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Entwicklung eines Videoanalysesystems auf Basis von Java Mobile Edition für Symbian SmartPhones
(2009)
Der Markt für mobile Telefone wächst schon seit mehreren Jahren rasant. Das "Handy" wird schon lange nicht mehr nur zum Telefonieren benutzt. Es ist zu einem nicht mehr wegzudenkenden Assistenten geworden, der immer einsatzbereit und in Reichweite ist. Das Gerät kann außer den Grundfunktionen wie Telefonieren und SMS-Verschicken als persönlicher Terminplaner, Notizbuch oder auch als Foto- oder sogar Videokamera genutzt werden. In den letzten Jahren sind Mobiltelefone auch in der Internet- und Multimediawelt vertreten. Sie besitzen mittlerweile genug Leistung, Speicher und Bildschirmfläche, um Webseiten darzustellen oder komplette Spielfilme wiederzugeben. Die sinkenden Preise für mobile Breitband-Internetzugänge (Flatrate mit 7,2 Mbit/s schon ab 35 Euro), die wachsende Anzahl der mobilen Internet-Zugänge, die sinkenden Nutzungspreise der so genannten „HotSpots“ (in Hotels, Restaurants, etc. oft kostenfrei) und die Leistungsfähigkeit der aktuellen mobilen Endgeräte, ermöglichen die Nutzung der Videostreaming-Dienste. Diese Dienste können zum Beispiel IPTV, Video on Demand oder Videotelefonie sein. Um die Qualität des über ein IP-Netzwerk gelieferten Videodatenstrom zu gewährleisten, ist es notwendig die Qualität dieses Datenstroms im realen Umfeld und unter realen Bedingungen messen zu können. Das erfordert die Entwicklung eines Messsystems, welches direkt auf einem Endgerät installierbar und vom Gerätetyp möglichst unabhängig ist. Das zu entwickelnde Programm soll den Videodatenstrom mitschneiden und auswerten können ohne die Übertragung zum Wiedergabeprogramm zu stören. Es soll der Paketverlust, der Wert des Interarrival Jitters sowie die für das jeweilige Videoformat spezifischen Informationen erfasst werden. Die Auswertung soll in vom Benutzer bestimmbaren Intervallen durchgeführt werden können. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird eine Anwendung in der Programmiersprache Java Mobile Edition implementiert, die wie eine Netzwerkbrücke funktionieren wird. Sie wird Java-Threads für das parallele Empfangen und Weiterleiten der Datenpakete zwischen dem Server und dem Wiedergabeprogramm sowie für das Extrahieren und Auswerten der Daten verwenden. In Kapitel 2 werden die meisten Begriffe, die in der Diplomarbeit vorkommen erläutert. Einen wichtigen Punkt stellen in diesem Kapitel die Protokolle für den Transport der multimedialen Daten. Für die Darstellung von Videodaten auf mobilen Endgeräten hat sich der MPEG-4-Standard durchgesetzt. Dessen Entwicklung hat als Ziel, Systeme mit geringen Ressourcen oder schmalen Bandbreiten bei relativ geringen Qualitätseinbußen zu unterstützen. Auch dieser Standard wird hier dargestellt. Die Wahl der Programmiersprache, deren Hauptaspekte und die zur Fertigstellung des Messsystems nötigen Komponenten werden zum Schluss dieses vorgestellt. In Kapitel 3 wird die Umsetzung des Systems beschrieben: Zuerst die Darstellung des Entwicklungssystems und der Entwicklungsumgebung (3.1), danach werden zwei Alternativen genannt, nach denen die Entwicklung des Grundgerüsts der Software möglich ist (3.2). In Abschnitt 3.3 werden die Methoden präsentiert, die den Kern des Messsystems bilden und die so genannte „Deep Inspection“ des Videodatenstroms durchführen.
