Inhaltsverzeichnis 1. Das Fachgebiet GRIS und das Fachgebiet DGM................................................................................... 2 1.1 Personelle Ausstattung GRIS ............................................................................................................. 2 1.2 Personelle Ausstattung DGM.............................................................................................................. 3 1.3 Lehrangebot ........................................................................................................................................ 4 2. Forschungsaktivitäten ............................................................................................................................. 9 2.1 Berandete, nichtorientierbare Flächen aus Punktdaten...................................................................... 9 2.2 Feasibility-Studie zu Verfahren aus dem Technologiebereich Augmented Reality.......................... 11 2.3 Virtuelle Charaktere im Projekt VirtualHuman .................................................................................. 13 2.4 VR gestützte Diagnose und Therapie von Schleudertrauma ........................................................... 16 2.5 Visuelle Performance Analyse in Online-Lernumgebungen ............................................................. 19 2.6 Geometric Computing in Computergrafik auf der Basis von Geometrischer Algebra am Beispiel der Inversen Kinematik eines Roboterarms ............................................................................................ 22 2.7 Simulation von Geschäftsprozessen................................................................................................. 25 2.8 E-Science: Visuelle Programmierung für Grid Computing................................................................ 27 2.9 Sichere Videokommunikation ........................................................................................................... 29 2.10 Aktivitäten in der Normung zu eLearning.......................................................................................... 32 2.11 Punktbasierte Animation von Elastischen, Plastischen und Schmelzenden Objekten..................... 34 2.12 Level of Abstraction Controller.......................................................................................................... 36 2.13 Detailstufen für 3D-Gebäudemodelle................................................................................................ 39 2.14 Medizinische Anwendungen und Instant messaging........................................................................ 41 2.15 Synthese von animierten Texturen ................................................................................................... 45 3. Abgeschlossene Arbeiten ..................................................................................................................... 48 3.1 Studien- und Diplomarbeiten ............................................................................................................ 48 3.2 Dissertationen ................................................................................................................................... 50 4. Publikationen......................................................................................................................................... 51 4.1 Veröffentlichungen ............................................................................................................................ 51 4.2 GRIS- und DGM-Forschungsberichte............................................................................................... 54 4.3 Vorträge ............................................................................................................................................ 55 4.4 Mitarbeit in Gremien.......................................................................................................................... 58 4.5 Besucher ........................................................................................................................................... 60

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Das Fachgebiet GRIS

1. 1.1

Das Fachgebiet GRIS und das Fachgebiet DGM Personelle Ausstattung GRIS

Im Jahr 2004 verfügte das Fachgebiet Graphisch-Interaktive Systeme über folgende personelle Ausstattung: Prof. Dr.-Ing. J. Encarnação Dr.-Ing. R. Lindner C. Eichel S. Bartsch C. Kurkowsky Dipl.-Inform. (FH) Th. Rieger Dipl.-Informationswirtin (FH) S. Romero

Professor C4 Akademischer Oberrat Sekretärin (zugleich DGM) Sekretärin (halbtags) Sekretärin (halbtags) MTA (½ + ½ Drittmittelfinanzierung) MTA (½ + ¼ Drittmittelfinanzierung)

Wissenschaftliche Mitarbeiter Grundausstattung M.sc. R. Foroughi Dipl.-Inform. D. Hildenbrand Dipl.-Inform. A. Adamson Drittmittelfinanzierung Dipl.-Inform. M. Becker Dipl.-Inform. U. Berner Dipl.-Inform. A. Bisler Dipl.-Ing. H. Blechschmied T. Hennemann Dipl.-Informationswirt (FH) C. Jung Dipl.-Inform. U. Krafzig Dipl.-Ing. F. Taponecco M. md. N. Urban Dipl.-Ing. C. Wohlleber

DFG-Projekt BMBF-Projekt UA von Fh-IGD UA von Fh-IGD UA von Fh-IGD UA von Fh-IGD UA von Fh-IGD BMBF-Projekt UA von Fh-IGD UA von Fh-IGD

Forschungsstipendiaten N. Borges B. Yang Y. Gonzalez P. Prabhu

USA China Mexiko Indien

Gastwissenschaftler D. Goins C. Marques Alves D. Moniz Fernandes F. Flamigni H. F. Camilo A. Greff Buaes E. Blechschmitt Z. Zhi N. Braun

USA Portugal Portugal Italien Brasilien Brasilien Deutschland Singapur Deutschland

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Das Fachgebiet DGM

1.2

Personelle Ausstattung DGM

Im Jahr 2004 verfügte das Fachgebiet Diskrete Geometrische Modellierung über folgende personelle Ausstattung: Prof. Dr. Ing. M. Alexa C. Eichel

