Vorbesprechung am

Transkript

1 Programmierung eines graphischen Systems Fortgeschrittene Programmierung eines graphischen Systems Prof. Dr. Dieter Fellner,Prof. Stefan Roth, Ph.D., Prof. Dr. Michael Goesele, Dr. Tobias Schreck, Dr. Stefan Wesarg Vorbesprechung am Graphisch-Interaktive Systeme (GRIS) Technische Universität Darmstadt Fraunhoferstraße Darmstadt

2 Willkommen am Fachgebiet GRIS! Leiter: Prof. Dr. Dieter Fellner GRIS Arbeitsgebiete Visual Inference (Prof. Roth, PhD) Capturing Reality (Prof. Dr.-Ing. Goesele) Medical Computing (Dr.-Ing. Wesarg) Visual Search and Analysis (Dr. Schreck)

3 Willkommen am Fraunhofer IGD! Leiter: Prof. Dr. Dieter Fellner 8 Forschungsabteilungen (A1) Interactive Multimedia Appliances (A2) Industrial Applications (A3) Realtime Solutions for Simulation and Visual Analytics (A4) Virtual and Augmented Reality (A5) Graphic Information Systems (A6) 3D Knowledge Worlds and Semantics Visualization (A7) Cognitive Computing & Medical Imaging (IDB) Identification and Biometrics

4 Allgemeines Semesterbegleitendes Praktikum Typ P4, 4 SWS, 6 Credit Points Praktische Programmieraufgaben zu einem speziellen Anwendungsgebiet der graphischen Datenverarbeitung Breites Spektrum an Fragestellungen Breites Spektrum an Entwicklungsumgebungen Bezug aus aktuellen Forschungsprojekten bei GRIS und IGD Details: zu klären mit dem/r jeweiligen Betreuer/in des Themas Themenvorstellung gleich im Anschluss Organisatorisches: GRIS-Sekretariat Frau Carola Eichel, S , Tel , carola.eichel@gris.informatik.tu-darmstadt.de

5 Helmut Seibert Morphable 3D Face Model Multiview 3D Reconstruction FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 5

6 Morphable 3d Face Model Starting points: Access to 3d Face Scanning device, C-API ter Haar and Veltkamp, 3D Face Model Fitting for Recognition, ECCV 2008, CGAL - Computational Geometry Algorithms Library, Requirements: Advanced C/C++ programming skills, Interest in Computer Graphics, Mathematics, Statistics Contact: helmut.seibert@igd.fraunhofer.de, Competence Center Identification and Biometrics Fraunhofer Institute for Computer Graphics Research IGD FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 6

7 Multiview 3D Reconstruction Starting points: Stümer, Gumhold and Cremers, Real-Time Dense Geometry from a Handhelt Camera, DAGM 2010, Research, Analysis and selection of suitable Open-Source frameworks for base functionalities Requirements: Advanced C/C++ programming skills, Interest in 3D Computer Graphics, Mathematics Contact: helmut.seibert@igd.fraunhofer.de, Competence Center Identification and Biometrics Fraunhofer Institute for Computer Graphics Research IGD FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 7

8 Andreas Braun - Building an interactive table (and GUI for it) - Controlling PC applications using the Playstation Move FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 8

9 Building an interactive table Interactive table based on combination of proximity sensing and knock control Combine available sensor systems CapReSe hand tracking Accelerometer-based shock detection Task description Build sensors into table (might include C firmware programming, modification) Acquire data and sensor data fusion (registration of events) Simple visualization of registered events FB Informatik GRIS Praktikums-Container SS

10 GUI for interactive table Explore GUI options for interactive table Media center applications Idea - radial interface based on previous knock location Video Main Pictures Music FB Informatik GRIS Praktikums-Container SS

11 Controlling PC applications with PS Move Motion Tracking and Augmented Reality applications Task Device category useful for applications in intelligent environments Explore options to use controller on a PC Problem No official way to connect to PC Open Source projects support EyeToy & Move data acquisition Other projects support image analyzation (blob detection) FB Informatik GRIS Praktikums-Container SS

12 Alexander Marinc Classifing user postures for context sensitiv environments FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 12

13 Classifing user postures for context sensitiv environments Using proximity sensors to detect the presence of users and their posture at a couch Task description Equip a couch in our lab with sensors Use their basic output to approximate the number of users and their posture Design a GUI to visualize the results The results will be included in our demonstration for the AAL- Middleware PERSONA FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 13

14 An example for a bed already exists Six sensors in a 2x3 array are used to detect position Functionality of this prototype Determine presence of one or two persons on bed and their respective position Advice on healthy lying positions and monitoring of unhealthy sleep behavior (wrong medication etc.) FB Informatik GRIS Praktikums-Container SS

15 Xuebing Zhou + Cracking protected fingerprint template FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 15

16 Cracking protected fingerprint template Starting points: Fingerprint recognition algorithms and software Comparison of unordered minutiae points Requirements: Matlab Advanced C/C++ programming skills, Interest in statistics, signal processing Contact: Competence Center Identification and Biometrics Fraunhofer Institute for Computer Graphics Research IGD FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 16

