05 Fakultät Informatik, Elektrotechnik und Informationstechnik
Permanent URI for this collectionhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/6
Browse
1055 results
Search Results
Item Open Access Inferring object hypotheses based on feature motion from different sources(2015) Fuchs, SteffenPerception systems in robotics are typically closely tailored to the given task, e.g., in typical pick-and-place tasks the perception systems only recognizes the mugs that are supposed to be moved and the table the mugs are placed on. The obvious limitation of those systems is that for a new task a new vision system must be designed and implemented. This master's thesis proposes a method that allows to identify entities in the world based on motion of various features from various sources. This is without relying on strong prior assumptions and to provide an important piece towards a more general perception system. While entities are rigid bodies in the world, the sources can be anything that allows to track certain features over time in order to create trajectories. For example, these feature trajectories can be obtained from RGB and RGB-D sensors of a robot, from external cameras, or even the end effector of the robot (proprioception). The core conceptual elements are: the distance variance between trajectory pairs is computed to construct an affinity matrix. This matrix is then used as input for a divisive k-means algorithm in order to cluster trajectories into object hypotheses. In a final step these hypotheses are combined with previously observed hypotheses by computing the correlations between the current and the updated sets. This approach has been evaluated on both simulated and real world data. Generating simulated data provides an elegant way for a qualitative analysis of various scenarios. The real world data was obtained by tracking Shi-Tomasi corners using the Lucas-Kanade optical flow estimation of RGB image sequences and projecting the features into range image space.Item Open Access Prozessbausteine(2014) Eberle, Hanna; Leymann, Frank (Prof. Dr.)Gegenwärtig existierenden Modellierungssprachen und Werkzeugen zur Umsetzung prozessbasierter Anwendungen liegt im Allgemeinen die Annahme eines zur Entwicklungszeit bekannten und in seiner Struktur vollständig ausmodellierten Prozessmodells zugrunde. Für Szenarien, in welchen eine prozessbasierte Anwendung neben stabilen, d.h. zur Modellierungszeit des Prozesses bekannten, auch durch dynamische, d.h. erst zur Anwendungslaufzeit geltende, Rahmenbedingungen beeinflusst wird, ist eine derartige statische Prozessmodellierung nur bedingt geeignet. In diesen Szenarien ist es vielmehr wünschenswert, (i) zur Entwicklungszeit bereits bekannte Prozessteile der Anwendung detailliert ausmodellieren zu können, und diese (ii) zur Laufzeit der Anwendung unter Berücksichtigung der zum Ausführungszeitpunkt geltenden dynamischen Rahmenbedingungen zum vollständigen Prozess der Anwendung zu integrieren. Das im Verlauf dieser Arbeit vorgestellte Konzept der Prozessbausteine setzt an diesem Punkt an und schafft ein Rahmenwerk für die Modellierung und Ausführung prozessbasierter Anwendungen unter Berücksichtigung sowohl stabiler als auch dynamischer Rahmenbedingungen. Kerngedanke des Konzepts ist die Abbildung stabiler Rahmenbedingungen zur Entwicklungszeit in Form teilweise unvollständiger Prozessmodelle, sogenannter Prozessbausteine. Zu einem späteren Zeitpunkt im Lebenszyklus der Anwendung werden diese Prozessbausteine dann, motiviert durch die jeweils geltenden dynamischen Rahmenbedingungen, mit weiteren Prozessbausteinen zum vollständigen Prozessmodell der Anwendung integriert. Zur vollständigen Unterstützung der Entwicklung von Anwendungen auf Grundlage dieses Konzepts umfasst die vorliegende Arbeit die Definition eines Metamodells für sowohl die Modellierung einzelner als auch die Repräsentation integrierter Prozessbausteine, die Beschreibung der Ausführung integrierter Prozessbausteine, sowie die Vorstellung einer Architektur