Bildverarbeitung in der Medizintechnik

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1 Bildverarbeitung in der Medizintechnik Aufgrund einer Zusammenarbeit mit Würth Elektronik im Gebiet der Medizintechnik ist eine Arbeit aus dem Gebiet der Bildverarbeitung in der Medizintechnik ausgeschrieben. Hierbei soll ein Erkennungsverfahren zur Erkennung von Positionen am Körper umgesetzt werden. Dieses Verfahren basiert auf Bildverarbeitungsalgorithmen, die anhand von Sensoren am Körper orthopädische Diagnosen stellen kann bzw. unterstützt. Es sind Kenntnisse in der Programmierung wünschenswert. Weiterführende Arbeiten sind angedacht. Theorie: 30% Praxis: 70 % Umsetzung eines Smart-Lighting Systems Unter den Begriff Smart-Lighting verbirgt sich ein intelligentes Straßenbeleuchtungssystem, das den energietechnischen Anforderungen genügt und gleichzeitig auf eine intelligente Art und Weise Beleuchtungsszenarien optimal hinsichtlich der umzurüsten sind signifikante Umstrukturierungen, die mit erheblichen Kosten verbunden sind, notwendig. Eine Lösung schafft die Verwendung von Smart-Grids und insbesondere die Powerline-Kommunikation. Unter der Powerline- Kommunikation versteht man den Austausch von Signalen/Nachrichten über das vorhandene Stromnetz. Innerhalb dieser Arbeit soll eine Powerline-Kommunikation in Hinblick auf ein Smart-Lighting System umgesetzt und validiert werden. Die Umsetzung erfolgt in Zusammenarbeit mit einem regionalen Unternehmen. Theorie: 25% Praxis: 75 % Seite 1 Stand

2 Modellierung von Cyber Physical Systemen Ein Cyber Physical System ist ein Verbund von sehr viele und mechanischen Komponenten, die über ein (weltweites) Kommunikationsnetz miteinander verbunden sind. Dieses Kommunikationsnetz könnte z.b. Internetbasierend sein. Es sind aber auch andere Kommunikationsnetze denkbar. Es geht hierbei um die Vernetzung der Dinge (Internet der Dinge) und deren Verarbeitung. Es soll innerhalb dieser Arbeit eine Modellierung entworfen werden, mit der es möglich ist Cyber-Physikalische Systeme zu modellieren und im nächsten Schritt zu simulieren. Die Arbeit sind in allen Bereichen des Entwurfs von Systemen zu sehen. Wünschenswert sind Kenntnisse in der Programmierung. Theorie: 40% Praxis: 60 % Aufbau eines Sensornetzwerkes an der HHN Ein Sensornetzwerk ist ein Verbund von miteinander kommunizierenden Sensoren. Es soll innerhalb dieser Arbeit ein Sensornetzwerk innerhalb der Hochschule aufgebaut werden. Hierzu soll eine große Anzahl unterschiedlicher Sensoren innerhalb der Hochschule verteilt und übers Netzwerk miteinander verbunden werden. Es bildet so somit ein Sensornetzwerk, bei dem eine Vielzahl von Daten gesammelt und ausgewertet wird (Big Data Die Arbeit sind in allen Bereichen des Entwurfs von Systemen zu sehen. Wünschenswert sind Kenntnisse in der Programmierung. Theorie: 20% Praxis: 80 % Seite 2 Stand

3 Simulation eines Smart-Lighting Systems Unter den Begriff Smart-Lighting verbirgt sich ein intelligentes Straßenbeleuchtungssystem, das den energietechnischen Anforderungen genügt und gleichzeitig auf eine intelligente Art und Weise Beleuchtungsszenarien optimal hinsichtlich der umzurüsten sind signifikante Umstrukturierungen, die mit erheblichen Kosten verbunden sind, notwendig. Eine Lösung schafft die Verwendung von Smart-Grids und insbesondere die Powerline-Kommunikation. Unter der Powerline- Kommunikation versteht man den Austausch von Signalen/Nachrichten über das vorhandene Stromnetz. Innerhalb dieser Arbeit soll eine Powerline-Kommunikation in Hinblick auf ein Smart-Lighting System simuliert werden. Hierzu wird zunächst ein mathematisches Modell erstellt und in einer vorhandenen Simulationsumgebung validiert. Messung von Kanaleigenschaften in einem PLC-Netzwerk Unter einem Powerline-Kommunikationsnetzwerk versteht man ein Datenkommunikationsnetzwerk welches das herkömmliche vorhandene Stromnetz nutzt. Die Idee der Übertragung von Daten über das Stromnetz ist eine alte Idee, die aber erst in jüngster Zeit technisch soweit ausgereift ist um diese industriell in sogenannten Smart-Grids einzusetzen. In dieser Arbeit sollen die wesentlichen Kanaleigenschaften gemessen und erfasst werden um dann anschließend Modulierungsparameter ideal einstellen zu können. Hierzu sollen Outdoor-Messungen direkt am Campus in Künzelsau und in der Innenstadt, in Zusammenarbeit mit der Stadtverwaltung, durchgeführt werden. Es sind hierzu Kenntnisse der Meßtechnik und insbesondere von Kanaleigenschaften im Niederspannungsnetzwerk notwendig. Theorie: 10% Praxis: 90 % Seite 3 Stand

