004 Datenverarbeitung; Informatik
Filtern
Erscheinungsjahr
Dokumenttyp
- Diplomarbeit (185)
- Bachelorarbeit (163)
- Studienarbeit (137)
- Ausgabe (Heft) zu einer Zeitschrift (126)
- Masterarbeit (84)
- Dissertation (48)
- Konferenzveröffentlichung (6)
- Buch (Monographie) (1)
- Habilitation (1)
- Bericht (1)
Sprache
- Deutsch (546)
- Englisch (203)
- Mehrsprachig (3)
Schlagworte
- Bildverarbeitung (13)
- Augmented Reality (10)
- Computersimulation (10)
- Robotik (10)
- Computergraphik (9)
- OpenGL (8)
- Routing (8)
- Semantic Web (8)
- Computerspiel (7)
- Informatik (7)
Institut
- Fachbereich 4 (273)
- Institut für Computervisualistik (222)
- Institut für Informatik (114)
- Institut für Wirtschafts- und Verwaltungsinformatik (104)
- Institut für Management (49)
- Institut für Softwaretechnik (47)
- Institute for Web Science and Technologies (34)
- Institut für Integrierte Naturwissenschaften (4)
- An-Institute (1)
Diese Arbeit vermittelt die mathematischen Grundlagen des Ray-Casting Algorithmus und bespricht eine interaktive Umsetzung auf Grafikkarten mit Hilfe einer modernen Schnittstelle. Die Implementation erfolgt im Rahmen eines umfassenden Programmes, welches weitere Techniken und Verbesserungen des Algorithmus für den Nutzer anwählbar macht. Unter anderem wird von Transferfunktionen und lokaler Beleuchtung Gebrauch gemacht, um realistische Materialien darstellen zu können. Die Benutzeroberfläche bietet die Möglichkeit, Volumina zu importieren, Transferfunktionen zu definieren, Parameter der Darstellung einzustellen und weitere Techniken zu aktivieren, deren Grundlagen und Umsetzung ebenfalls in dieser Arbeit dargelegt werden. Der Nutzen der anwählbaren Optionen wird je nach Fall auf optische Qualität oder Vorteil in der Performance hin untersucht.
In dieser Diplomarbeit wurde eine Applikation implementiert, mit der es auch ungeübten Nutzern möglich ist, 3D Modelle zu texturieren. Dies erfolgt durch direktes Bemalen des Modells, so genanntes 3D Painting. Verschiedene Möglichkeiten hierzu werden untersucht, so das projektive Malen, sowie Octree Texturen.
Globale Beleuchtungssimulationen versuchen die physikalischen Eigenschaften von Licht und dessen Ausbreitung möglichst korrekt zu berechnen. Dabei werden diese üblicherweise im dreidimensionalen Objektraum berechnet und sind deshalb sehr rechenintensiv und von der Anzahl der Polygone der Szene abhängig. Objektraum-basierte Verfahren ermöglichen durch komlexe Berechnungen allerdings auch gute Annährungen physikalisch korrekter Beleuchtungen. Die Beleuchtungsberechnung in den Bildraum zu verlagern hat aber den großen Vorteil, dass die Berechnung hier unabhängig von der Größe und Komplexität der Szene durchführbar ist. Einzig die Auflösung entscheidet über den Rechenaufwand. Dieser Geschwindigkeitsvorteil beinhaltet jedoch einen Kompromiss was die physikalische Korrektheit der Beleuchtungssimulation angeht. Bei bisherigen Bildraum-Verfahren war es nicht möglich, für die Kamera nicht sichtbare Teile der Szene und deren Beleuchtungsinformationen, in die Berechnung mit einzubeziehen. Dies erscheint logisch, da über Geometrie die aus Sicht der Kamera nicht eingefangen wurde, im Bildraum zunächst keinerlei Informationen zur Verfügung stehen. Ein bekanntes Beispiel zur Annährung einer globalen Beleuchtung im Bildraum ist das Verfahren "Screen Space Ambient Occlusion". Dieses liefert zwar sehr gut Selbstverschattungen und wirkt dadurch realitätsnah, erzeugt aber keinen korrekten Lichtaustausch. Da die Beleuchtung von dem Inhalt des aktuellen Bildausschnitts abhängig ist, entstehen visuelle Artefakte, die vor allem bei Kamerabewegungen störend auffallen. Ziel der Studienarbeit ist es daher diese Artefakte durch die Verwendungen von Textur-Atlanten zu vermeiden. Dies wird durch eine Bildraum-basierte Beleuchtungssimulation ermöglicht, die die gesamte Szene zur Berechnung der Beleuchtung miteinbezieht und nicht nur die Sicht der Kamera. Dabei wird in einem Textur-Atlas die gesamte Szene gespeichert.