Juniorprofessor Sekretärin (zugleich GRIS)

Wissenschaftliche Mitarbeiter Grundausstattung Dipl.-Inform. A. Nealen Drittmittelfinanzierung Dipl.-Inform. T. Fleisch Dipl.-Des. S. Hueber-Bernardi Dipl.-Inform. I. Sachpazidis

UA von Fh-IGD UA von Fh-IGD UA von Fh-IGD

Gastwissenschaftler O. Sorkine

Israel

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Lehrangebot

1.3

Lehrangebot

Die Fachgebiete Graphisch-interaktive Systeme (GRIS) und Diskrete Geometrische Modellierung (DGM) bieten für das Hauptstudium die folgenden Lehrveranstaltungen an:

GDV I

Graphische Datenverarbeitung I

V2+Ü2

Alexa, TUD Graphische Ausgabegeräte-Technologien, Bildschirmgeräte-Architektur, graphische Eingabegeräte-Technologien, Transformationen, homogene Koordinaten, Projektionen, Modellierung, ClippingVerfahren, Visibilitäts-Verfahren, Rasterisierung, Qualitätsstufen des Renderings, Shading, Farbmodelle. GDV II

Graphische Datenverarbeitung II

V2+Ü2

Alexa, TUD Adamson, TUD Nealen, TUD

GIS

Graphische Informationssysteme

V2

Encarnação, TUD Jasnoch, IGD Holweg, IGD Raumbezogene (geographische) Informationssysteme, Datenstrukturierung, Datenhaltung, Datenakquisition, Visualisierungs- und Interaktionsmethoden, Aufbereitung und Ausgabe raumbezogener Informationen, Schnittstellen, Datenformate, GISEinführung in Unternehmen, Benutzungsoberflächen, adaptive Systeme, User Interfaces for International Use, Usability, Facility Management Systeme. BV

Bildverarbeitung

V2

Sakas, IGD Die Graphische Datenverarbeitung II knüpft thematisch an die Graphische Datenverarbeitung I an. Folgende Themen werden behandelt: Graphische Programmierung: 3D Graphik (Szenengraphen), Bildformate; Modellierung: Parametrische und implizite Kurven und Flächen; Dreiecksnetze: Kompression, Simplifizierung, Multiresolutiondarstellungen; Globale Beleuchtungsrechnung: Rendering Equation, Ray-Tracing, Radiosity GDV III

Graphische Datenverarbeitung III

Grundbegriffe und mathematische Grundlagen der Bildverarbeitung, Bild-Bild-Transformationen, Kommunikation mit Bildern in offenen Systemen, bildverarbeitungsorientierte Bildgenerierung, Bildverarbeitungsnormen, Anwendungen. CAD

IT-Management und IT-Einsatz Von CAD/CAM über VR, Simulation und Animation zur digitalen Fabrik

V2

V2+Ü2

Encarnação, TUD Luckas, IGD Stork, IGD Die Themen Simulation und Animation stehen im Mittelpunkt der GDV III Vorlesung. Im einzelnen werden folgende Themen behandelt

Klos, Mercedes-Benz Konzeption eines CAD-Systems, Grundfunktionen, Anwenderschnittstelle, Probleme der graphischen Darstellung, Sprachen, Sprachelemente und CADProgrammierung, Integrierte CAD-Systeme, Graphische Informationssysteme, Geometrische Modellierungssysteme, zeitgemäße Hard- und Software sowie typische Anwendungen für diesen Bereich.

Simulation und Animation: Menschmodelle Gesichtsanimation Physikalisch basierte Simulation Newtonsche Mechanik Bewegungsgleichungen Deformierbare Modelle Kollisionsdetektion

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Lehrangebot

DW

Digitale Wasserzeichen

V2

CAPI

Busch, IGD Wolthusen, IGD Die Nachkommen der stegano-graphischen Verfahren, sogenannte digitale Wasserzeichen, ermöglichen die nicht wahrnehmbare, untrennbar mit dem Multimedia-Objekt verbundene Speicherung von zusätzlichen Informationen, die beispielsweise einen Copyright-Vermerk enthalten können. Weitere Einsatzgebiete sind die Verwaltung von Urheberrechten, die Authentisierung und Integritätsprüfung von Dokumenten und die Verbesserung der Dokumentensicherheit in verteilten Systemen. Die Vorlesung stellt in diesem Kontext wichtige Konzepte und technologische Ansätze im Überblick vor. Ferner wird im Detail erarbeitet, wie solche Verfahren für die verschiedensten Medientypen Bilder, Video, Audio und Musikpartituren, um nur einige zu nennen - realisiert werden können. CAE/CAD

