung 5 Seiten, zweispaltig LaTeX (Vorlage auf der Homepage) PDF und LaTeX-Sourcen an Betreuer Vortrag 15 Minuten PowerPoint oder LaTeX (Vorlage auf der Homepage) Blockveranstaltungen Anwesenheitspflicht bei allen Veranstaltungen

4 Ablauf des Seminars 4 Jannik Steinbring Themenauswahl Themen an Betreuer gebunden Recherche Empfohlene Literatur Eigenständige Recherche Ausarbeitung Vortrag

5 Meilensteine 5 Jannik Steinbring Themenauswahl (heute) Ausarbeitung Vorstellung des Themas und Gliederung(Di., 29. April) Erste ausformulierte Fassung (Di., 20.Mai) Endgültige Fassung (Di., 03. Juni) Vortrag Vortragsfolien erste Version (Di., 17. Juni) Vortrag Anfang Juli

6 Benotung 6 Jannik Steinbring 50% der Note für die Ausarbeitung 50% der Note für die Präsentation Anrechenbarkeit: 3 LP Deadlines sind hart Plagiate führen zu sofortigem Ausschluss

7 Übersicht 7 Jannik Steinbring Formale Randbedingungen Vorstellung der Themen Verteilung der Themen Hinweise zur Ausarbeitung Hinweise zum Vortrag

8 Repräsentation linearer dynamischer Systeme 8 Jannik Steinbring Aufgabenstellung Einarbeiten in die lineare Systemtheorie Recherche verschiedener Repräsentationen Ausarbeiten von Umrechnung und Zweckmäßigkeit Dokumentation im Sinne einer Ausarbeitung und Präsentation der Ergebnisse Betreuer: Christof Chlebek, Themenbeschreibung Lineare 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 Zeitkontinuierliche Optimale Regelung 9 Jannik Steinbring Aufgabenstellung Einarbeitung in die optimale Regelung Erarbeitung des Verfahrens zur Lösung des optimalen Regelungsproblems Darstellung von Vor- und Nachteilen dieses Ansatzes Betreuer: Maxim Dolgov, Themenbeschreibung Optimale 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 Duale Quaternionen in der Kinematik 10 Jannik Steinbring Aufgabenstellung Einarbeiten 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, Beschreibung Zur 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.

11 Richtungsstatistik 11 Jannik Steinbring Aufgabenstellung Einarbeitung in die Richtungsstatistik anhand von Topics in Circular Statistics (Jammalamadaka, SenGupta, 2001) Überblick über die grundlegenden Ideen der Richtungsstatistik Vorstellen der relevanten Wahrscheinlichkeitsverteilungen Betreuer: Herr Gerhard Kurz, Themenbeschreibung Konventionelle 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.

12 Ensemble Kalman Filter 12 Jannik Steinbring Aufgabenstellung Verständnis der Kalman Filter Theorie Herausarbeiten der dem EnKF zugrundeliegenden Idee Untersuchung der Anwendung des EnKF am Canadian Meteorological Centre Betreuer: Marc Reinhardt, Themenbeschreibung Das 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.

13 Gütemaße für Multi-Object-Tracking 13 Jannik Steinbring Aufgabenstellung Einarbeiten in Abstandsmaße für ein Objekt Darauf aufbauend in zwei Abstandsmaße für mehrere Objekte Vor- und Nachteile beider Verfahren gegenüberstellen Betreuer: Florian Pfaff, Themenbeschreibung Verfolgt (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

14 Parameterschätzung mittels ML und MAP 14 Jannik Steinbring Aufgabenstellung Einarbeiten in die Thematik der Parameterschätzung Vorstellung der ML und MAP Schätzer Gegenüberstellung der beiden Verfahren Betreuer: Jannik Steinbring, Themenbeschreibung Das 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.

15 Anwendbarkeit von Conceptual Clustering im Bereich der semantischen Wissensmodellierung 15 Jannik Steinbring Aufgabenstellung Literaturrecherche zum Thema Conceptual Clustering. Ein Schwerpunkt soll dabei im Bereich COBWEWB [2] liegen Aufarbeitung und Zusammenfassung der relevanten Literatur Betreuer: Dipl.-Inform. Achim Kuwertz, Themenbeschreibung Am 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/File:Concept_tree.png) [2] Fisher, Douglas H. (1987). Knowledge acquisition via incremental conceptual clustering". Machine Learning 2 (2): 139–172 Quelle [1]

16 Einfache, gitterbasierte, homomorphe Kryptoverfahren 16 Jannik Steinbring Aufgabenstellung Einarbeitung in die Grundlagen von gitterbasierten Problemen Vergleich von gitterbasierten Kryptoverfahren Betreuer: Herr Matthias Nagel, Themenbeschreibung Homomorphe 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.

17 Anwendungen der Sichtprüfung außerhalb des sichtbaren Spektrums 17 Jannik Steinbring 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 Thema Veranschaulichung durch Beispiele Aufzeigen der Unterschiede zu Anwendungen im sichtbaren Spektrum Betreuer: Dipl.-Inform. Sebastian Höfer

18 Bayesian calibration of computer models using Gaussian Process 18 Jannik Steinbring Assignment Describe the basic principle of Gaussian process and how it can be used to calibrate the computer models. Advisor: Chettapong janya-anurak, Description In 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.

