EPILOG. Die Diplomarbeitspräsentation der Fakultät für Informatik Wintersemester 2011

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1 EPILOG Die Diplomarbeitspräsentation der Fakultät für Informatik Wintersemester 2011

2 Diese Veranstaltung der Fakultät für Informatik wird unterstützt von

3 EPILOG Diplomarbeitspräsentation Das breite Themenspektrum und die vielfältigen Aufgabenstellungen der Abschlussarbeiten an der Fakultät für Informatik werden jedes Semester beim EPILOG präsentiert. In einer Posterausstellung sowie in ausgewählten Vorträgen präsentieren die AbsolventInnen der Fakultät ihre Projekte und stellen sich der Diskussion mit den Anwesenden. Der EPILOG als Plattform für die Präsentation hervorragender Abschlussarbeiten dient gleichzeitig dem Austausch über die aktuelle wissenschaftliche Forschung in den unterschiedlichen Bereichen der Informatik. Auszeichnungen und Preise Die Jury setzt sich aus den BetreuerInnen der nominierten Diplomarbeiten des letzten halben Jahres zusammen. Sie verleiht an eine/n der Vortragenden den mit Euro dotierten Distinguished Young Alumnus/Alumna -Award der Fakultät für Informatik. Beurteilungskriterien sind die Qualität der Diplomarbeit sowie des gehaltenen Vortrags. Das beste Poster aller beim EPILOG anwesenden AutorInnen wird mit dem Best Poster -Award in der Höhe von Euro ausgezeichnet. Zudem vergibt die Bank Austria den Firmenpreis Poster-Award sponsored by Bank Austria in der Höhe von Euro an ein weiteres Poster. Lehrenden-Award Die Fachschaft Informatik zeichnet Lehrende der Fakultät für Informatik in den Kategorien Beste Lernunterlagen, Beste Übungsunterstützung, Bester Vortrag und Beste Wissensvermittlung aus. 1

4 Programm 1. Dezember :00 Eröffnung der Posterausstellung 16:00 Begrüßung und Einleitung Gerald Steinhardt, Dekan der Fakultät für Informatik, TU Wien 16:15 Vorträge zu den nominierten Diplomarbeiten 17:15 Videopräsentation aus der Lehrveranstaltung Multimedia-Produktion Julian Pölsler Institut für Softwaretechnik und Interaktive Systeme, TU Wien 17:45 Verleihung des Lehrenden-Award 18:00 Vergabe der Auszeichnungen an die AbsolventInnen 2

5 Vorträge zu den nominierten Diplomarbeiten Angelika Garz Efficient Layout Analysis of Ancient Manuscripts Using Local Features Institut für Rechnergestützte Automation, Arbeitsbereich Computer Vision Abstract der Diplomarbeit siehe Seite 68 Georg Gerstweiler und Emanuel Vonach Development of an Active Motion Capture Suit for Teaching Motion Skills Institut für Softwaretechnik und Interaktive Systeme, Arbeitsbereich Interactive Media Systems Abstract der Diplomarbeit siehe Seite 16 Markus Kammerstetter Real-time Encrypted Speech Communication Over Low Bandwidth Channels Institut für Rechnergestützte Automation, Arbeitsbereich Automatisierungssysteme Abstract der Diplomarbeit siehe Seite 74 Patrick Sabin Implementing a Reversible Debugger for Python Institut für Computersprachen, Arbeitsbereich Programmiersprachen und Übersetzer Abstract der Diplomarbeit siehe Seite 57 Georg Seitz Logics for Coalitional Games of Imperfect Information Institut für Computersprachen, Arbeitsbereich Theoretische Informatik und Logik Abstract der Diplomarbeit siehe Seite 52 3

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7 DIPLOMARBEITEN Institute der Fakultät für Informatik Institut für Softwaretechnik und Interaktive Systeme... 7 Arbeitsbereich E-Commerce... 7 Arbeitsbereich Business Informatics Arbeitsbereich Interactive Media Systems Arbeitsbereich Information & Software Engineering Institut für Gestaltungs- und Wirkungsforschung Arbeitsbereich Human Computer Interaction Arbeitsbereich Multidisciplinary Design Institut für Computergraphik und Algorithmen Arbeitsbereich Computergraphik Arbeitsbereich Algorithmen und Datenstrukturen Institut für Computersprachen Arbeitsbereich Theoretische Informatik und Logik Arbeitsbereich Programmiersprachen und Übersetzer Institut für Informationssysteme Arbeitsbereich Knowledge Based Systems Arbeitsbereich Database and Artificial Intelligence Arbeitsbereich Distributed Systems Institut für Rechnergestützte Automation Arbeitsbereich Computer Vision Arbeitsbereich Automatisierungssysteme Institut für Technische Informatik Arbeitsbereich Embedded Computing Systems Arbeitsbereich Real Time Systems