Simulation von Schnee
(2015)
Physik-Simulationen erlauben die Erstellung dynamischer Szenen auf dem Rechner. Sie lassen die Computergrafik lebendig werden und finden unter anderem Anwendung in Film, Spiel und Ingenieurswesen. Durch GPGPU-Techniken kann diese Arbeit erstmals auf der Grafikkarte stattfinden. Die dynamische Simulation von Schnee ist ein Gebiet, das aufgrund seiner physikalischen Komplexität noch wenig erforscht ist. Die Materie-Punkt-Methode ist das erste Modell, dass in der Lage ist die Dynamik und verschiedenen Arten von Schnee darzustellen.
Die hybride Nutzung von Lagrange-Partikeln und einem kartesischen Euler-Gitter ermöglichen das Lösen der partiellen Differentialgleichungen. Die Partikel werden dazu auf die Gitterknoten transformiert. Durch Anwendung der Finite-Elemente-Methode auf das Gitter können Gradienten zur Aktualisierung der Geschwindigkeit berechnet werden. Die Geschwindigkeiten werden dann auf die Partikel zurückgewichtet, um diese in der Simulation voranschreiten zu lassen. Gepaart mit einem spezifischen Materialmodell wird die dynamische Natur von Schnee erlangt. Diese schließt Kollision und Bruch mit ein.
Diese Bachelorarbeit verbindet die kürzlich erschienenen GPGPU-Techniken von OpenGL mit der Materie-Punkt-Methode, um die verschiedenen Schneearten dynamisch, visuell ansprechend und effizient zu simulieren
Die Erkennung von Bewegungen mit einem Smartphone ist durch die internen Sensoren, mit denen es ausgestattet ist, ohne externe Sensoren möglich. Zunächst werden vergangene Untersuchungen und deren Verfahrensweise betrachtet. Von diesen Untersuchungen wird die hier verwendete Umsetzung der Bewegungserkennung abgeleitet und beschrieben. Ein Großteil der Literatur verwendet ausschließlich den Beschleunigungssensor für die Bewegungserkennung. Diese Bachelorarbeit untersucht dazu den Nutzen weiterer Sensoren, wie z.B. das magnetische Feld, die lineare Beschleunigung oder das Gyroskop. Die Bewegungserkennung erfolgt durch maschinelles Lernen mit Klassifizierungsalgorithmen. Es werden Decision Tree, Naive Bayes und Support Vector Machines verwendet. Zunächst werden die benötigten Sensordaten mit Hilfe einer eigens entwickelten Applikation von Testpersonen gesammelt und gespeichert. Diese Daten werden als Trainingsdaten für die Klassifizierungsalgorithmen benötigt.
Das Ergebnis ist ein Modell, das die Struktur der gelernten Daten enthält. Validiert werden die Modelle mit Testdatensätzen, die sich von den Trainingsdatensätzen unterscheiden. Die Ergebnisse bestätigen vergangene Untersuchungen, dass die Daten des Beschleunigungssensors ausreichend sind, um Bewegungen sehr genau erkennen zu können. Orientierung, Gyroskop und die lineare Beschleunigung hingegen sind nur bedingt für die Bewegungserkennung einsetzbar. Außerdem scheint für eine geringe Anzahl an Testdaten der Decision Tree am besten geeignet zu sein, wenn Bewegungen von Benutzern erkannt werden sollen, von denen keine Trainingsdaten bei der Erstellung des Modells vorhanden sind.