Grundlagen des CAE/CAD

V2

Anderl, TUD Encarnação, TUD Huss, TUD Von Stryck, TUD Digital Mockup, Rapid Protoyping, Simulation örtlich verteilter und gekoppelter Systeme, Optimierungsverfahren für Simulationsmodelle, synthesegestützter HW-Entwurf, Syntheseverfahren auf verschiedenen Abstraktionsebenen, Anwendungsbeispiele, Virtual Prototyping CAE/CAD

Grundlagen des CAE/CAD II V2

Anderl, TUD Encarnação, TUD Huss, TUD Von Stryck, TUD

Context Awareness, Situated Interaction and Pervasive Computing

V2

Encarnação, TUD Kirste, IGD Nazari, IGD Ubiquitos Computing; Querschnittsthema: Berührt viele Bereiche der Informatik, nicht nur Telematik; setzt Informatik-Allgemeinbildung voraus (Netze, Client/ Server, Internet/Web, Rechnerarch. usw.; Lernziel: primäre Zusammenhänge LVW

Lebendige Virtuelle Welten

V2

Dai, ABB Forschungszentrum Einführung in Methoden der Modellierung und Simulation dynamischer Prozesse in virtuellen, computergenerierten Welten. Das umfasst die Dynamik von Mehrkörpersystemen, kinematischen Strukturen und verformbaren Objekten bis hin zu virtuellen „Lebewesen“. NW

Netzwerksicherkeit

V2

Busch, IGD In der Vorlesung „Netzwerksicherheit'' werden Themen im Bereich Netzwerksicherheit sowie verwandten Gebieten wie etwa Risikoanalysen, rechtlichen Fragen, und der Handhabung von Angriffen behandelt. Das Gebiet Firewalling selbst wird dabei ausgehend von den grundlegenden Netzwerk- und Anwendungsprotokollen sowie den darauf anzuwendenden Angriffsmechanismen her dargestellt. Ein Ausblick auf IPv6 und neue Herausforderungen an Netzwerksicherheit schließen die Vorlesung ab.

Digital Mockup, Rapid Protoyping, Simulation örtlich verteilter und gekoppelter Systeme, Optimierungsverfahren für Simulationsmodelle, synthesegestützter HW-Entwurf, Syntheseverfahren auf verschiedenen Abstraktionsebenen, Anwendungsbeispiele, Virtual Prototyping

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Lehrangebot

P

Mulitmodale Interaktion mit intelligenten Umgebungen

P3

Die Themenliste umfasst unter anderem: Überblicksvorträge: • Intelligent Environments: Visionen und Anwendungen • Multimodale Interaktion & Modality Fusion • Sprach- und Gesten-Interaktion • Sensorsysteme für Intelligente Umgebungen • Gerätetechnik für Information Appliances • Spontanvernetzung, Service Discovery, Plugand-Play • Agenten & Multiagentenarchitekturen • Kontext und Context-Awareness • User Modeling, User Profile Management & Personalisierung Dieses Praktikum umfasst die Themen: e-Learning & Knowledge Management, Learning Management Systeme, Pädagogische Methoden, Kollaboratives Lernen, Wissenskreisläufe, Ontologien, Wissensbewertungen. Mobile Multimediale Kommunikation

P3

Kirste, IGD Balfanz, ZGDV Der diesjährige Schwerpunkt lag bei „Semantischen Netzen“. Das Praktikum beinhaltete folgenden Themen: • • • • • • • • •

Grundlagen der semantischen Netzen Resource Description Framework und Tools Web Ontology Language und Tools Visualisierung des Semantic Web: Allgemeine Methoden und konkrete Anwendungen Information Retrieval in semantischen Netzen Unscharfes Wissen in semantischen Netzen Kontextmodelle UMTS MExE Classmark 3 (J2ME und MIDP)

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Programmierung eines graphischen Systems

P3

Encarnação, TUD Lindner, TUD

Encarnação, TUD Kirste, IGD

P

P

Dieses Praktikum spiegelt die Forschungsaktivitäten im Hause der Graphischen Datenverarbeitung. In einem Software-Praktikum lernen die Studenten einen graphisch-interaktiven Arbeitsplatz näher kennen und eingehend zu programmieren. In einem Hardware-Praktikum lernen die Studenten die Hardware-Komponenten eines graphischen Systems näher kennen und lernen, sie zu entwerfen bzw. hardwaremäßig zu realisieren. Die Studenten werden in den Praktika (vor allem aber durch Semester-, Studien- und Diplomarbeiten) an aktuellen Forschungsarbeiten des Fachgebietes aktiv beteiligt. S