8 Andere Institute der TU Wien Institut für Computertechnik Institut für Managementwissenschaften Department für Raumentwicklung, Infrastruktur- und Umweltplanung Institut für Geoinformation und Kartographie Institut für Wirtschaftsmathematik Institut für Analysis und Scientific Computing Institut integriert studieren In Zusammenarbeit mit anderen wissenschaftlichen Einrichtungen Universität Wien Medizinische Universität Wien Wirtschaftsuniversität Wien

9 Institut für Softwaretechnik und Interaktive Systeme Arbeitsbereich E-Commerce Johannes Daxböck Competence Cockpit Studium: Masterstudium Informatikmanagement Betreuer: Ao.Univ.Prof. Dr. Jürgen Dorn Competences management plays an important role in efforts to achieve certain goals and nowadays overlaps with related domains like knowledge management and learning management. But often it does not take into account that everyday actions can provide valuable resources for competence management processes. These actions need to be formalized and made actionable through different measurement and aggregation methods. Competence Cockpit, a framework to support different resources and methods for competence management processes is presented in this thesis. The framework is based on the content management system Drupal and fulfills requirements for openness, customizability and modularity to ensure the carrying out of four core competence management processes: (1) competence identification, (2) competence measurement, (3) competence development and (4) competence usage. It can be used to build specific competence management systems for certain domains, allowing to focus their development on intrinsically domain specificities. To achieve this, Competence Cockpit can tap into different internal and external resources for either competence measurement, development or usage. These resources, managed by the underlying content management system, are used to build evidences, which subsequently can be used for competence profile calculations. The methods for competence measurement from different resources and profile calculation are exchangeable. Further the framework allows concepts of already existing competence ontologies to be imported and reused. The customizability and modularity of term{competence Cockpit} was evaluated by setting up an example system in the university domain, with domain specific resources and measurement methods as well as by implementing additional modules using the interface opportunities provided by the framework. Finally ideas and approaches for additional enhancements and future development of Competence Cockpit are discussed. 7

10 Igor Fodor Usability-Analyse des Oracle SOA Composers mit Fokus auf die Business Rules Verwaltung Studium: Masterstudium Software Engineering & Internet Computing Betreuer: Univ.Ass. Dr. Marco Zapletal In der SOA Suite wurde erstmals der SOA Composer veröffentlicht - ein Webinterface für die Überwachung und Bearbeitung von Oracle Business Rules. Dieses Interface ist besonders interessant, da es Modifikationen der Business Rules beim laufenden Prozess ermöglichen soll. Business Rules sind Entscheidungspunkte bzw. In dieser Arbeit wird die Nutzbarkeit von Oracle Business Rules und des SOA Composers anhand eines praktischen Beispiels evaluiert. Im speziellen soll herausgefunden werden, ob Oracle Business Rules auch von nicht IT-Profis während der Laufzeit mit Hilfe des SOA Composers bearbeitet werden können. Für diesen Zweck wird ein Geschäftsprozess aus der Printmedienbranche formalisiert und anschließend mit Hilfe der Implementierungs- und Laufzeittools aus der Oracle SOA Suite implementiert. Der Geschäftsprozess ist aus einer Sitzung mit Vertretern eines Zeitungsverlags entstanden. Der gesamte Implementierungsprozess wird ausführlich diskutiert und einzelne Implementierungsdetails herausgegriffen. Besonderes Augenmerk wird auf die Implementierung der Business Rules gerichtet. Nach der Implementierung eines lauffähigen Prototyps werden die Begriffe Usability und Usability Engineering untersucht und passende Evaluierungsmethoden für die Usability- Analyse des SOA Composers ausgesucht. Um die Schwachstellen im Userinterface des SOA Composers aufzudecken, werden zwei realitätsnahe Szenarios und eine Persona entworfen. Danach wird der SOA Composer mit Hilfe von Cognitive Walkthrough und Heuristic Evaluation analysiert. Die Resultate aus diesen Analysen werden in einer tabellarischen Form präsentiert und mit Severity Ratings bewertet. Die Analyse deckt viele Problembereiche im Userinterface des SOA Composers auf und zeigt, dass sich die Usability-Schwachstellen des Composers negativ auf die Bedienung durch nicht IT-Personal auswirken können. Erich Heil Wissenserwerb und Data Mining anhand von österreichischen Sozialversicherungsdaten am Beispiel des touristischen Arbeitsmarktes Studium: Masterstudium Information & Knowledge Management Betreuer: Ao.Univ.Prof. Dr. Wolfdieter Merkl 8 Durch die rasante technische Entwicklung der letzten Jahre und den Umstand, dass heutzutage fast jede Handlung durch ein elektronisches Gerät erfasst und als Eintrag in einer Datenbank gespeichert wird, gibt es in unserer Zeit eine Vielzahl an elektronischen Informationen über jede Person. Mit der Arbeitsmarktdatenbank (AMDB) des bmask1/ams2 steht wissenschaftlichen