19 Estimation of Distribution Algorithms (EDA) 19 Jannik Steinbring Aufgabenstellung Einordnung von EDA in den Stand der Technik für Optimierungsverfahren Kategorisierung der EDA-Verfahren Erarbeitung von ein bis zwei konkreten EDA-Algorithmen Betreuer: Herr Masoud Roschani, Themenbeschreibung Beim 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.

20 Single-Frame Face Super-Resolution 20 Jannik Steinbring Description Face 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. Assignments Understand the basic principles of the single-frame face super-resolution methods Describe & compare state-of-the-art approaches Advisor: Mr. Chengchao Qu, Interpolation SR HR C.-Y. Yang, S. Liu, M.-H. Yang, Structured Face Hallucination, CVPR'13 LR

21 SLAM in der Messtechnik 21 Jannik Steinbring Aufgabenstellung Erarbeitung des Stand der Technik für SLAM Verfahren Erarbeitung des Stand der Technik für SLAM Anwendungen in der Messtechnik Betreuer: Dipl.-Ing. Miro Taphanel, Themenbeschreibung SLAM (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.

22 Rückgewinnung von Bildinformationen 22 Jannik Steinbring Aufgabenstellung Einarbeitung in die Grundlagen der Bildgewinnung und -kompression Wissenschaftliche Literaturrecherche nach geeigneten Verfahren zum Beheben von Rauschen und Artefakten für verschiedene Anwendungen Betreuer: Herr Michael Teutsch, Themenbeschreibung Kamerarauschen 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.

23 Photometrisches Stereo 23 Jannik Steinbring Aufgabenstellung Einarbeitung in die Grundlagen des photometrischen Stereo Ausführliche Literaturrecherche zum Thema: Lichtquellen Oberflächenmodellen Rekonstruktionsmethoden Betreuer: Herr Thomas Stephan, Themenbeschreibung Werden 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.

24 Übersicht 24 Jannik Steinbring Formale Randbedingungen Vorstellung der Themen Verteilung der Themen Hinweise zur Ausarbeitung Hinweise zum Vortrag

25 Übersicht 25 Jannik Steinbring Formale Randbedingungen Vorstellung der Themen Verteilung der Themen Hinweise zur Ausarbeitung Hinweise zum Vortrag

26 Form der Ausarbeitung 26 Jannik Steinbring Ausarbeitung ist wissenschaftliche Arbeit Keine Umgangssprache Keine erste Person Verwendete Literatur referenzieren (Literaturverzeichnis) Zitate kennzeichnen und referenzieren (mit Seitenangabe) Konsistenz Einheitliche Verwendung von Symbolen Einheitliche Verwendung von Fachtermini Abkürzungen erklären (nur gebräuchliche verwenden)

27 Grafiken in Ausarbeitung 27 Jannik Steinbring 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!)

28 Übersicht 28 Jannik Steinbring Formale Randbedingungen Vorstellung der Themen Verteilung der Themen Hinweise zur Ausarbeitung Hinweise zum Vortrag

29 Inhalt eines Vortrages 29 Jannik Steinbring 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

30 Vortragslänge 30 Jannik Steinbring Zeitbeschränkung beachten! (15 Min.) Aber: Vortrag sollte auch nicht zu kurz sein Viele Informationen Wenig Zeit Konzentration auf das Wesentliche

31 Vortragsgliederung 31 Jannik Steinbring Beginn Beginnen mit Titel und Gliederungsübersicht (ca. 2 Folien) Einleitung und Motivation (1-2 Folien) Hauptteil Schluss Zusammenfassung und Ausblick (ca. 2 Folien) Mit einem Dank für die Aufmerksamkeit schließen

32 Gestaltung von Folien (I) 32 Jannik Steinbring 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

33 Gestaltung von Folien (II) 33 Jannik Steinbring Grafiken und Bilder benutzen So wenig Formeln wie möglich Farben Verdeutlichung von Zusammenhängen Achtung: Farben haben auch Symbolwerte Rahmen Name des Vortragenden Seitenzahl Animationen, Seitenübergänge, etc. gut wenn sinnvoll, ansonsten weglassen

34 Folien – Schriftarten und -größen 34 Jannik Steinbring 8 Punkt 12 Punkt 18 Punkt 20 Punkt 24 Punkt 28 Punkt 32 Punkt 36 Punkt 40 Punkt 8 Punkt 12 Punkt 18 Punkt 20 Punkt 24 Punkt 28 Punkt 32 Punkt 36 Punkt 40 Punkt Dieser Text ist zu klein. Serifenlose Schrift (links) Mind. 18 Punkt

35 Folien – Negatives Beispiel (I) 35 Jannik Steinbring

36 Folien – Negatives Beispiel (II) 36 Jannik Steinbring

37 Vortragsstil 37 Jannik Steinbring 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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