Ziel dieser Arbeit war es, die Bildqualität verschiedener Endoskopiesysteme bei der Darstellung auf einem LC-Display zu vergleichen und bewerten. Die Ausarbeitung einer standardisierbaren Methodik zur Qualitätserfassung von Bildwiedergabeeigenschaften in der Endoskopie soll rein subjektive Bewertungsverfahren ablösen. Dazu wurden acht unterschiedliche Endoskopiesysteme von sechs Herstellern und der Flachbildschirm „LMD-2140MD“ der Firma SONY untersucht. Den Schwerpunkt der Arbeit stellt die Untersuchung der Farbwiedergabeeigenschaften dieser Systeme dar. Flachbildschirmen besitzen im Vergleich zu konventionellen Röhrenmonitoren veränderte Bildwiedergabeeigenschaften. Es wurden Messungen der Farbabweichung durchgeführt, gerätespezifischer Farbräume erstellt und das Leuchtdichteverhalten der Systemkomponenten untersucht. Die Auswertung der reproduzierbaren Messwerte der Leuchtdichte, der Farbsättigung und des Bunttons stellt objektive Kriterien zur Verbesserung der Bildqualität dar und soll eine farbtreue Darstellung auf LCDisplays ermöglichen.
In dieser Bachelorarbeit werden der automatische Weißabgleich dreier Digitalkameras mit einem neuen Weißabgleich-Verfahren, dass derzeit von der Fachhochschule Köln entwickelt wird, verglichen. Eine Anzahl von Fotos in verschiedenen Situationen werden dafür erstellt, die zum Vergleich anhand verschiedener Parameter ausgewertet werden. Die Ergebnisse zeigen die Unterschiede zwischen den Verfahren der drei Kameras und dem neuen Verfahren auf, das die Lichtfarbe einer Beleuchtungsquelle durch Messung polarisierter Reflexe ermittelt, statt, wie bei anderen Weißabgleich-Verfahren üblich, anhand von Schätzungen. Die Verfahren werden so auf ihre Tauglichkeit im alltäglichen Einsatz und im Hinblick auf die Optimierung des neuen Verfahrens getestet.
Die gleichzeitige Auswertung zweier räumlich versetzter Bilder dient dem Erfassen der dritten Dimension. Wie auch der Mensch nur mit zwei Augen räumliche Tiefe wahrnehmen kann, kann nur mit zwei oder mehr Stereobildern eine Tiefenschätzung möglich werden. Dabei muss einem Objekt in einem Bild das entsprechende Objekt im zweiten Bild zugeordnet werden. Da viele Pixel ähnliche Farb- und Helligkeitswerte haben können oder sich die Farbtöne desselben Objektpunkts durch Schatteneffekte voneinander unterscheiden oder verdeckt werden, ist das so genannte "Korrespondenzproblem" nicht einfach zu lösen. Laut einem Bericht von Szeliski und Zabih ist der Stand der Dinge bezüglich der Evaluation von Stereomethoden ziemlich dürftig, obwohl eine große Zahl von Algorithmen und Berichten veröffentlicht worden ist. Die meisten Berichte geben jedoch keine Auskunft über quantitative Vergleiche, und wenn, dann beschränken sie sich meist auf synthetische Bilder. Über die Erstellung und Auswertung von Stereobildern wird kaum berichtet. Stereo Matching ist ein Bereich der Computer Vision, welche ein Teilgebiet der Informatik bezeichnet, das sich mit der Extraktion von Informationen aus Bildern oder Videosequenzen beschäftigt. Die Werkzeuge der Computer Vision stammen meist aus der Mathematik, insbesondere aus der Geometrie, linearer Algebra, Statistik, Optimierung und Funktionsanalysis. Diese Werkzeuge werden in Algorithmen zur Segmentierung und Klassifizierung angewandt. Ziel des Stereo Matching ist die Zuordnung zweier Stereobilder zueinander mit dem Ergebnis einer dichten Tiefenkarte. In diesem Bild werden die in den Stereoaufnahmen vorhandenen Objekte in verschiedenen Grautönen wiedergegeben, wobei ein dunkler Ton einen großen Abstand zur Kamera bedeutet, ein heller Ton einen geringen Abstand. Aus den Helligkeiten können die Entfernungen berechnet werden. Der Begriff der dichten ("dense") Tiefenkarte bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Tiefenkarte ein System voller Werte und mit so wenig Elementen ohne Information ist, dass sie behandelt werden kann, als hätte sie keine solchen Elemente. Somit kann jedem Bildpunkt eine Disparität zugeordnet werden. Das Korrespondenzproblem muss also für jedes Pixel des Referenzbildes gelöst werden. Dafür ist ein Ähnlichkeitsmaß nötig, welches überall im Bild angewandt werden kann. Im Gegensatz dazu enthält eine "sparse" Tiefenkarte nur an relevanten Stellen wie Kanten Informationen. Einige aktuelle Stereoverfahren sollen in dieser Arbeit mit selbst aufgenommenen Stereobildern getestet und bewertet werden.