11 Institutionen in Österreich eine äußerst umfangreiche und detaillierte Datenquelle für Analysen und zur Visualisierung des österreichischen Arbeitsmarktes zur Verfügung. In der AMDB sind die sozialversicherungsrechtlich relevanten Arbeitsmarktpositionen der Österreicherinnen und Österreicher verzeichnet. Dadurch ist es möglich den Verlauf von Arbeitsmarktkarrieren auf Individualebene nachzuvollziehen. Es kann zum Beispiel der Wechsel von Arbeitslosigkeit in Beschäftigung, der Wechsel von einer Branche in die andere oder auch das erzielte Einkommen eines Individuums ausgemacht und analysiert werden. In dieser Arbeit wird der KDD3 Prozess auf einen Ausschnitt dieser Daten angewandt, um die Beschäftigung im Tourismus zu beleuchten. Schrittweise werden relevante Daten aus der Datenbank selektiert, Datenfehler und Ausreißer bereinigt und die Rohdaten in ein, für Data Mining Algorithmen nutzbares Format aggregiert und transformiert. Als letzer Punkt wird ein K-Means Algorithmus verwendet, um Gruppen in den Neueinsteigern und den Beschäftigten der Tourismusbranche eines Kalenderjahres zu finden. Matthias Hutterer Enhancing a Job Recommender with Implicit User Feedback Studium: Masterstudium Wirtschaftsinformatik Betreuer: Ao.Univ.Prof. Dr. Jürgen Dorn Recommender systems assist individual users in finding the right items in large option space. Absolventen.at, an Austrian job board for graduates, uses such a system for recommending appropriate jobs to applicants. So far, this system has only considered the resume as input for the user profile, which is compared with the available jobs. However, only around half of the registered job seekers fill out the resume, for the other half no personalized recommendations can be generated. To improve this, the recommender system has been enhanced with implicit relevance feedback and the impacts of this approach have been examined in this thesis. Implicit feedback can be captured in an unobtrusive way and allows the system to infer user preferences. Four different user actions for implicit feedback have been identified on Absolventen.at, including reading of a job description, bookmarking, applying and searching for jobs. All of them provide different levels of evidence for interest, as an application is a more reliable indicator for interest than just reading a job description, which is taken into account with individual weighting parameters. In addition to that, gradual forgetting factors are used for adapting the profile over time. All of this information is included in the hybrid user profile, which is represented as hyperdimensional vector and calculated by a linear combination of the resume and the preferred jobs. To evaluate the new approach, the preferred jobs of 46 job seekers were compared with the recommendations. The results show that including implicit feedback helps to increase the user coverage, as well as the accuracy of the recommendations. 9

12 Thomas Neuböck Process Mining: Design und Implementierung eines Ansatzes zur zeitnahen Integration von Ereignisprotokolldaten Studium: Masterstudium Software Engineering & Internet Computing Betreuer: Univ.Ass. Dr. Marco Zapletal Enterprise information systems store information about executed processes in log structures. These event logs can be used for discovering business processes. Process Mining techniques extract process information out of the existing event logs, analyze and interpret the data and use it in corresponding algorithms for deriving models. The resulting models are visualized and presented to the decision makers, which are able to make further decisions. The process mining algorithms deliver the process model in three different perspectives: (1) process perspective, (2) organizational perspective and (3) case-perspective. Existing Process Mining techniques perform the extraction based on historical process information. These traditional Process mining application scenarios typically require manual extraction and transferring of the process data, which is usually complex and expensive. Such a proceeding is inapplicable, if the take-over of data shall be done frequently. Moreover, a real time monitoring of running processes isnt realizable. A real time or nearreal time integration of event-logs in existing Process Mining techniques would require to solve supplementary challenges. This master thesis discusses two approaches for using Process Mining in real time: (1) Real time Process Mining as operational support and (2) Using traditional process mining algorithms in a near-real time manner (the work is focused on this aspect). Furthermore, the work introduces an implementation for using traditional scenarios in a near-real time manner. The implemented architecture includes a Plugin for the ProM Framework, which converts and imports event-logs into ProM. The second implementation artifact is a mechanism for recording occurring events. The resulting implementation of the designed architecture shows, whether a near-real time integration of event-logs for traditional process mining could be achieved and which further challenges have to be solved. Hauke Schuldt Optimizing ITSM Processes by Knowledge Management Studium: Masterstudium Information & Knowledge Management Betreuer: Ao.Univ.Prof. Dr. Jürgen Dorn 10 This thesis evaluates how the operative processes of IT service management (ITSM) can be supported and optimized by the introduction of selected knowledge management methods. For this reason, the applicability and usefulness of existing recommendations for knowledge management within ITSM are evaluated against the requirements of the individual ITSM processes and the theoretical findings of knowledge management. After the evaluation,