17 Alexander Opel KOMPONENTENBASIERTES EVALUIERUNGSSYSTEM FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 17

18 Komponentenbasiertes Evaluierungssystem Thema: Evaluierung biometrischer Systeme Konzeption und Implementierung von einzelnen Modulen, z.b.: Zugriff auf biometrische Sensoren Datenbankschnittstellen Ablaufsteuerung und Auswertung von Evaluierungsaufnahmen Generierung von Schaubildern C/C++ (advanced), Literaturrecherche Kontakt: Alexander Opel Abteilung Identifikation und Biometrie Fraunhofer-Institute für Graphische Datenverarbeitung IGD FB Informatik GRIS Praktikums-Container SS

19 Tobias Ruppert DARSTELLUNG ABSTRAKTER GEO- BEZOGENER DATEN AUF GEOGRAPHISCHEN KARTEN FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 19

20 Darstellung abstrakter geo-bezogener Daten auf geographischen Karten Inhalt des Praktikums Darstellung abstrakter Daten (Histogramme, Kurvenverläufe, Glyphen) in geographischen 2D Karten Implementierung auf Basis von vorhandenen Kartenvisualisierungen (z.b. OpenStreetMaps, Google Maps, Microsoft Maps) Anforderungen Gute Kenntnisse in JAVA Grundkenntnisse im Umgang mit digitalen geographischen Karten FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 20

21 Matthias Kirschner Extraktion von Polygonmodellen aus Bild- Volumen FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 21

22 Extraktion von Polygonmodellen aus Bild- Volumen - Resampling - Padding - Wahl des Isowertes - Morphologische Filter - Glättung - Oberflächenextraktion Problem: Parameterwahl ist abhängig von der Zielsetzung und vom Eingabebild Inhalt des Praktikums: - Erstellen eines Programms zur interaktiven Extraktion von Polygonmodellen aus Bildvolumen - Programmierung in C++ - Einzusetzende: Bibliotheken QT (GUI) und VTK (Visualisierung/Bildverarbeitung) FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 22

23 Sami ur Rahman GUI based application for Catheter angiography Sami ur Rahman Medical Computing Fraunhofer str 5, Room 323 Phone: FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 23

24 GUI based application for Catheter angiography Introduction: Catheter is a tube used to transfer contrast agent to the location of interest during catheter angiography. Objective: Developing a GUI based application using existing algorithms for optimal catheter selection. The main tasks are: Loading catheter images, computing geometrical parameters Loading patient images, performing registration, segmentation and computing geometrical parameters Computing best catheter for a given patient image Tools: Visual Studio, Qt, Segmentation and Registration Toolkit (ITK), Visualization Toolkit (VTK) Prerequisites: Knowledge of C++ Catheter images Computing geometrical parameters Patient images and computing geometrical parameters Computing Optimal Catheter FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 24

25 Stefan Wesarg Diagnose von Osteoporosis Implementierung eines klinischen Prototypen FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 25

26 Diagnose von Osteoporosis Implementierung eines klinischen Prototypen Neue Plattform Medical Computing Algorithmen zur Berechnung + Visualisierung Klinischer Prototyp Ziel: Software für klinische Evaluation Aufgaben: UI/Workflow-Design, Verwendung von existierendem Code Anforderungen: C/C++, Qt FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 26

27 Jürgen Bernard Visuell-interaktiven Vorverarbeitung von Zeitserien Visualisierung multivariater Zeitserien in 2D mit Self-organizing Maps (SOM) Implementierung eines Tools zur visuell-interaktiven Zeitserienanalyse FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 27

28 Graphisches Tool für Zeitserien-Preprocessingaufgaben Problemstellung Zeitserien haben häufig: Heterogene Datenformate Missing Values, Noise... Unterschiedliche Sampleraten Zeitserienähnlichkeit ist: Subjektiv, abhängig von der Anwendung schwer zu definieren, aber man erkennt sie wenn sie da ist Inhalt des Praktikums Graphisches Tool zur interaktiven Bearbeitung von Preprocessingschritten Schaltflächen zur Definition von Normalisierung, Feature Extraktion, Ähnlichkeitssfunktion, etc. Visuelle Vorschau auf zu erwartende Zeitserienpatterns Ausnutzung vorhandener Preprocessing Technologie Transformation zur Normalisierung von Zeitserien (linearer Trend) FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 28

29 Visuell-interaktive Zeitserienanalyse Was wir schon können Umgang mit Zeitseriendaten: Preprocessing, Clustering, Rendering Visualisierung von tausenden von Sequenzpatterns auf einer 2D Karte Inhalt des Praktikums Tool zur Visualisierung und Analyse von zeitabhängigen Daten Techniken wie Selektion, Browsing, Zooming, Filtering Interaktive graphische Oberfläche Mögl. Anwendungsszenarios: Analyse von Klimaveränderungen, Lichtspektren, Ebay Auktionen, etc.? Unser visuelles Clusteranalysetool: Sequenzpatterns auf einer global sortierten Karte H Hochheiser, B Shneiderman - Visual Queries for Finding Patterns in Time Series Data (2002) G Shmueli, W Jank, A Aris, C Plaisant, B Shneiderman - Exploring auction databases through interactive visualization (2006) FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 29