4 Diskrete Mixed-Signal-Systembeschreibung und Verifikation Nahezu alle elektronischen Systeme in unserem Alltag bestehen intern aus einem digitalen und einem analogen Schaltungsteil. Diese Schaltungsteile werden heutzutage immer häufiger zusammengefasst und bilden eine so genannte Mixed-Signal Schaltung. Um die formale Korrektheit der Schaltung zu beweisen sind mehrere Ansätze erforscht worden. Ein Ansatz beschäftigt sich mit der Transformation des analogen Teilsystems in eine digitale Hardwarebeschreibungssprache, wie z.b. VHDL. Innerhalb der digitalen Domäne kann anschließend der digitale Schaltungsteil hinzugefügt werden. Das gesamte VHDL Modell kann nun mit herkömmlichen Verifikationstools verifiziert werden. Für diesen Ansatz sind erste Schritte gemacht worden, die im Rahmen dieser Arbeit erweitert werden müssen. Entwicklung einer Smart-Lighting Kommunikations Basis-Software Unter den Begriff Smart-Lighting verbirgt sich ein intelligentes Straßenbeleuchtungssystem, das den energietechnischen Anforderungen genügt und gleichzeitig auf eine intelligente Art und Weise Beleuchtungsszenarien optimal hinsichtlich der umzurüsten sind signifikante Umstrukturierungen, die mit erheblichen Kosten verbunden sind, notwendig. Eine Lösung schafft die Verwendung von Smart-Grids und insbesondere die Powerline-Kommunikation. Unter der Powerline- Kommunikation versteht man den Austausch von Signalen/Nachrichten über das vorhandene Stromnetz. Es soll am Lehrstuhl die Basis-Software für solch ein Smart-Lighting System umgesetzt werden. Innerhalb dieser Arbeit soll die Software (in C oder C++) einer Powerline-Kommunikation in Hinblick auf ein Smart-Lighting System entwickelt und validiert werden. Seite 4 Stand

5 Modellierung von Heterogenen-Systemen mittels Petri-Netzen Nahezu alle elektronischen Systeme in unserem Alltag bestehen intern aus einem digitalen und einem analogen Schaltungsteil. Diese Schaltungsteile werden heutzutage immer häufiger zusammengefasst und bilden eine so genannte mixed signal Schaltung. Die gemeinsame Modellierung der unterschiedlichen Schaltungscharakteristiken für eine spätere Verifikation stellt jedoch noch eine Herausforderung dar. Ein Ansatz modelliert Hybride Systeme in so genannte Timed Hybrid Petri Nets. Innerhalb dieser Arbeit soll ein Petri Netz geeignet für eine spätere formale Verifikation entwickelt und implementiert werden. Bildverarbeitung in einem Smart-Lighting Systems Unter den Begriff Smart-Lighting verbirgt sich ein intelligentes Straßenbeleuchtungssystem, das den energietechnischen Anforderungen genügt und gleichzeitig auf eine intelligente Art und Weise Beleuchtungsszenarien optimal hinsichtlich der umzurüsten sind signifikante Umstrukturierungen, die mit erheblichen Kosten verbunden sind, notwendig. Eine Lösung schafft die Verwendung von Smart-Grids und insbesondere die Powerline-Kommunikation. Unter der Powerline-Kommunikation versteht man den Austausch von Signalen/Nachrichten über das vorhandene Stromnetz. Innerhalb dieser Arbeit soll eine Bildverarbeitungssoftware innerhalb eines Smart-Lighting System implementiert werden. Die Bildverarbeitung soll zum Erfassen von Objekten dienen. Theorie: 25% Praxis: 75 % Seite 5 Stand