13 these general recommendations are subsequently modified where appropriate to be able to actually increase the efficiency and effectiveness of the ITSM processes. As ITSM organizations can differ considerably, these generally applicable knowledge management methods have to be adopted for any specific ITSM organization. This is done for the specific case of DeLaval Information Services. Philip Staud Identifying design directions for social network goal sharing applications Studium: Masterstudium Wirtschaftsinformatik Betreuer: Ao.Univ.Prof. Dr. Wolfdieter Merkl Personen haben oft Probleme persönliche Ziele zu verwirklichen, wie z.b. Neujahrsvorsätzen treu zu bleiben. Eine Möglichkeit diesem Trend entgegenzuwirken ist die Verwendung von sozialen Netzwerken. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, Design-Richtungen zu konzipieren, die das Mitteilen von persönlichen Zielen in sozialen Netzwerken verbessern soll um Zielerreichung zu unterstützen. Basierend auf einer Hintergrundrecherche wurden Interviews mit sechs Benutzern durchgeführt. Als nächster Schritt wurde eine Webapplikation entwickelt, die es Benutzern erlaubt ihre eigenen Ziele anderen zu zeigen sowie Ziele anderer zu beobachten. Daraufhin wurde ein neuartiges Experiment mit 32 Teilnehmern unter drei Bedingungen durchgeführt: Ziele sind gegenseitig einsichtig unter unbekannten Benutzern, unter Freunden und Ziele sind nicht einsichtig. Es wurden vier persönliche Ziele im Bereich Gesundheit von jedem Benutzer gesetzt. Gemessen wurden die persönliche Verpflichtung, das Selbstvertrauen sowie der Fortschritt bezüglich den Zielen. Das Experiment hat keine substantiellen Unterschiede bezüglich Verpflichtung zum Ziel, Selbstvertrauen oder der Erreichung der kurzfristigen Ziele gezeigt, egal ob die Ziele anderen über eine Webseite kommuniziert wurden oder nicht. Durch den Wegfall von fast der Hälfte der Teilnehmer, können die Ergebnisse nur als indikativ betrachtet werden. Zusammenfassend aus den Interviews und dem Experiment wurden folgende Design-Richtungen entwickelt: Benutzern Kontrolle über Information geben; Mitteilen von Zielen kann einen scheinbar positiven Effekt haben; Kreative Interaktion und Repräsentation der Ziele sollte unterstützt werden; Ermöglichen des Heraushebens von Information, auf die der Benutzer stolz ist; Kreative Darstellung von Erfolglosigkeit oder langsamen Fortschritt ermöglichen; Ähnliche Tendenzen beobachtbar bezüglich Fortschritt; Zufriedenheit und Leichtigkeit der Zielerreichung unabhängig davon ob Ziele mitgeteilt werden oder nicht. 11