Die Lapped Hartley Transformation (LHT) ist eine neue reelwertige Transformation zweidimensionaler Bilddaten unter Verwendung überlappender Basisfunktionen. In dieser Arbeit wird ihr Einsatz als Alternative zur diskreten Kosinustransformation (DCT) für die Bildkompression nach dem JPEG-Verfahren untersucht. Die LHT wird hierzu an verschiedenen Bildbeispielen mit anderen Transformationen (DCT, MLT, LDT) quantitativ und visuell verglichen. Außerdem wird die Korreletion der Koeffizienten untersucht. Hierbei kommen die frei verfügbare Bildverarbeitungssoftware ImageJ und bereits vorhandene Java-basierte Implementierungen der untersuchten Kompressionsverfahren zum Einsatz.
In dieser Arbeit wird ein Detektionsverfahren vorgestellt, das einfarbige, kreisförmige Objekte in einem digitalen Bild erkennt. Die Methode umfasst eine Farbsegmentierung, eine Berechnung des Distanzmaßes und eine Überprüfung der Form. Der Algorithmus ist in der Programmiersprache Java als Plugin für die Bildverarbeitungssoftware ImageJ geschrieben.
Ziel dieser Arbeit ist die Automatisierung von Prüfverfahren, welche in der PAS 1054 definiert sind und in der digitalen Mammographie ihre Anwendung finden. Dazu standen Aufnahmen eines Prototypen des in der PAS beschriebenen Prüfkörpers zur Verfügung, die mit dem Sectra MDM angefertigt wurden. Anhand dessen konnte mit der Programmiersprache Java und unter Verwendung der Software ImageJ ein Programm geschrieben werden, welches die automatische Analyse der Bilddaten ermöglicht. Eine übersichtliche Benutzeroberfläche und die Ausgabe von Ergebnissen, die auf das Wesentliche reduziert sind, gewährleisten eine zeitsparende und effektive Handhabung.
Mit wachsender Globalisierung und Immigration steigt auch in Deutschland – einem sprachlich vergleichsweise homogenen Land – die Anzahl der Kinder, die von Geburt an mit zwei oder mehr Sprachen aufwachsen. In anderen europäischen Ländern wie Spanien, Belgien oder der Schweiz gehört die historisch geprägte Mehrsprachigkeit hingegen längst zum Alltag, wie auch in weiten Teilen Afrikas und Amerikas. Auch in vielen anderen Ländern der Welt stellt der Monolingualismus eher einen Ausnahmefall dar, während die Zwei- oder Mehrsprachigkeit vorherrscht. Trotz der weiten Verbreitung des Bilingualismus scheint dieser gerade in Deutschland noch stets mit negativen Vorurteilen behaftet zu sein. Die neuere Literatur des letzten Jahrzehnts hat allerdings gezeigt, dass Bilinguale im Vergleich zu Monolingualen nicht benachteiligt sind. Die Erforschung der psycholinguistischen Spracherwerbsprozesse hat bei dieser Erkenntnis eine wichtige Rolle gespielt, da Missverständnisse, aufgrund derer z. B. Sprachmischungen als mangelhafte Sprachkompetenz angesehen wurden, reanalysiert und neu interpretiert werden konnten). Ziel dieser Arbeit ist es, einen Überblick über den Stand der Mehrsprachigkeitsforschung zu geben und zu verdeutlichen, wie sich der Erwerbsprozess bilingualer Kinder in Hinblick auf die Sprachkompetenz und -performanz vollzieht. Der Fokus liegt dabei auf der separaten Entwicklung beider Sprachen und möglicher Kontaktphänomene.