RMTI (RIP with Metric based Topology Investigation) wurde in der AG Rechnernetze an der Universität Koblenz-Landau entwickelt. RMTI stellt eine Erweiterung zum RIP (Routing Information Protocol) dar, die das Konvergenzverhalten bei Netzwerkveränderungen, insb. bei Routingschleifen, verbessern soll. Dies geschieht durch Erkennen von Routingschleifen und Reduzieren des Count-to-infinity Problems. Um dieses gewünschte Verhalten nachweisen zu können, bedarf eine reichhaltige Evaluierung des RMTI- Algorithmus. Hierzu wurde in der gleichen Arbeitsgruppe die Client-/Server-Applikation XTPeer entwickelt. In Kombination mit anderen Software wie VNUML und Quagga Routing Suite lässt sich per XT-Peer der Algorithmus evaluieren. Die Applikation XTPeer generiert durch die Simulationen Daten. Diese können in Form von XML konforme SDF-Dateien exportiert werden. Diese können ohne weitere Auswertungen wieder in die XTPeer Applikation importiert werden. Die Evaluierung der Simulationen findet automatisiert nur an der aktuellen Simulation statt. Evaluierung über mehrere Simulationen muss der Benutzer manuell berechnen. Um diese Evaluierungsarbeiten für den Benutzer zu vereinfachen, verfolgt die vorliegende Diplomarbeit daher das Ziel, die XTPeer Applikation mit einem Auswertungsmodul zu erweitern. Die Auswertungen soll sich über alle gespeicherten Simulationsdaten und nicht wie bisher nur über die aktuell laufende Simulation erstrecken. Dies ermöglicht bessere statistisch verwertbare Aussagen. Zusätzlich können diese Auswertungsergebnisse grafisch unterstrichen werden.
Die Beschreibung des Verhaltens eines Multi-Agenten-Systems (MAS) ist eine fordernde Aufgabe, besonders dann, wenn es in sicherheitskritischen Umgebungen eingesetzt werden soll. Denn in solchen Umgebungen muss die Beschreibung besonders sorgfältig ausgeführt werden um Seiteneffekte zu vermeiden, die ungewünschte oder sogar zerstörerische Folgen haben könnten. Deshalb sind formale Methoden nützlich, die auf mathematischen Modellen des zu entwerfenden Systems basieren. Sie erlauben es nicht nur das System formal auf verschiedenen Abstraktionsebenen zu spezifizieren, sondern auch seine Konsistenz noch vor der Implementierung zu verifizieren. Das Ziel der formalen Spezifikation ist eine präzise und eindeutige Beschreibung des Verhaltens des Multi-Agenten-Systems, während die Verifikation darauf abzielt, geforderte Eigenschaften dieses Systems zu beweisen. Üblicherweise wird das Verhalten eines Agenten als diskrete Änderung seines Zustands im Bezug auf externe oder interne Aktionen aufgefasst. Jedes mal, wenn eine Aktion auftritt, ändert sich der Zustand des Agenten. Deshalb sind Zustandsübergangsdiagramme bzw. endliche Automaten ein naheliegender Ansatz das Verhalten zu modellieren. Ein weiterer Vorteil einer solchen Beschreibung ist, dass sie sich für das sogenannte Model Checking eignet. Dabei handelt es sich um eine automatische Analysetechnik, die bestimmt, ob das Modell des Systems spezifizierten Eigenschaften genügt. Allerdings muss in realistischen, physikalischen Umgebungen neben dem diskreten auch das kontinuierliche Verhalten des Multi-Agenten-Systems betrachtet werden. Dabei könnte es sich beispielsweise um die Schussbewegung eines Fußballspieler-Agenten, den Prozess des Löschens durch einen Feuerwehr-Agenten oder jedes andere Verhalten handeln, das auf zeitlichen physikalischen Gesetzen basiert. Die üblichen Zustandsübergangsdiagramme sind nicht ausreichend, um diese beiden Verhaltensarten zu kombinieren. Hybride Automaten stellen jedoch eine elegante Lösung dar. Im Wesentlichen erweitern sie die üblichen Zustandsübergangsdiagramme durch Methoden, die sich mit kontinuierlichen Aktionen befassen. Die Zustandsübergänge modellieren weiterhin die diskreten Verhaltenswechsel, während Differentialgleichungen verwendet werden um das kontinuierliche Verhalten zu beschreiben. Besonders geeignet erscheinen Hybride Automaten, weil ihre formale Semantik die Verifikation durch Model Checking erlaubt. Deshalb ist das Hauptziel dieser Arbeit, Hybride Automaten für die Modellierung und die Verifikation des Verhaltens von Multi-Agenten-Systemen einzusetzen. Jedoch bringt ihr Einsatz mehrere Probleme mit sich, die betrachtet werden sollten. Zu diesen Problemfeldern zählen Komplexität, Modularität und die Aussagestärke der Modelle. Diese Arbeit befasst sich mit diesen Problemen und liefert mögliche Lösungen.