14 Arbeitsbereich Business Informatics Thomas Halmetschlager Interactive Modeling for the Eclipse Modeling Framework Studium: Masterstudium Medizinische Informatik Betreuerin: O.Univ.Prof. Dr. Gertrude Kappel The high complexity of modern software makes it unavoidable to develop software with the help of graphical, model based editors. Software models serve not only as documentation or as a rough system overview. They are also the fundament to generate a executable system. The larger the application the more persons are involved in the design and development process. Simultaneous changes on a model are very common. With these concurrent changes conflicts can occur. There is a need of interpersonal communication to solve appearing questions and avoid misunderstandings. Specially in the early stage of software development diversities in interpretation can occur easily because the semantics of models can be interpreted different. To avoid such problems the communication channels within the team should be supported as much as possible. With good communication it should be possible to conclude a consolidated solution of the problem in a collaborative way. Within this thesis ways and means are sought to enable interactive model-driven software development with the Eclipse Modeling Framework. It turned out that there are already several approach for this interactive development method. These budding candidates where reviewed and analyzed. Unfortunately each of the tested systems had some disadvantages or they were not mainly designed for model-driven software development. When the analysis of various existing approaches was finished, a list of requirements was created. The search for a tool that matches the requirements as good as possible and that can be extended easily was started and finished with an acceptable result. Therefore the implementation part consists of a extension of a existing tool. The chosen tool is CDO, Connected Data Objects, a plugin for Eclipse. CDO was selected because it is the best match to our requirements. We think we found the optimal candidate to develop a sustainable solution. Tanja Mayerhofer Breathing New Life into Models - An Interpreter-Based Approach for Executing UML Models Studium: Masterstudium Wirtschaftsinformatik Betreuerin: O.Univ.Prof. Dr. Gertrude Kappel 12 Over the past years Model-Driven Development (MDD) gained significant popularity. With the usage of this paradigm the software engineering process becomes more model-centric, i.e., models become the main artifact and therewith the whole software development process relies on these models

15 and their correctness. For this reason the need for executable models that can be tested and validated arose. The de facto standard for modeling software systems is OMGs Unified Modeling Language (UML). The problem is that UML models are not executable because UML has no precise and completely specified semantics. Because of this situation, ambiguities arise and models can be interpreted and executed in different ways. OMG has recognized the need for executable models in an unambiguous way and has developed a new standard called Semantics of a Foundational Subset for Executable UML Models or foundational UML (fuml) that was released in February This standard defines the precise execution semantics of a subset of UML 2. The research question of this thesis is as follows. Is the semantics definition of the fuml standard sound and applicable for building tools that enable the execution of UML activity diagrams? To answer this question, a prototype of a model interpreter has been developed in this thesis that is able to execute and debug UML activity diagrams according to the execution semantics defined in the fuml standard. The experiences gained during the implementation of the model interpreter prototype led to the following conclusion. The fuml standard is applicable for implementing tools that support the execution of UML activity diagrams, however, high efforts are necessary to develop a user-friendly and efficiently usable tool supporting features like the debugging of models or the execution of incomplete models. Andrea Randak ATL4pros: Introducing Native UML Profile Support into the ATLAS Transformation Language Studium: Masterstudium Wirtschaftsinformatik Betreuerin: O.Univ.Prof. Dr. Gertrude Kappel Whereas in the past models were only used for communication and brainstorming purposes, this philosophy has shifted drastically. Model-Driven Engineering (MDE) is the keyword that is guiding the current engineering direction. Models are the key artifact and all development steps are aligned to these models. The Unified Modeling Language (UML) was introduced by the Object Management Group (OMG) to standardize and support different modeling aspects like structural, behavioral, and architectural models. The huge success of UML is not only due to the versatility of the language but also because of the highly-developed language extension mechanism in form of UML profiles. UML profiles may be defined for tailoring UML to specific domains and technological platforms. Apart from modeling languages, the technique of model transformation plays a crucial role for the model-driven approach. Model transformations aim at transforming an existing source model into some desired target model. The ATLAS Transformation Language (ATL) is currently one of the most widely used transformation languages. While modeling languages defined by metamodels are directly supported in an ATL transformation, the use of UML profiles demands for a complex workaround. It would be desirable, however, to simplify the handling of UML 13

