Herausgeber: W. Brauer im Auftrag der Gesellschaft for Informatik (GI)

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1 Informatik-Fachberichte 311 Herausgeber: W. Brauer im Auftrag der Gesellschaft for Informatik (GI) Subreihe KOnstliche Intelligenz Mitherausgeber: C. Freksa in Zusammenarbeit mit dem Fachbereich 1 "KOnstliche Intelligenz" der GI

2 Wolfgang KrOger Situationsmodell ieru ng in der Bi Idfolgenauswertu ng ~ I~ Springer-Verlag... Berlin Heidelberg New York London Paris " Tokyo Hong Kong Barcelona Budapest

3 Autor Wolfgang KrOger Fraunhofer-Institut for Informations- und Datenverarbeitung (IITS) FraunhoferstraBe 1, W-7500 Karlsruhe 1 CR Subject Classification (1991): 1.2.4, , ISBN-13: e-isbn-13: : / Dieses Werk ist urheberrechtlich geschotzt. Die dadurch begrondeten Rechte, insbesondere die der Obersetzung. des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielf!lltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, bei auch nur auszugsweiserverwertung, vorbehalten. Eine Vervielf!lltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zul!lssig. Sie ist grundsatzlich vergotungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1992 Satz: Reproduktionsfertige Vorlage vom Autor 1 Herausgeber 33/ Gedruckt auf s!lurefreiem Papier

4 Vorwort Die vorliegende Arbeit entstand im Rahmen des PROMETHEUS-Teilprogramms PRO ART! am Fraunhofer-Institut fiir Informations- und Datenverarbeitung (IITB) in Karlsruhe und ist eine iiberarbeitete Fassung meiner der Fakultat fiir Informatik der Universitat Karlsruhe (TH) im Januar 1991 vorgelegten Dissertation mit dem Titel: Begriffsgraphen zur Situationsmodellierung in der Bildfolgenauswertung. In der Arbeit wird die Frage untersucht, wie die begrifhiche Ebene der Bildfolgenauswertung zu gestalten ist, urn Interpretations- und HandlungsprozeB eines (im StraBenverkehr) autonom handlungsfahigen Systems miteinander zu verbinden. Es wird ein Modellierungsansatz vorgeschlagen, bei dem die von einem solchen System auf der begrifhichen Ebene benotigten Schemata in Form eines Graphen organisiert sind, des sen Kanten die Pradiktionsbeziehungen zwischen den in den Graphknoten enthaltenen Schemata angeben. Die Interpretation eines solchen Situationsgraphen, also seine Zuordnung zu den beispielsweise als Bildfolge anfallenden Sensordaten, erfolgt durch Graph-Traversierung, wobei auf der in dieser Arbeit untersuchten begrifhichen Ebene die Schemata, die in den dabei besuchten Knoten des Situationsgraphen enthalten sind, den einzelnen Bildern einer Bildfolge iiber die auf [Sowa 84] zuriickgehende Begriffsgraph-Projektion zuzuordnen sind. Wenn die Knoten eines Situationsgraphen durch passende Handlungsschemata (z.b. parametrisierte, signalnahe Regelungsalgorithmen) erganzt werden, die bei der Graph Traversierung ausgepragt werden konnen, ergibt sich direkt eine Folge von Handlungen, die das System als Reaktion auf die anfallenden Sensordaten auszufiihren hat. Situationsgraphen geben damit an, in welchen Situationen vom System welche Handlungen zu erbringen sind, und konnen vom Systementwickler zur Spezifikation des Systemverhaltens verwendet werden. Diese Spezifikationen konnen yom System durch Graph-Traversierung ausgefiihrt werden, wobei der InterpretationsprozeB in der Lage ist, aus der Vielfalt der jeweils zur Verfiigung stehenden Information gezielt denjenigen Ausschnitt zu selektieren, der gerade handlungsrelevant ist. Mein Dank gilt vor allem Herrn Prof. Dr. H.-H. Nagel, der meine Dissertation betreut hat und ohne des sen engagierte Unterstiitzung diese Arbeit nicht moglich gewesen ware. Herrn Prof. Dr. P. Deussen danke ich fiir die Ubernahme des Koreferats. Das Glossar und die pradikatenlogische Formulierung im Anhang C gehen auf seine Anregung zuriick. Mein Kollege N. Heinze hat mich bei der Implementierung unterstiitzt und mir seine Programme zur Generierung und Visualisierung von Testdaten zur Verfiigung gestellt. Dafiir und fiir viele hilfreiche Diskussionen mochte ich ihm recht herzlich danken. Dem Springer-Verlag danke ich fiir die Veroffentlichung meiner Arbeit und Herrn Prof. Chr. Freksa, Ph.D., der das Manuskript begutachtet hat, fiir Kritik und Verbesserungsvorschlage. SchlieBlich m&hte ich allen Kolleginnen und Kollegen am IITB danken, die mich mit Rat und Tat unterstiitzt haben. W. Kriiger ldas PROMETHEUS-Teilprogramm PRO-ART wird vom Bundesministerium fur Forschung und Technologie sowie den Firmen BMW AG, Daimler-Benz AG, MAN AG, Dr.-lng.h.c. F. Porsche AG und Volkswagen AG gefordert.

5 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 2 Literaturiiberblick 2.1 Geschehenserkennung in der Bildfolgenauswertung. 2.2 Ansa.tze zur begriffiich orientierten Wissensrepra.sentation KL-ONE-artige Systeme Die Sowa'schen Begriffsgraphen. 2.3 Modellierung von Zeit und Vera.nderung VerwaltGng zeitbezogener Daten Zeitliches Schlief3en Bezug zur Situationsmodellierung.. 3 Von Zustanden zu Situationsgraphen 3.1 Situationen als erweiterte Zusta.nde 3.2 Situationsgraphen... 4 Zustandsschemata 4.1 Darstellung von Zustandsschemata 4.2 Interpretation von Zustandsschemata Interpretation durch Projektion Der Interpretationsprozefi Projektion und Subsumption. 5 Situationsgraphen 5.1 Darstellung von Situationsgraphen 5.2 Interpretation von Situationsgraphen 5.3 Beispiele Strukturierung durch Kontexte... 6 Begriffsgraphen an der Benutzerschnittstelle 6.1 Editierung von Begriffsgraphen Darstellung von Begriffsgraphen Ein Editor fur Begriffsgraphen. 6.2 Formatierung von Begriffsgraphen Ansatze zur Formatierung von Graphen Ein Formatierungsalgorithmus fur Begriffsgraphen

6 VIII 7 Implementierungsstand 7.1 Terminologie Situationsgraph Datengraphen Das Traversierungprogra.mm SITRA. 8 Riick- und Ausblick Literatur A Glossar A.1 Diskursbereich.... A.2 Begriffsgraphen... A.3 Schemata und Interpretation. A.4 Interpretationsprozesse. B Projektionsbeispiel C Formulierung in Logik C.1 Begriffsgraphen.... C.2 Terminologien.... C.3 Zustandsschemata und Projektionsgraphen. C.4 Projektionen.... Index