Hybrid automata are used as standard means for the specification and analysis of dynamical systems. Several researches have approached them to formally specify reactive Multi-agent systems situated in a physical environment, where the agents react continuously to their environment. The specified systems, in turn, are formally checked with the help of existing hybrid automata verification tools. However, when dealing with multi-agent systems, two problems may be raised. The first problem is a state space problem raised due to the composition process, where the agents have to be parallel composed into an agent capturing all possible behaviors of the multi-agent system prior to the verification phase. The second problem concerns the expressiveness of verification tools when modeling and verifying certain behaviors. Therefore, this paper tackles these problems by showing how multi-agent systems, specified as hybrid automata, can be modeled and verified using constraint logic programming(CLP). In particular, a CLP framework is presented to show how the composition of multi-agent behaviors can be captured dynamically during the verification phase. This can relieve the state space complexity that may occur as a result of the composition process. Additionally, the expressiveness of the CLP model flexibly allows not only to model multi-agent systems, but also to check various properties by means of the reachability analysis. Experiments are promising to show the feasibility of our approach.
Hybrid systems are the result of merging the two most commonly used models for dynamical systems, namely continuous dynamical systems defined by differential equations and discrete-event systems defined by automata. One can view hybrid systems as constrained systems, where the constraints describe the possible process flows, invariants within states, and transitions on the one hand, and to characterize certain parts of the state space (e.g. the set of initial states, or the set of unsafe states) on the other hand. Therefore, it is advantageous to use constraint logic programming (CLP) as an approach to model hybrid systems. In this paper, we provide CLP implementations, that model hybrid systems comprising several concurrent hybrid automata, whose size is only straight proportional to the size of the given system description. Furthermore, we allow different levels of abstraction by making use of hierarchies as in UML statecharts. In consequence, the CLP model can be used for analyzing and testing the absence or existence of (un)wanted behaviors in hybrid systems. Thus in summary, we get a procedure for the formal verification of hybrid systems by model checking, employing logic programming with constraints.
Improvements to the RMTI network routing daemon implementation and preparation of a public release
(2011)
Routing with Metric based Topology Investigation (RMTI) is an algorithm meant to extend distance-vector routing protocols. It is under research and development at the University of Koblenz-Landau since 1999 and currently implemented on top of the well-known Routing Information Protocol (RIP). Around midyear 2009, the latest implementation of RMTI included a lot of deprecated functionality. Because of this, the first goal of this thesis was the reduction of the codebase to a minimum. Beside a lot of reorganization and a general cleanup, this mainly involved the removal of some no longer needed modes as well as the separation of the formerly mandatory XTPeer test environment. During the second part, many test series were carried out in order to ensure the correctness of the latest RMTI implementation. A replacement for XTPeer was needed and several new ways of testing were explored. In conjunction with this thesis, the RMTI source code was finally released to the public under a free software license.