für die Ausführung integrierter Prozessbausteine.Item Open Access Adaptive frameless raycasting for interactive volume visualization(2014) Weißer, ConstantinThere have been many successful attempts to improve ray casting and ray tracing performance in the last decades. Many of these improvements form important steps towards high-performance interactive visualisation. However, growing challenges keep pace with enhancements: display resolutions skyrocket with modern technology and applications become more and more sophisticated. With the limits of Moore's law moving into sight, there have been many considerations about speeding up well-known algorithms, including a plenitude of publications on frameless rendering. In frameless renderers sampling is not synchronised with display refreshes. That allows for both spatially and temporally varying sample rates. One basic approach simply randomises samples entirely. This increases liveliness and reduces input delay, but also leads to distorted and blurred images during movements. Dayal et al. tackle this problem by focusing samples on complex regions and by applying approximating filters to reconstruct an image from incoherent buffer content. Their frameless ray tracer vastly reduces latency and yet produces outstanding image quality. In this thesis we transfer the concepts to volume ray casting. Volume data often poses different challenges due to its lack of plains and surfaces, and its fine granularity. We experiment with both Dayal's sampling and reconstruction techniques and examine their applicability on volume data. In particular, we examine whether their adaptive sampler performs as well on volume data and which adaptions might be necessary. Further, we develop another reconstruction filter which is designed to remove artefacts that frequently occur in our frameless renderer. Instead of assuming certain properties due to local sampling rates and colour gradients, our filter detects artefacts by their age signature in the buffer. Our filter seems to be more targeted and yet requires only constant time per pixel.Item Open Access Analyse poröser Medien auf Basis von Kristalliten(2013) Straub, AlexanderEine Möglichkeit zur Simulation poröser Medien sind Modelle. Diese haben den Vorteil, dass sie computergestützt erstellt werden können und somit auch größere, aussagekräftigere Datensätze hervorbringen. In dieser Bachelor-Arbeit wird ein neuer Ansatz zur Bestimmung des Volumens und der Porösität vorgestellt, basierend auf einem Modell für Sandsteine. Dies war mit bisherigen Algorithmen nur unzureichend möglich, da durch Annäherung große Fehler entstehen. Der neue hier vorgestellte Ansatz wird direkt auf der Geometrie des Modells ausgeführt, somit werden fast keine Rechenfehler begangen. Dieser Ansatz lässt sich zudem durch Aufteilen in Unterprobleme und durch die Benutzung von Heuristiken effizient auf große Datensätze anwenden. Die Messergebnisse und die Folgerungen für Effizienz und Effektivität des Algorithmus werden anschließend aufgeführt und erläutert.Item Open Access Effiziente Synthese konsistenter Graphen und ihre Anwendung in der Lokalisierung akustischer Quellen(2015) Kreißig, Martin; Yang, Bin (Prof. Dr.-Ing.)In dieser Arbeit wird das Problem der simultanen, akustischen Mehrquellenlokalisierung in echobehafteten Umgebungen genauer betrachtet und daran beispielhaft die Anwendungsmöglichkeit der Synthese konsistenter Graphen gezeigt und analysiert. Dafür werden die Grundlagen der akustischen Lokalisierung eingeführt und unterschiedliche Ansätze vorgestellt. Im Besonderen werden die laufzeitdifferenzbasierten Lokalisierungsverfahren betrachtet, die das Problem der uneindeutigen Zuweisung der Laufzeitdifferenzen zu den Quellen haben. Anhand dieses konkreten Anwendungsbeispiels der Lokalisierung wird die Problematik auf ein graphentheoretisches Problem abstrahiert. Deshalb werden zunächst die graphentheoretischen Grundlagen und bereits bekannte Algorithmen, wie die Tiefen- und Breitensuche eingeführt, die beide