6 Intelligente Steuerung eines Smart-Lighting Systems Unter den Begriff Smart-Lighting verbirgt sich ein intelligentes Straßenbeleuchtungssystem, das den energietechnischen Anforderungen genügt und gleichzeitig auf eine intelligente Art und Weise Beleuchtungsszenarien optimal hinsichtlich der umzurüsten sind signifikante Umstrukturierungen, die mit erheblichen Kosten verbunden sind, notwendig. Eine Lösung schafft die Verwendung von Smart-Grids und insbesondere die Powerline-Kommunikation. Unter der Powerline- Kommunikation versteht man den Austausch von Signalen/Nachrichten über das vorhandene Stromnetz. Innerhalb dieser Arbeit soll eine Software zur Steuerung eines Smart-Lighting System implementiert werden. Hierzu wird zunächst ein mathematisches Modell erstellt und dieses dann validiert. Theorie: 25% Praxis: 75 % Steuerung eines Smart-Lighting Systems mit Hilfe von Smart-Phones Unter den Begriff Smart-Lighting verbirgt sich ein intelligentes Straßenbeleuchtungssystem, das den energietechnischen Anforderungen genügt und gleichzeitig auf eine intelligente Art und Weise Beleuchtungsszenarien optimal hinsichtlich der umzurüsten sind signifikante Umstrukturierungen, die mit erheblichen Kosten verbunden sind, notwendig. Eine Lösung schafft die Verwendung von Smart-Grids. Innerhalb dieser Arbeit soll eine Smart-Phone Anwendung entwickelt werden, mit der es möglich ist Smart-Lighting Anwendungen zu steuern und zu konfigurieren. Theorie: 20% Praxis: 80 % Seite 6 Stand

7 Mehrere Arbeiten zur Begutachtung von Verkehrsblitzgeräten In Zusammenarbeit mit einem Unternehmen aus der Region, sind mehrere Arbeiten auf dem Gebiet der Verkehrsblitzgeräte ausgeschrieben. Die exakten Messungen durch Verkehrsmeßgeräten werden immer häufiger angezweifelt. Die Messgenauigkeit, die Verarbeitung, sowie die Datenspeicherung stellen hierbei Angriffspunkte in der juristischen Beweisführung dar. Ein Thema wäre die Auswertung von Messwerten, um die Ergebnisse zu validieren. Weiterhin sind mögliche Arbeiten in der Validierung der Berechnungsalgorithmen offen. Die Arbeiten sind überwiegend in der Softwareentwicklung zu sehen. Evtl. in der Modellierung und der Berechnungsalgorithmik/-verfahren. Die Arbeiten werden in enger Kooperation mit einem regionalen Unternehmen durchgeführt. Mehrere Arbeiten auf dem Gebiet der Robotik Am Lehrstuhl sind mehrere humanoide Roboter angeschafft worden. Diese Roboter sind in der Lage Bewegungsabläufe durchzuführen. So können die Roboter z.b. Fußballspielen und sich Mitteilen. Es sind mehrere Arbeiten auf dem Gebiet der Robotik durchzuführen. Hierbei spielen die Themen künstliche Intelligenz, Bildverarbeitung, Kommunikation, Sensor-Aktor- System und Programmierung eine wesentliche Rolle. Die Arbeiten sind überwiegend in der Softwareentwicklung zu sehen. Evtl. in der Modellierung und der Algorithmik. Seite 7 Stand