Simulation mit VNUML
(2008)
Diese Studienarbeit soll als Einführung in das Thema Netzwerksimulation dienen und unter anderem auch als Einstiegs-Referenz für zukünftige Besucher der Rechnernetze-Veranstaltungen an der Universität Koblenz nutzbar sein. Die Ausarbeitung beginnt mit den Grundlagen zu UML und VNUML und beschreibt dann die Installation, Konfiguration und das Arbeiten mit dem Netzwerksimulator sowie oft genutzter Tools. Im Anschluss daran werden konkrete Anwendungsfelder vorgestellt: der simulierte Einsatz des Paketfilter iptables zur Realisierung von Firewalls und NAT, verschiedene Netzwerkdienste und zuguterletzt simuliertes Routing mit der quagga-Suite.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wird ein Transaktionskonzept für die aktuelle Implementationsversion der TGraphenbibliothek JGraLab Carnotaurus umgesetzt. Nach einer grundlegenden Einführung in das Konzept der TGraphen werden die relevanten Implementationsdetails der TGraphenbibliothek erläutert. Anschließend erfolgt ein konzeptueller Entwurf, in dem die formalen Grundlagen des Transaktionskonzepts beschrieben werden. Das aus der Datenbankwelt bekannte ACID-Paradigma für Transaktionen dient dabei als wissenschaftliche Grundlage. In einem nächsten Schritt erfolgt der objektorientierte Feinentwurf der Integration des zu entwickelnden Transaktionskonzepts in das vorhandene Gesamtsystem, anhand dessen die Implementation durchgeführt wird. Eine Analyse und Bewertung des umgesetzten Transaktionskonzepts (vor allem im Hinblick auf den Speicherverbrauch und das Laufzeitverhalten) schließen die Arbeit ab.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung von Zukunftsszenarien, anhand derer die Entwicklung der Technik und des Einsatzes elektronischer Signaturen im europäischen eGovernment im Jahr 2020 untersucht werden kann. Mit Hilfe der Ergebnisse im Vergleich zur aktuellen Situation soll ein Forschungsplan entworfen werden, der vorhandene Lücken schließt und die Weiterentwicklung des Themas auf die zukünftigen Veränderungen unserer Gesellschaft vorbereitet.
Beaconlose geografische Routingverfahren für Unit-Disk Graphen basieren auf einer beaconlosen Strategie und bieten einen Ansatz zur Verbesserung von lokalen Routingverfahren für Quasi-Unit-Disk Graphen. Der Großteil der lokalen geografischen Routingverfahren für Quasi-Unit-Disk Graphen benötigt 2-lokale Nachbarschaftsinformation und verursacht einen Nachrichtenoverhead. Der in dieser Arbeit entwickelte Beaconlose Clustering Algorithmus zeigt, dass sich Nachrichtenoverhead und Energieverbrauch eines bestehenden nicht beaconlosen Verfahrens mittels beaconloser Strategie optimieren lassen. Der Beaconlose Clustering Algorithmus basiert auf einem geografischen Clustering und konstruiert eine lokale Sicht auf einen ausgedünnten Graphen mit einer konstanten Anzahl von Knoten pro Flächeneinheit. Neben der detaillierten Beschreibung des Algorithmus beinhaltet diese Arbeit einen Korrektheitsbeweis und eine Implementierung mit anschließender Simulation zur Untersuchung der Verbesserung des bestehenden Verfahrens.
Kleine und mittelständische Unternehmen stehen durch den permanenten Wandel unserer Wirtschaft [Baumann & Schulte, 2002, S. 5] immer größeren Herausforderungen gegenüber, die sie bewältigen müssen [Bullinger & Buck, 2007]. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, muss die Organisation der Geschäftsprozesse innerhalb des Unternehmens effektiv und effizient erfolgen, damit ein möglichst hohes Maß an Transparenz erreicht werden kann.
Um eine effektivere und effizientere Unternehmenssteuerung zu gewährleisten und damit den Unternehmer entlasten zu können, sowie Transparenz zu schaffen, muss der Einsatz von zielgerichteten Methoden zur Schaffung von Kompetenzen im Bereich Prozessmanagement gerade in kleinen und mittelständischen Handwerksunternehmen im Vordergrund stehen. Diese haben aber auf Grund ihrer geringen Größe meist nicht das Know-how und die Ressourcen, sich neben den operativen Aufgaben mit den neuen Strategien der Betriebsführung zu beschäftigen [Kuiper, et al., 2012, S. 107].
Eine Möglichkeit Transparenz zu schaffen liegt in der Erhebung von Kennzahlen. In dieser Arbeit werden verschiedene Kennzahlensysteme betrachtet und ihre Eignung für den Einsatz in kleinen und mittelständischen Unternehmen anhand von definierten Kriterien verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleiches zeigt, dass die in der Literatur identifizierten Kennzahlensysteme für kleine und mittelständische Unternehmen nicht deren Anforderungen entsprechen. Die Systeme liefern darüber hinaus nur wenige konkrete Methoden, wie Kennzahlen in KMU erhoben werden können.