30 Visualisierung multivariater Zeitserien in 2D Was wir schon können Projektion multivariater Daten nach 2D Visuelle Clusteranalyse Automatische Clusterfärbung Inhalt des Praktikums Anwendung unserer VA-Techniken auf multivariate Zeitseriendaten Bildung von Zeitserienpfaden auf der 2D Karte (weiß gestrichelt) Interaktive Definition von Clustern (Zeitzuständen) Anwendungsdemo (z.b. Wetterdaten): Clusterfärbungen für schönes/ schlechtes Wetter, Sturmwarnung, Erkennung von Periodizitäten? FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 30

31 Maximilian Scherer Visuelles Data-Mining FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 31

32 Visuelles Data-Mining Weiterentwicklung einer REST Webservice Schnittstelle von C# nach Matlab Entwicklung einer prototypischen Webanwendung unter Verwendung der WS Matlab Schnittstelle zur Visuellen Analyse Multivariater Daten Weiterentwicklung / Anpassung von Matlab Algorithmen für obige Anwendung Voraussetzungen: Programmieren kann ich, habe auch (ein paar) C# Kenntnisse und Matlab (oder SciLab) hab ich schonmal gestartet. Interesse und Grundkenntnisse in VA / DataMining / Statistik habe ich. 1-3 Studenten (frontend, middleware (c#), backend (matlab)) FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 32

33 Tatiana von Landesberger VISUAL GRAPH ANALYSIS Visual Analysis of Data Using Graphs Visualization of search results Visual analysis of dynamic graphs FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 33

34 Visual Analysis of Data Using Graphs Motivation: Analysis of multivariate data e.g. biology, finance, Problem: Analysis multidimensional data in various subspaces Task: Extend existing data visualization comparing data sets using nearest-neighbor graphs Pre-condition: good Java programming, interest in visual graph analysis, JUNG of advantage FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 34

35 Visualization of search results Motivation: search in large databases of graphs Problem: Support of graph search and presentation of results Task: Extend existing graph search system with new visualization of search results and support of search process Pre-condition: good Java programming, interest in visual graph analysis, JUNG of advantage FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 35

36 Visual analysis of dynamic graphs Motivation: financial networks evolving, what-if-analysis Problem: Various parameters analysis of impacts on the network Task: Extend graph visualization with default scenario analysis for different parameters using Pre-condition: good Java programming, interest in visual graph analysis, JUNG of advantage FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 36

37 Contact Tatiana von Landesberger GRIS & Fraunhofer IGD Room: 320 Tel: FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 37

38 Sebastian Bremm FEATURE FILTER KRITERIEN LINEAR DISCRIMINANT ANALYSIS & SEQUENTIAL FLOATING FORWARD SELECTION FB Informatik GRIS Praktikums-Container WS 2010/11 38

39 LDA & SFFS Aufgabe: Implementierung und Visualisierung der Linear Discriminant Analysis Implementierung und Visualisierung der Sequential Floating Forward Selection Voraussetzung Java Kenntnisse, Grundkenntnisse in theoretischer Informatik von Vorteil FB Informatik GRIS Praktikums-Container SS

40 Feature Filter Kriterien Aufgabe: Bewertung eines Merkmals anhand von abstrakten Maßen Informationsgehalt Divergenz Locality preserving power Visualisierung des berechneten Gütemaßes Voraussetzung Java Kenntnisse, Grundkenntnisse in theoretischer Informatik von Vorteil Criterion Value All Features Selected Features Search Feature Subset Feature Evaluation Criterion FB Informatik GRIS Praktikums-Container SS

41 Themenliste Helmut Seibert Morphable 3D Face Model Multiview 3D Reconstruction Andreas Braun Building an interactive table (and GUI for it) Controlling PC applications using the Playstation Move Alexander Marinc Classifing user postures for context sensitiv environments Xuebing Zhou Cracking protected fingerprint template Alexander Opel Komponentenbasiertes Evaluierungssystem Tobias Ruppert Darstellung abstrakter geo-bezogener Daten auf geographischen Karten Matthias Kirschner Extraktion von Polygonmodellen aus Bild-Volumen Sami ur Rahman GUI based application for Catheter angiography Stefan Wesarg Diagnose von Osteoporosis Jürgen Bernard Visuell-interaktiven Vorverarbeitung von Zeitserien Visualisierung multivariater Zeitserien in 2D mit Selforganizing Maps (SOM) Implementierung eines Tools zur visuell-interaktiven Zeitserienanalyse Maximilian Scherer REST frontend REST middleware (c#) REST backend (matlab) Tatiana von Landesberger Visual Analysis of Data Using Graphs Visualization of search results Visual analysis of dynamic graphs Sebastian Bremm LDA & SSFS Feature Filter Kriterien FB Informatik GRIS Praktikums-Container SS