16 profiles in such a way that profiles are, like metamodels, represented as language definitions. The contribution of this master's thesis is to extend ATL for a native UML profile support. New language constructs are integrated into the abstract and concrete syntax of ATL to ease the use of profile-specific information within a model transformation. Apart from the extension of the ATL syntax, also an operational semantics for the new constructs is defined by translating the extended ATL to standard ATL. The goal of this work is to enrich the ATL language with new language-inherent constructs and keywords. Arbeitsbereich Interactive Media Systems Simone Arnberger Die Bedeutung von Alpha-Matting für die Darstellung von Bildern auf 3D- Bildschirmen: eine Benutzerstudie Studium: Masterstudium Medieninformatik Betreuerin: Ao.Univ.Prof. Dr. Margrit Gelautz Ziel der Arbeit war es zu untersuchen, inwieweit Alpha-Matting-Information die Qualität der Bilddarstellung auf 3D Bildschirmen beeinflusst. Um diese Frage zu beantworten, wurde im Zuge dieser Arbeit eine Benutzerstudie durchgeführt. In der Studie wurden mehrere Stereobildpaare, welche sowohl mit als auch ohne Alpha-Matting erstellt wurden, auf einem 3D-Monitor dargestellt. Die Betrachter wurden befragt, ob sichtbare Unterschiede in der Bildqualität zwischen den 3D-Bildern erkennbar sind. Ein weiteres Ziel der Untersuchung war die Feststellung, ob die wahrgenommenen Unterschiede mit speziellen Hintergründen oder einzelnen Motiven in Verbindung gebracht werden können. Die Analyse der Ergebnisse hat gezeigt, dass die Probanden eine bessere Bildqualität bei den mit Alpha-Matting erstellten Bildpaaren gegenüber den ohne Alpha-Matting erstellten Stereobildpaaren feststellen konnten. Das Ergebnis der Studie spricht somit eindeutig für einen Einsatz von Alpha-Matting bei der Generierung von synthetischen Ansichten, da eine korrekte Darstellung der transparenten Regionen Grundvoraussetzung für qualitativ hochwertige 3D-Bilder ist. 14 Anita Bogner Evaluierung von Epipolarrektifizierungsverfahren zur Verwendung in einem Stereo Vision Framework Studium: Masterstudium Medieninformatik Betreuerin: Ao.Univ.Prof. Dr. Margrit Gelautz Epipolarrektifizierung ist ein Verfahren, das häufig im Zuge der Stereo Vision eingesetzt wird. Das zentrale Problem der Stereo Vision - das Korrespondenzproblem - ist das Finden zusammengehörender Punktpaare in einem Stereo-

17 bildpaar. Epipolarrektifizierung ist ein Verfahren, dessen Ziel es ist, Stereobildpaare so zu transformieren, dass demselben Objektpunkt entsprechende Bildpunkte in den rektifizierten Bildern auf derselben horizontalen Linie liegen. Unter dieser Voraussetzung wird das Korrespondenzproblem wesentlich vereinfacht. Da die Epipolarrektifizierung keine eindeutige Lösung besitzt, liegt die Schwierigkeit darin, eine Lösung zu finden, die möglichst keine unnötigen Verzerrungen in den rektifizierten Bildern verursacht. Ausgangspunkt dieser Diplomarbeit ist ein Stereo Vision Framework, das alle Arbeitsschritte umfasst, die notwendig sind, um Tiefeninformation aus unkalibrierten Stereobilddaten zu gewinnen. Inhalt des praktischen Teils der Arbeit ist die Nachimplementierung der Quasi-Euclidean Uncalibrated Epipolar Rectification von Fusiello und Irsara. Die Qualität der Rektifizierungsergebnisse dieses Verfahrens wird evaluiert und mit jenen des weit verbreiteten Rektifizierungsverfahrens von Hartley verglichen. Anhand von generierten Testmatches wird zunächst untersucht, welchen Einfluss das Ausmaß der Transformationen zwischen den Inputbildern oder Ungenauigkeiten in den Punktkorrespondenzen auf die Qualität der Rektifizierung haben. In einem weiteren Schritt werden gängige Feature-Detektoren in die Evaluierung einbezogen, um zu untersuchen, welche dieser Verfahren am besten zur Bestimmung der als Input für die Rektifizierung benötigten Punktkorrespondenzen geeignet sind. Ziel der Evaluierung ist es herauszufinden, wie die Rezeptur für ein Rektifizierungsverfahren aussehen muss, um möglichst optimale Ergebnisse zu erzielen. Die aus der Evaluierung gewonnenen Erkenntnisse werden soweit als möglich in das Stereo Vision Framework integriert. Mattias Eisenbarth Evaluierung von Algorithmen zur Novel-View-Generierung aus Stereobildern Studium: Masterstudium Wirtschaftsinformatik Betreuerin: Ao.Univ.Prof. Dr. Margrit Gelautz Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Vergleich von State-of-the-Art-Algorithmen zur Erzeugung von virtuellen Ansichten (Novel-Views) auf Basis von Stereobildern. Novel-Views (NV) sind künstlich generierte Blickwinkel auf eine Videoszene, die im Originalvideo noch nicht existiert haben. Sie finden im Bereich der 3D-Technik bei der Darstellung eines Videos auf autostereoskopischen und stereoskopischen Bildschirmen, sowie bei Korrekturen der Stereobasis (Abstand zwischen den Stereokameras) Anwendung. Das Ziel der Arbeit ist es, mehrere NV-Methoden bezüglich ihrer visuellen Qualität (Artefakte, Tiefeneindruck ) zu analysieren und zu vergleichen. Dabei werden im Speziellen die Methoden für das Image Warping (Verschieben von Bildpunkten auf ihre neuen Positionen) und das Image Inpainting (Rekonstruktion fehlender Bildteile) untersucht. Die Resultate ermöglichen es, eine NV-Methode zu entwickeln, die einen angenehmen Tiefeneindruck erzielt und Artefakte soweit reduziert, dass sie von der menschlichen visuellen Wahrnehmung nicht mehr als störend empfunden werden. Die Vermessung des möglichen Tiefeneindruckes eines Bildschirms dient als Voraussetzung für eine optimale 15