Biometrische Systeme

S2

Busch, IGD Daum, IGD Die ersten Schritte zur logischen Absicherung eines Systems sind Identifikation und Authentisierung der Benutzer. Im Rahmen der Authentisierung weist der Benutzer gegenüber dem System nach, dass die von ihm während der Identifizierungsphase bekanntgegebene Identität seiner Person tatsächlich zugeordnet ist. Biometrische AuthentisierungsSysteme verwenden eindeutige Charakteristika einer Person, um deren Identität zu authentifizieren. Es können statische physiologische Attribute (z.B. Fingerabdrücke, Handgeometrie, Netzhautmuster) oder variable physiologische Attribute (z.B. Gesicht, Stimme) und dynamische Attribute wie Schreibrhythmus auf einer Computertastatur oder eine Unterschrift per Hand zur Überprüfung herangezogen werden. Im Rahmen des Seminars werden die Verfahren, die in biometrischen Systemen zum Einsatz kommen erarbeitet, sowie die Überwindungssicherheit der Systeme betrachtet. Ferner werden Anwendungsszenarien analysiert.

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Lehrangebot

S

Human Figures Clothing

and

Virtual

S2

Luckas, IGD Fuhrmann, IGD Im Rahmen dieses Seminars werden wissenschaftliche Texte aus den Bereichen Mensch Animation und Stoff-/bzw. Textilsimulation (Kleidung) bearbeitet. Das Seminar beschäftigt sich dabei sowohl mit Grundlagen als auch mit aktuellen Arbeiten aus den vorgenannten Bereichen. Sicherheit und Anwendungen von mobilen Agentensystemen

S2

Busch, IGD Hoffmann, IGD Peters, IGD Pinsdorf, IGD Ebinger, IGD

In diesem Semester wurden die folgenden Themen bearbeitet: Tangible User Interfaces, Augmented Reality zur intra-operativen Unterstützung in der Chirurgie (Interaktion & Visualisierung), Augmented Reality zur intra-operativen Unterstützung in der Chirurgie (Registrierung), mobiler Einsatz von Augmented Reality. 3D-Animation und Visualisierung

S2

Encarnação, TUD Luckas, IGD

S2

Encarnação, TUD Haist, IGD Informationssysteme für Geodaten, Metadateninformationssysteme, Suchmaschinen für Geodaten, Geodaten im Internet, Geodaten und mobile Systeme, Geodaten und Augmented Reality, Interfaces für den Datenaustausch, Suchmechanismen für Geodaten, Visualisierung von Geodaten, 3DStadtmodelle, Thesauri und Gazetteers, Interaktionstechniken mit Geodateninformationssystemen, Suchmechanismen für Geodaten, Usertracking, Location Based Services, Standards, OGC.

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S2

Das Seminar beschäftigt sich mit einigen aktuellen Themen aus dem Bereich der Erweiterten Realität (Augmented Reality). Dabei wird über technische Voraussetzungen, Interaktionsmethoden, Tracking, Visualisierung und spezielle Algorithmen diskutiert.

S

Inhalt: • Überblick von Mobilen Agenten Systemen (MAS) • Themen zur Sicherheit von MAS • Mobile Services • Anwendungen Seminar im Informationssysteme für GrundGeodaten im WWW studium

Augmented Reality

Alexa, TUD Stricker, IGD

Encarnação, TUD

S

S

Im Rahmen dieses Seminars soll wissenschaftliche Literatur aus den Bereichen 3D Animation und Visualisierung bearbeitet werden. Im Mittelpunkt stehen hierbei aktuelle Arbeiten aus den Themenbereichen Computational Fluid Dynamics, physikalisch basierte Simulation und Animation, Simplifizierung und Übertragung von Geometriedaten sowie Datenvisualisierung mit Hilfe von Agenten. S

Themen zu GraphischInteraktiven Systemen

S2

Encarnação, TUD Lindner, TUD Selbständige Bearbeitung einer wissenschaftlichen Aufgabenstellung unter Verwendung vorgegebener Literatur, Ausarbeitung und Vorstellung der eigenen Ergebnisse im Plenum. Die Studenten werden in den Seminaren (vor allem aber durch Semester-, Studien- und Diplomarbeiten) an aktuellen Forschungsarbeiten des Fachgebietes aktiv beteiligt.