Im Zuge dieser Arbeit werden auch kleine und mittelständische Handwerksunternehmen nach deren Nutzung und Wissen in Bezug auf Kennzahlen befragt. Das Ergebnis dieser Befragung zeigt, dass in den meisten Unternehmen nur sehr wenig Wissen in diesem Bereich vorhanden ist.
Auf Grundlage der Ergebnisse der vergleichenden Analyse bestehender Kennzahlensysteme aus dem ersten Teil dieser Arbeit und der Analyse der Unternehmensbefragung, wird im letzten Teil dieser Arbeit ein Vorschlag für ein prozessorientiertes Kennzahlensystem entwickelt und vorgestellt. Dieser Vorschlag für ein Kennzahlensystem ist insbesondere auf die Bedürfnisse von kleinen und mittelständischen Handwerksunternehmen ausgerichtet. Aber auch mit diesem System können nicht alle Schwierigkeiten die kleine und mittelständische Unternehmen bei der Arbeit mit Kennzahlen haben, eliminiert werden. Das System gibt eine strukturierte Vorgehensweise vor, und erläutert konkrete Maßnahmen, die zur Überwindung von Barrieren bei der effektiven Arbeit mit Kennzahlen, durchgeführt werden können.
Potential vermögender Kunden
(2011)
Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit dem Potential vermögender Kunden im Private-Banking Sektor und den in diesem Bereich angebotenen Finanzdienstleistungen. Hierzu wird unter anderem ein Vergleich des internationalen Potentials mit dem Potential im deutschsprachigen Raum, mit Hilfe von Zeitreihen, durchgeführt.
Der Bezugszeitraum liegt zwischen den Jahren 2000 und 2009. In dieser Zeit kam es, gerade durch die Finanzkrise undrnderen Folgen, zu Kapitalumverteilungen. Die sich aus dieser Analyse ergebenden Veränderungen des Potentials werden daraufhin im Bezug auf die Umgestaltungsmöglichkeiten im Bereich der Finanzdienstleistungen in diesem Sektor angewandt. Hierbei steht das Erreichen eines hohen Servicegrades im Vordergrund, denn dies ist einer der Hauptgründe, warum eine Kunde bei einer Bank bleibt und diese nicht wechselt. Zudem werden neue Möglichkeiten im Banksektor erwähnt und auf die Auswirkungen unterschiedlicher Berater-Entlohnungsmodelle eingegangen.
Das Rendering-Verfahren des Ray-Tracings ermöglicht die realitätsnahe Umsetzung der Bildgenerierung einer modellierten Szene und ist aufgrund seiner Arbeitsweise in der Lage, optische Phänomene und komplexe Beleuchtungsszenarien darzustellen. Allerdings bedarf es bei der Bilderzeugung einer enormen Anzahl an Berechnungen pro Pixel, wodurch Realisierungen eines Ray-Tracers in der Praxis Ergebnisse erzielen, die weit unter der in der Computergraphik angestrebten Echzeitdarstellung von 60 Bildern pro Sekunde entfernt liegen. Aktuelle Modelle der Graphics Processing Unit (GPU) ermöglichen die hochgradige Parallelisierung der Ausführung von allgemeinen Berechnungen. Mit Hilfe der Graphik-API OpenGL wird diese Parallelisierung nutzbar gemacht und ein vollständig auf der GPU ausgeführter Ray-Tracer entworfen und realisiert. Der entwickelte Ansatz wird durch die Integration eines Uniform Grids - einer beschleunigenden Datenstruktur des Ray-Tracings - erweitert, woraus eine Steigerung der Performanz zu erwarten ist.
Ziel dieser Arbeit ist die Implementierung eines auf der GPU ausgeführten Ray-Tracers und die Erweiterung des Ansatzes durch die Verwendung eines Uniform Grids. Die Ermittlung der erzielbaren Leistung wird im Anschluss durchgeführt. Bei der Entwicklung und Implementierung werden mögliche Probleme bei der Umsetzung bezüglich der GPU-Programmierung aufgezeigt und analysiert.