einen aufspannenden Baum suchen. Der aufspannende Baum ist notwendig, um die Menge der fundamentalen Maschen zu bestimmen. Die Synthese konsistenter Graphen erfolgt durch das Zusammenführen der konsistenten fundamentalen Maschen. Dabei unterscheidet man folgende Vorgehensweisen: die Synthese voll konsistenter Graphen, die jeder Kante des Eingangsgraphen ein konsistentes Kantengewicht zuweisen und die Synthese partiell konsistenter Graphen, die nur eine Teilmenge von Kanten beinhalten. Beide Vorgehensweisen basieren auf den konsistenten fundamentalen Maschen, welche die Nullsummenbedingung erfüllen. Die Synthese voll konsistenter Graphen wird über ein Backtracking-Verfahren realisiert. Die Synthese partiell konsistenter Graphen wird aus dem Kompatibilitäts-Konflikt-Graph abgeleitet, der ein neuer Typus von Graph ist und die drei unterschiedlichen Zustände zwischen den konsistenten fundamentalen Maschen beschreibt: 1) zwei konsistente Maschen haben keine gemeinsame Kanten, 2) zwei konsistente Maschen haben gemeinsame Kanten und identische Kantengewichte (kompatibel) und 3) zwei konsistente Maschen haben gemeinsame Kanten und unterschiedliche Kantengewichte (Konflikt). Um alle möglichen, partiell konsistenten Graphen zu synthetisieren, wird der neue Algorithmus CCGsearch eingeführt und auf Vollständigkeit bewiesen. Die Berechnungskomplexitäten der beiden Syntheseverfahren werden sowohl analytisch hergeleitet als auch durch Simulationen verifiziert.Item Open Access Control-plane consistency in software-defined networking: distributed controller synchronization using the ISIS² toolkit(2015) Strauß, JanSoftware-defined Networking (SDN) is a recent approach in computer networks to ease the network administration by separating the control-plane and the data-plane. The data-plane only forwards packets according to certain rules specified by the control-plane. The control-plane, implemented by a software called controller, determines the forwarding rules based on a global view of the network. In order to increase fault tolerance and to eliminate a possible performance bottleneck, the controller can be distributed. The synchronization of the data that holds the global view is conventionally realized using distributed key-value stores offering a fixed consistency semantic, not respecting the heterogeneous consistency requirements of the data items in controller state. The virtual synchrony model, an alternative approach to the commonly used state machine replication method, offers a more flexible solution that can result in higher performance when certain assumptions on the data kept in controller state can be made. In this thesis a distributed controller based on OpenDaylight, a state-of-the-art SDN controller and the ISIS² library, that implements the virtual synchrony model, is proposed. The modular architecture of the proposed controller and the usage of a platform independent data model allows to extend or replace parts of the system. The implementation of the distributed controller is described and the macro and micro performance is evaluated with benchmarks.Item Open Access Concept and implementation of digital beacons(2015) Chughtai, Muhammad BilalItem Open Access Analyse der Echtzeitfähigkeit und des Ressourcenverbrauchs von OpenGL ES 2.0(2011) Cont, ArminOpenGL ES 2.0 (Open Graphics Library for Embedded Systems 2.0) ist eine Schnittstelle zur Entwicklung von 2D- und 3D-Computergrafik-Anwendungen. Die Spezifikation von OpenGL ES 2.0 definiert eine Reihe von Befehlen, mit denen Daten zum und vom OpenGL ES-System übermittelt werden können, mit denen das Zeichnen von Grafiken angestoßen werden kann (Rendering) und Einstellungen für das Rendering durchgeführt werden können. Üblicherweise verwenden OpenGL ES-Systeme für das Rendering physische Grafikkarten (GPUs). Keines der heute verfügbaren OpenGL ES-Systeme mit physischer GPU unterstützt aber die Priorisierung von Anwendungen hinsichtlich der Ausführung von OpenGL ES-Befehlen oder Einschränkungen von Anwendungen