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Lehrangebot

S

Radiosity und Raytracing

S3

Alexa, TUD Kresse, IGD Radiosity ist eine Methode, bei der für eine computergraphisch modellierte Szene eine Lichtausbreitung auf der Basis thermodynamischer Gleichungen simuliert wird. In diesem Seminar soll wissenschaftliche Literatur bearbeitet werden, um die lichttechnischen und thermodynamischen Grundlagen von Radiosity zu durchleuchten und verschiedene Verfahren für projektive und raytracing-basierte Radiosity-Methoden vorzustellen. Weitere Themen sind Verfahren zur Beschleunigung der Radiosity-Methode sowie moderne Fragestellungen wie die Simulation realer Lichtquellendaten, der Einsatz des Verfahrens in interaktiven und animierten Umgebungen und die Anforderungen der virtuellen Welt an eine Beleuchtungssimulation. S

Verarbeitung räumlicher Audio- und Videodaten

S2

Encarnação, TUD Heinrich, IGD Krafzig, IGD

S

Mobile MultimediaKommunikation

S3

Balfanz, ZGDV Kirste, IGD Der Schwerpunkt dieses Seminars ist eine Auseinandersetzung mit Methoden, Werkzeugen und Modellen zur Realisierung von Systemen, Diensten und Anwendungen, welche die Umsetzung der Vision des allgegenwärtigen Informationszugriffs, d.h. die mobile multimediale Kommunikation, unterstützen. Die Seminarthemen umfassen folgende Gebiete: • Grundlagen Location Management, neue Interaktionsformen, multimediale Kommunikation, RessourcenManagement • Systemarchitekturen Endgeräte - Personal Digital Assistants (Windows CE, Palm Pilot, etc.), Formate u. Standards - XML, WAP, CORBA • Anwendungen Mobiles Web, Mobile Agenten, Interaktives Video, Mobile Informationssysteme, Mobiles Haus-Kontrollsystem

In dem Seminar werden Themen zur Verarbeitung von 3D Audio und Stereo Video behandelt. Es werden aktuelle technische Methoden und Algorithmen untersucht, die bei der Aufnahme, Kompression, Übertragung und Ausgabe von 3DAudio und Stereo Video eingesetzt werden. Folgende Bereiche sind für das Seminar relevant: Geräte zur Aufnahme, Kamera-Kalibrierung, Kompression und Codecs, Disparitätsmessung, Stereo Display Technologien, Visualisierung, Neuronale Netze, Telepräsenz, Auralisierung, Signalverarbeitung und virtuelle Raumakustik, akustische Simulation, Erweiterte Realität, Virtuelle Realität, Konkrete Anwendungen.

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Forschungsaktivitäten

2. 2.1

Forschungsaktivitäten Berandete, nichtorientierbare Flächen aus Punktdaten (Anders Adamson)

Abstract We present an approach to surface approximation from points that allows reconstructing surfaces with boundaries, including globally non-orientable surfaces. The surface is defined implicitly using directions of weighted co-variances and weighted averages of the points. Specifically, a point belongs to the surface, if its direction to the weighted average has no component into the direction of smallest covariance. For bounded surfaces, we require in addition that any point on the surface is close to the weighted average of the input points. We compare this definition to alternatives and discuss the details and parameter choices. Points on the surface can be determined by intersection computations. We show that the computation is local and, therefore, no globally consistent orientation of normals is needed. Continuity of the surfaces is not affected by the particular choice of local orientation. We demonstrate our approach by rendering several bounded (and nonorientable) surfaces using ray casting. Durchgeführte Arbeiten Flächen können implizit mittels Funktionen f: Ρ3ΤΡ beschrieben werden, wobei die Nullmenge von f die eigentliche Fläche beschreibt. Üblicherweise gilt die Konvention, dass das Vorzeichen dieser impliziten Funktion darüber entscheidet, ob sich ein Punkt innerhalb oder außerhalb der Fläche befindet. Auf diese Weise können lediglich volumetrische Körper dargestellt werden. Betrachtet man nur den Vorzeichenlosen Abstand zur Fläche, so ermöglicht dies allgemeinere Flächen. Hierzu gehören berandete Flächen oder Flächen ohne globale Orientierung.