8 Automatische Erkennung von Modulationsarten Digitale und analoge Signal-Modulationsarten bieten in der Nachrichtentechnik die Möglichkeit Basisbandsignale in eine andere Form bzw. Frequenzbereich zu bringen. Sie sind allgegenwärtig in heutigen Nachrichtentechnischen-Systemen enthalten. Innerhalb dieser Arbeit soll eine Möglichkeit geschaffen werden aus einem unbekannt modulierten Signal die entsprechende Modulationsart zu extrahieren und somit eine Demodulation des Signals durchzuführen. Damit kann dann die ursprüngliche Nachricht abgeleitet werden. Die Erkennung soll sowohl in Matlab & Simulink als auch in C bzw. als VHDL Modell auf einem FPGA implementiert werden. Es sind sehr gute Kenntnisse in der theoretischen und praktischen Nachrichtenübertragung, der Matlab & Simulink Modellierung. Wünschenswert auch in der VHDL bzw. C Implementierung. Theorie: 60% Praxis: 40 % Aufbau eines Geräuschreduktionsfilters in der Sprachverarbeitung Zur Bedienung von Eingebetteten Systemen spielt die Spracherkennung eine immer größere Bedeutung. Spracherkennungsalgorithmen können aber nur dann zuverlässig die Semantik erkennen, wenn zuvor diverse Störungen wie Rauschen, Hintergrundgeräusche usw. herausgefiltert werden. Hierbei stellen nicht-vorhersagbare Störungen oft ein Problem dar. Insbesondere im Automobil treten solche Störungen, z.b. durch vorbei fahrende Autos häufig auf. Innerhalb dieser Arbeit soll ein Geräuschreduktionssystem für die spätere Sprachverarbeitung entworfen und implementiert werden. Dazu wird zunächst Matlab/Simulink und später die Programmiersprache C/C++ verwendet. Theorie: 40% Praxis: 60 % Seite 8 Stand

9 Entwicklung eines Sprachverarbeitungssystems Zur Bedienung von Eingebetteten Systemen spielt die Spracherkennung eine immer größere Rolle. Aufbauend auf einer Störgeräusch-Vorfilterung werden inzwischen diverse Spracherkennungsalgorithmen eingesetzt um die Sprache in ihrer Semantik zu analysieren. Hierbei stellen die unterschiedlichsten Gegebenheiten wie Akzente, Aussprache, Betonung, usw. eine Herausforderung dar. Innerhalb dieser Arbeit soll ein Sprachverarbeitungsalgorithmus umgesetzt werden. Dazu die Programmiersprache C/C++ verwendet werden. Um Echtzeitfähigkeit zu gewährleisten ist auch eine Implementierung mittels einer Hardwarebeschreibungssprache auf einem FPGA zu überlegen. Aufbau eines Body-Area Network (BAN) In der Medizintechnik spielt das Thema Body-Area Network eine wichtige Rolle. Hierbei geht es um die Erfassung von Vitalwerte der Person, die dann über Netzwerk an z.b. einen behandelnden Arzt gesendet werden können. In medizinisch kritischen Situationen können dann deutlich gezieltere und schnellere Maßnahmen getroffen werden und somit das Leben des Patienten womöglich gerettet werden. Innerhalb dieser Arbeit soll ein Body-Area Networt aufgebaut werden. Hierzu sind selbständig Überlegungen anzustellen und dann technisch umzusetzen. Die Realisierung kann Mikrocontrollerbasierend oder auf einem FPGA bzw. ASIC umgesetzt werden. Seite 9 Stand

10 Mehrere Arbeiten zur Entwicklung von Apps im Embedded System Bereich Die App Entwicklung spielt im Bereich der Cyber-Physikalischen Systeme eine zentrale Rolle, wenn Benutzer interaktiv auf verteilte Systeme zugreifen. Weiterhin stellt sie eine wichtige Schnittstelle zwischen System und Benutzer dar. Es sind mehrere Arbeiten zu vergeben, die sich mit der Entwicklung von App s speziell für Handheld Systeme zu vergeben. Eigene Ideen können mit eingebracht werden!. Theorie: 20% Praxis: 80 % Mehrere Arbeiten zur PHP Entwicklung von verteilten Anwendungen Es sind mehrere Arbeiten in der PHP Entwicklung von verteilten Anwendungen zu vergeben. Verteilte Anwendungen sind Programme, die über verteilte Systeme hinweg ablaufen. Innerhalb dieser Arbeiten gibt es mehrere Arbeiten in der Entwicklung von verteilten Anwendungen. Hierbei sollen PHP-Programme entwickelt werden. Theorie: 20% Praxis: 80 % Betreuer: () Seite Stand

11 Weitere Bachelor- und Masterarbeiten, sowie Doktorarbeiten und Projektlabore können bei (), Raum E025 erfragt werden. Dies könnten Themen aus der: Medizintechnik Schaltungsentwicklung Softwareentwicklung Automotive Entwurfsverfahren von eingebetteten Systemen Nachrichtentechnik usw. sein. Ich übernehme auch gerne die Betreuung von Arbeiten, die in der Industrie durchgeführt werden! Sie erwartet ein tolles Klima mit interessanten Themen, bei denen Sie sich ebenfalls einbringen können. Seite Stand