18 Evaluierung und wird ebenfalls näher behandelt. Dabei werden Methoden vorgestellt, mit denen sich die räumliche Größe einer 3D-Szene verändern lässt und an das wiedergebende Display angepasst werden kann. Zunächst sollen vielversprechende Methoden zur NV-Generierung gefunden und implementiert werden. Diese werden dann evaluiert und verglichen, wobei das Hauptaugenmerk auf der visuellen Wahrnehmung von Artefakten und Bildfehlern im bewegten Video liegt. Dazu werden mehrere Testdatensätze zusammengestellt, die zur Analyse der NV-Algorithmen herangezogen werden. Die Ergebnisse zeigen, welchen Einfluss die Positionierung der neuen Kameraansichten auf den optischen Gesamteindruck hat und welche der analysierten Verfahren sich von den anderen durch eine bessere visuelle Qualität unterscheiden. Georg Gerstweiler Emanuel Vonach Development of an Active Motion Capture Suit for Teaching Motion Skills Studium: Masterstudium Medieninformatik Betreuer: Privatdoz. Dr. Hannes Kaufmann Die multimediale Unterstützung für das Lehren und Ausüben von motorischen Fähigkeiten ist oft auf Videos oder Grafiken beschränkt. Vor allem in Bereichen wie Rehabilitation oder Sport könnte der Einsatz von Virtual Reality Anwendungen für pädagogische Zwecke beachtliche Vorteile eröffnen, wie detailliertes Feedback über Trainingsfortschritte. Aber unverzichtbar für Virtual Reality ist eine Möglichkeit zum Erfassen der Bewegungsdaten. Die meisten Motion Capture Systeme sind entweder auf eine bestimmte Anwendung zugeschnitten oder aus verschiedenen Gründen für Sport ungeeignet. Gerade bei sportlichen Anwendungen treten spezielle Anforderungen auf. Zum Beispiel können Methoden bei denen der Anwender mit relativ großen Vorrichtungen ausgestattet ist, zu Schmerzen bei Kontakt mit harten Oberflächen führen. Des Weiteren müssen auch mögliche schnelle Bewegungen, ausreichende Bewegungsfreiheit und hygienische Aspekte bedacht werden. Die Autoren werden im Rahmen dieser Arbeit zeigen, dass ein Anzug für Motion Capture mit aktiven infraroten Markern gebaut werden kann, der den speziellen Herausforderungen gerecht wird. Zu diesem Zweck weden Anforderungen zusammengestellt und Konzepte entwickelt welche beim Bau eines voll funktionsfähigen Prototyp angewendet werden. Um die Leistung des aktiven Motion Capture Anzugs in einem pädagogischen Kontext einschätzen zu können und das Potential des Einsatzes von Virtual Reality zu demonstrieren, wurde der konstruierte Anzug in einer tatsächlichen Virtual Reality Anwendung für das Lehren von motorischen Fähigkeiten verwendet. Es zeigt sich, dass der entwickelte Motion Capture Anzug, für Sport und Rehabilitation geeignet ist, sich aber nicht auf diese spezifischen Anwendungsbereiche beschränkt. Den Autoren ist es vor allem gelungen die nötigen elektronischen Komponenten unscheinbar zu integrieren. Außerdem kann das 16