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Wir präsentieren in [1] eine Flächendefinition, die solche Merkmale erlaubt. Zur Repräsentation der Fläche dient eine unstrukturierte Punktwolke, die beispielsweise mittels eines 3d-Scans erzeugt werden kann. Um die implizite Funktion auszuwerten, wird aus den Eingabepunkten eine Normalenfunktion über den Raum herangezogen. Ferner wird das gewichtete Mittel der Punkte benötigt. Ein Punkt im Raum gehört zur Fläche, falls sein Abstand zum gewichteten Mittel keine Komponente in Richtung der Normalen (in diesem Punkt) hat. Für berandete Flächen verlangen wir zusätzlich, dass der Abstand zum gewichteten Mittel einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet. Dieser off-center Wert ist in Abbildung 1 Farbkodiert dargestellt. Global orientierbare Flächen (siehe Abbildung 2) sind dadurch möglich, dass beim auswerten der Funktion die Fläche in jedem Punkt lokal orientiert werden kann. Wir zeigen, wie - trotz des Fehlens eines Innerhalb-/Außenhalbkriteriums - die Berechnung von Punkten auf der Fläche effizient durchgeführt werden kann. In der Veröffentlichung [2] werden Schwächen des von Levin vorgestellten Moving Least Squares (MLS) Projektionsoperators aufgezeigt und diskutiert: dieser benötigt eine komplizierte nichtlineare Optimierung, um eine lokale Bezugsebene zu berechnen; des weiteren wird weithin angenommen, dass ihre Normale normal auf die resultierende Fläche steht, welches nicht der Fall ist. Unsere oben vorgestellte Flächendefinition stellt eine Alternative zum MLS Projektions-Operator dar. (Sie wurde von diesem abgeleitet!) Wir zeigen, wie mittels diesem exakte Normalen analytisch berechnet werden können. Des weiteren stellen wir einfache und effiziente Projektionsoperator vor. Die Berechnung exakter Normalen ermöglicht auch die Berechnung orthogonaler Projektionen.

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Forschungsaktivitäten

Abbildung 1: Ray Castings des „Stanford Bunny“ Models, das auf dem Boden Löcher aufweist. Die Farbkodierung im rechten Bild veranschaulicht den off-center Wert.

Abbildung 2: Renderings nichtorientierbarer, berandeter Flächen, die durch unstrukturierte Punktmengen representiert werden. Die Kleinflasche wurde mit einer Öffnung versehen, um die Selbstdurchdringung zu vermeiden.

Literatur Anders Adamson and Marc Alexa. Approximating Bounded, Non-Orientable Surfaces from Points, SMI '04: Proceedings of Shape Modeling Applications 2004, pp.243-252 (2004) Anders Adamson and Marc Alexa. On Normals and Projection Operators for Surfaces Defined by Point Sets, Proceedings of Eurographics Symposium on Point-based Graphics, Eurographics pp.149-156 (2004)

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Forschungsaktivitäten

2.2

Feasibility-Studie zu Verfahren aus dem Technologiebereich Augmented Reality (Mario Becker)

Abstract Augmented Reality (AR) is becoming more and more interesting for information management and presentation. This study investigates Integration and Evaluation of AR technologies for industrial applications. Einleitung Effiziente Informationsvermittlung spielt heute auf grund von steigender Produktkomplexitäten, hoher Anzahl von Produktvariationen und verkürzter Entwicklungs- und Lebenszyklen eine wichtige Rolle. Diese Problematik betrifft im besonderem Masse Automobil-, Flugzeug-, Maschinen- und Anlagenbau. Hier erfordern Wartungsund Service-Aufgaben neue Unterstützungsformen, die über die traditionellen Dokumentationsmedien hinausgehen.

Anwenders erfasst wird, und das semitransparente Display, mit dessen Hilfe die digitalen Informationen in Überlagerung mit der Realität dargestellt werden. Dazu trägt der Anwender beispielsweise eine Datenbrille, die von einer kleinen tragbaren Rechnereinheit angesteuert wird. Die Interaktionen mit dem System beruhen nicht mehr auf dem traditionellen „Tastatur-Maus“ Schema, sondern sie erfolgen über Spracheingabe oder intuitive und mobile Interaktionsparadigmen. Die Aufgabenstellung bei Entwicklung des AR Systems kann in die Schwerpunkte Visualisierung, Interaktion und Tracking gliedert werden. Das Kernproblem aller AR Anwendungen ist jedoch das „Tracking“, das die lagerichtige Darstellung der digitalen Informationen gewährleistet. Dafür werden Verfahren aus dem Bereich „Computer Vision“ verwendet. Hier werden in Echtzeit Charakteristika aus den Kamerabildern segmentiert, an Hand derer die Kameraposition und somit die Lage der digitalen Objekte bestimmt wird. Visualisierung: Durch die Überlagerung realer Objekte mit rechnergenerierten virtuellen Objekten erlauben AR-Techniken im Sinne einer erweiterten Realität das situationsgerechte Agieren in realen Arbeitsumgebungen. Dazu müssen virtuelle 2Dund 3D-Modelle mit den realen Objekten zur Deckung gebracht werden. An die Augmentierung werden folgende Ansprüche gestellt:

Abbildung 1: AR Unterstützung eines ServiceTechnikers

Eine entscheidende Verbesserung der Informationsvermittlung kann durch die Technologie der „Augmented Reality“ (AR) geschaffen werden. AR ist eine neue Form der Mensch-Maschine Interaktion, die dem Anwender Information in das Sichtfeld einblendet. Beispielsweise wird während der Ausführung einer Wartungsaufgabe situationsgerechtes Agieren des Service Technikers dadurch unterstützt, dass die einzelnen Arbeitsschritte in visueller und intuitiv verständlicher Form direkt in Überlagerung mit der realen Maschine präsentiert werden (siehe Abbildung 1). Kernkomponenten des AR Systems sind die Kamera, mit der die reale Umgebung des

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• • • • • • • • •

Anzeigen virtueller CAD-Zeichnungen (VRML-Geometrie wird unterstützt) Einbringen von textueller Information (VRMLText) Animierte Montageabläufe (Interpolatoren und Skripts) Darstellung von Verdeckungen zwischen realen und virtuellen Objekten Hohe Darstellungsgenauigkeit (Form, Farbe, Oberfläche) Konfigurierbarkeit durch den Anwender zumindest durch einen Text Editor Spontane Generierung von AR-Objekten vor Ort (Standard Annotationsobjekte wie z.B. Pfeile) Drehen und Positionieren von 3D Modellen im Raum Setzen von virtuellen Messpunkten Seite 11

Forschungsaktivitäten Tracking: Zur Augmentierung und Überlagerung virtueller Objekte mit der realen Welt werden Trackingsysteme benötigt. Diese lassen sich in zwei Klassen einteilen: Grob- und Feintracking. Das Grobtracking liefert dabei die Position des Benutzers im Bezug auf eine zu identifizierende Komponente. Das Feintracking dient der genauen Überlagerung der realen mit der virtuellen 3DWelt. Das AR-System stellt dabei die Schnittstelle zur Trackingkomponente zur Verfügung, sowie eine Reihe von Anbindungen von Trackingsystemen. Bei der Realisierung werden folgende Punkte berücksichtigt: • • • • • • •

Anwendungsspezifische Systeme werden benötigt Genauigkeit (2 Promille/ 1mm / 10mm / 50 cm / ...) Aktionsradius (2x2x2m/.../80x80x15m) Umgebung (Labor / Maschinenhalle / Produktion / ...) Kombination von verschiedenen Trackingsystemen (Hybrides Tracking) Echtzeitfähigkeit Monteur muss synchron durch virtuelle und reale Welt gehen können

Bereich „Augmented Reality“ (AR) eingesetzt. Techniker, der mit dem BMW Modell im Prinzip vertraut ist, jedoch die genauen Arbeitsschritte nicht kennt, wird von einem mobilen Augmented Reality System durch die einzelnen Schritte der Reparatur geleitet, in dem die entsprechenden Informationen und Hinweise in sein Sichtfeld eingeblendet werden. Das Augmented Reality System, das der Techniker bei sich führt, besteht aus einem mobilen Rechner und einer speziellen Datenbrille mit integrierter Kamera. Will der Techniker den Reparaturvorgang durchführen, schließt er seinen tragbaren Computer an und setzt die Datenbrille auf. Er erhält genau die Informationen in sein Sichtfeld eingeblendet, die er aktuell benötigt. Das System leitet so den Techniker Schritt für Schritt an, indem es ihm die entsprechenden visuellen und akustischen Anweisungen erteilt. Zugleich sieht er die reale Maschine und kann unmittelbar die Instruktionen ausführen - das Tempo bestimmt er selbst.

Interaktion: Zur Kommunikation mit dem AR-System und der Desktop-Umgebung werden verschiedene Ansätze der Interaktion benötigt, die vom Basissystem zur Verfügung gestellt werden müssen. Die im Rahmen eines AR Systems geeigneten Interaktionsmechanismen sind im einzelnen: • • • • • • • • • • • •

Spracheingabe (Spracherkennung für Steuerbefehle) Ausgabe auf Display unterschiedlicher Größe Touchpad Keyboard Pointer 3D Pointer Bewegung/Navigation durch den Raum Kopfbewegung Messen Möglichkeit zur Kalibrierung Funktionsbuttons Gestik

Evaluierung Das AR System wurde in zahlreichen Applikationen eingesetzt und getestet und im Prototypen „Handbuch der Zukunft“ vorgestellt: In dem entwickelten Szenario besteht die Aufgabe darin, ein Türschloss in eine Automobiltür einzusetzen. Dazu werden Techniken aus dem Seite 12