hinsichtlich der Nutzung von GPU-Ressourcen. Insbesondere bietet OpenGL ES weder einen konfigurierbaren Scheduler noch die Möglichkeit, Echtzeitgarantien für die Ausführung von OpenGL ES-Befehlen zu erfüllen. Ziel dieser Arbeit ist es, zu untersuchen, inwieweit dennoch sichergestellt werden kann, dass Befehle sicherheitskritischer Anwendungen rechtzeitig ausgeführt werden können. Dazu werden relevante Befehle bestimmt, deren Laufzeitverhalten und Ressourcenverbrauch analysiert wird. Außerdem werden spezielle Szenarien untersucht, um festzustellen, inwiefern das Verhalten von OpenGL ES-Systemen die rechtzeitige Ausführung kritischer Befehle verhindern kann. Schließlich werden Untersuchungsmethoden und Metriken für die Prognose des Ressourcenverbrauchs von OpenGL ES-Befehlen und die Ermittlung der dafür notwendigen systemspezifischen Kennzahlen entwickelt. Die Untersuchung werden auf einigen realen OpenGL ES-Systeme durchgeführt. Dabei wird gezeigt, dass insbesondere das Speicherbelegungsverhalten und die Nutzung der Renderpipeline mit Problemen verbunden sind, die der Erfüllung von Echtzeitgarantien im Wege stehen und nicht auf der Ebene von OpenGL ES gelöst werden können.Item Open Access Gestensteuerung für Powerwall-basierte Visualisierungen(2012) Ploner, NicoEine Stärke von großflächigen, hochauflösenden Displays ist es, große Datenmengen anzuzeigen und beispielsweise einer Gruppe zur Analyse zu präsentieren. Insbesondere für mehrere Benutzer, die gemeinsam mit Powerwall-Visualisierungen interagieren möchten, eignen sich Tastatur und Maus nur bedingt zur Interaktion mit den dargestellten Daten. Nachteile der Maus- und Tastatursteuerung können durch Freihandgesten vermieden werden. Zusätzlich ermöglichen Freihandgesten einen natürlichen Umgang mit den dargestellten Visualisierungen. In dieser Diplomarbeit wird anhand zweier Szenarien zur Powerwall-gestützten Datenanalyse ein Interaktionskonzept zur Gestensteuerung von Powerwalls entwickelt. Um die Anwendbarkeit dieses Konzepts zu untersuchen wird ein Prototyp implementiert, der eines der beiden Szenarien realisiert. Zusätzlich wird eine Benutzerstudie konzipiert und als Pilotstudie durchgeführt, um das Interaktionskonzept zu evaluieren. Darüber hinaus sollen mit dieser Studie weitere intuitive Gesten zur Interaktion mit Powerwall-Visualisierungen identifiziert werden. Ebenso wird ein Framework konstruiert, mit dem das Interaktionskonzept zur Gestensteuerung mit anderen Interaktionskonzepten zu multimodalen Interaktionsumgebungen kombiniert werden können.Item Open Access Kürzeste Wege im Wikipedia-Linkgraph(2013) Kara, FerdiDiese Arbeit beschäftigt sich mit unterschiedlichen Beschleunigungstechniken zur Suche kürzester Pfade in einem Graph. Im Gegensatz zu klassischen Weganfragen wird jedoch kein geographischer Graph als Datenquelle genutzt, sondern der manuell extrahierte Wikipedia-Linkgraph. Um eine Vergleichsgrundlage für Beschleunigungsalgorithmen zu erhalten, wird eine Auswertung der Breitensuche als Basis geschaffen. Zur optimalen Auswahl eines Beschleunigungsalgorithmus ist es unabdingbar, ein grundlegendes Verständnis über die Struktur des Graphen zu erhalten. In Folge dieser Untersuchung und einer Vorstellung unterschiedlicher Beschleunigungsalgorithmen wird das Transitknotenkonzept, welches in der Arbeit von Bast u.a. [BFM+07] vorgestellt wurde, auf den Wikipedia-Linkgraph angewandt. Um das Konzept auf einen nicht geographischen Graph anwenden zu können, wird nach der Arbeit von Eisner/Funke [EF12] die Suche nach einer passenden Transitknotenmenge als Hitting-Set-Problem formuliert. Die Qualität der ausgewählten Transitknoten wird mit unterschiedlichen Konstruktionen zur Transitknotenbestimmung verglichen und die verschiedenen Lösungen werden anhand der vorhergehenden Untersuchung der Graphstruktur erklärt. Schlussendlich wird gezeigt, warum die verschiedenen Konstruktionen der Transitknotenmenge schlechte Ergebnisse liefern, wodurch das Transitknotenkonzept angewandt auf den Wikipedia-Linkgraph fehlschlägt.