19 Layout aufgrund der individuell steuerbaren Marker für unterschiedliche Systeme und Algorithmen optimiert werden. Birgit Gneiss Erstellung eines Datensatzes zur Evaluierung von Stereo-Matching- Algorithmen Studium: Masterstudium Medizinische Informatik Betreuerin: Ao.Univ.Prof. Dr. Margrit Gelautz Stereo-Matching-Algorithmen verfolgen das Ziel, Tiefeninformationen aus Stereobildpaaren anhand übereinstimmender Merkmale zu gewinnen. Durch die leicht voneinander abweichenden Blickwinkel (Views) der Stereobilder wird derselbe Szenenpunkt in den einzelnen Views an unterschiedlichen Pixelkoordinaten abgebildet. Das Ausmaß dieser Verschiebung wird als Disparität bezeichnet und stellt die Grundlage für die Gewinnung von Tiefeninformationen dar. Zur quantitativen Evaluierung von Stereo-Matching- Algorithmen, ist die Verfügbarkeit von Referenzlösungen (Ground Truth) unerlässlich. Trotz aktiver Forschungstätigkeit im Bereich Stereo Matching existieren nur relativ wenige frei verfügbare Referenzlösungen, da ihre Erstellung ein sehr aufwändiger Prozess ist. Die Hauptanforderungen an Ground-Truth-Tiefenkarten sind eine hohe Exaktheit sowie eine hohe Dichte. In dieser Arbeit wird ein System zur Erstellung von Referenzdatensätzen für Stereo-Matching-Algorithmen vorgestellt, welches diesen Kriterien gerecht wird. Um die Komplexität der Zuordnung korrespondierender Merkmale zu erleichtern, wird die Methode der strukturierten Beleuchtung eingesetzt. Mit Hilfe einer Beleuchtungsquelle werden dabei für jede View nacheinander verschiedene Streifenmuster auf die Szene projiziert, wodurch eindeutige Pixelkodierungen erzeugt werden und Korrespondenzen zwischen den Views leichter zugeordnet werden können. Um die Verlässlichkeit und Exaktheit des Gesamtergebnisses zu erhöhen, werden zusätzliche Korrespondenzen zwischen der Geometrie der Beleuchtungsquelle und den beiden Views berechnet. Die Evaluierung der auf diese Weise gewonnenen Tiefenkarten anhand von manuell ermittelten Disparitäten zeigt, dass mit dem vorgestellten System subpixelgenaue Tiefenkarten erzielt werden können, die verlässliche Ground-Truth-Informationen darstellen. Manfred Grünling Entwicklung eines multitouchfähigen Schaufensters Studium: Masterstudium Computergraphik & Digitale Bildverarbeitung Betreuer: Privatdoz. Dr. Hannes Kaufmann In der vorliegenden Arbeit wird ein Hard- und Softwaresetup präsentiert, mit dem es möglich ist, beliebige Schaufenster mit Multitouch-Funktionalität auszustatten. Die Arbeit fasst zunächst die theoretischen Grundlagen im 17

20 Bereich optischer Sensorik und Lichtquellen zusammen. Danach wird ein Überblick über die zur Verfügung stehenden Multitouch-Technologien geschaffen. Kamera-basierte Technologien, die für den Eigenbau und zur Realisierung von großformatigen Multitouch-Displays geeignet sind, liegen dabei im Fokus. Weiters werden verschiedenste Software-Komponenten beschrieben, die zur Umsetzung von Multitouch-Anwendungen eingesetzt werden können. Daraufhin wird das implementierte Hardwaresetup, sowie die verwendete und entwickelte Software, vorgestellt. Thomas Hahn Event-Driven 3D Vision for Human Activity Analysis in Context of Dance and Fitness Training of Elderly People Studium: Masterstudium Medieninformatik Betreuer: Privatdoz. Dr. Hannes Kaufmann Over the last years many implementations concerning the recognition of human motion have been developed. Systems that are designed for elderly people are becoming more important, especially in the physical training application area. In this thesis a system for recognition of human motion in the area of dance and fitness training for elderly people is introduced. This module within the EU project Silvergame is thereby intended to help elderly people to keep their level of health as well as to gain a higher fitness level so that they can stay healthy to an older age. With the system the users can then be encouraged to move more by performing the dance which they see on their home TV screen. In doing so such a dance consists of different human activities which the system recognizes. Furthermore, it also provides some sort of feedback via the given output device. As the input device, a novel event-driven 3D vision sensor, developed at the AIT Austrian Institute of Technology is used in this approach. What is special in this case is that only data is transferred if an intensity change in the field of view is detected. Therefore, less data then with ordinary video systems is generated as the information is communicated not frame-based but pixel wise. Through a detailed research of the literature about the up-to-date classification methods, the most promising technique and features for the motion detection system were chosen. This thesis thereby shows the performance of the designed application and points out the opportunity for further employments. Though it was significant how the chosen classification method can be used for the obtained features from the received data. Additionally first performance measurements were done. To obtain representative experimentation results a cross validation was applied and different settings were used to compare the results. The best results thereby reached an average correct recognition rate of around 96%. 18

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