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Forschungsaktivitäten

2.3

Virtuelle Charaktere im Projekt VirtualHuman (Uwe Berner)

Abstract GRIS is participating in the BMBF-Project VirtualHuman in the area for animation of virtual characters. Goal of the project is the development of virtual characters as personal dialogue partners in an interactive scenario. The main topics of our development are speech and emotion accompanying animations, intelligent and parameterized animations and mixing of animations. One main point of development is a flexible inverse kinematic system. Furthermore there are some studies about the scalability of virtual characters. Durchgeführte Arbeiten Im Rahmen des Projektes VirtualHuman (www.virtualhuman.de) hat sich GRIS auf die Animation von Virtuellen Charakteren konzentriert. Ziel des Projektes ist die Entwicklung virtueller Charaktere als persönliche Dialogpartner, die in einem interaktiven Szenario interagieren. Als technische Grundlage wird ein VR-System (Avalon) mit dem Szenegraphen OpenSG verwendet. Die einzelnen bearbeiteten Bereiche gliedern sich dabei in: • • •

Sprach- und gefühlsbegleitende Animationen Intelligente, parametrisierbare Bewegungsmuster Überlagerung von Animationskomponenten

Sprach- und gefühlsbegleitende Animationen Ein großer Teil des Bewegungsverhaltens virtueller Menschen soll automatisch, basierend auf Sprache sowie inneren Gefühls- und Geisteszuständen, generiert werden. Die Umsetzung von Sprache erfordert einerseits die realistische und synchrone Animation der Lippen und des Kieferbereichs, aber auch unterstützende Animation der Mimik (z.B. Augenbrauen anheben) und der Gestik. Zur Darstellung von inneren Zuständen können einerseits Parameter der Animationen angepasst werden aber auch kurze Abläufe (z.B. Lachen, Gähnen, etc.) eingespielt werden. Die Gesichtsanimationen wurden dabei über Morph-Targets realisiert, die Körperanimationen folgen dem H-Anim Standard

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und werden verwirklicht. Intelligente, muster

über

eine

Skelettanimation

parametrisierbare

Bewegungs-

Viele Bewegungsmuster müssen parametrisiert werden können. Für eine Zeigegeste muss zum Beispiel die Zeigerichtung angegeben werden können. Ein wesentlicher Aufgabenpunkt des Arbeitspaketes Intelligente und parametrisierbare Bewegungsmuster ist die Inverse Kinematik. Dabei wird ein Zielpunkt im Raum als x,y,zKoordinate angegeben und der virtuelle Charakter stellt von sich aus eine animierte Zeigegeste oder Blickrichtungsänderung dar. Dabei sollen biomechanische Nebenbedingungen beachtet und die Selbstdurchdringung des Körpers verhindert werden. Es sind keine Angaben zu den Rotationen der einzelnen Gelenke und der Position der Kinematischen Kette während der Animation nötig, dies wird alles von dem System der Inversen Kinematik übernommen. Aufbauend auf den Erfahrungen mit OpenSG wurden diese Vorgaben im graphischen Zielsystem (Avalon) implementiert, wobei auf Anregungen einiger Projektpartner noch zusätzlich Anforderungen eingeflossen sind. Zusätzlich zu den schon in Avalon implementierten Knoten zur Darstellung von Mimik, Gestik und Animationen wurde ein neuer Knoten zur Realisierung Inverser Kinematik implementiert. Nach ausführlicher Diskussion mehrerer Implementationsmöglichkeiten wurde ein schon bestehender Knoten des H-Anim Standards erweitert. Dieser neue Avalon-Knoten zur Bereitstellung einer Inversen Kinematik Funktionalität nennet sich "IK-Site" und kann an beliebigen Stellen des Virtual Human Skeletts angehängt werden. Von anderen Avalon-Knoten aus kann dann dessen Interface angesteuert werden und damit die Inverse Kinematik und die damit verbundene Animation des Virtual Human gesteuert werden. Dabei sind möglich: •

folgende

Hauptfunktionalitäten

Die Verarbeitung verschiedener kinematischer Ketten, etwa nur ein Gelenk (z.B. Hals oder Torso) oder drei (z.B. Arm). Somit sind über den gleichen Mechanismus Armbewegungen,

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Forschungsaktivitäten

•

•

•

Blickrichtungsänderungen und Drehungen des Oberkörpers möglich. Die Angabe des Ziels (Zeigerichtung) der Inversen Kinematik ist in lokalen Koordinaten oder in Weltkoordinaten möglich, somit kann auf externe Objekte gedeutet werden aber auch auf körperspezifische. Zu Animationszwecken kann eine Fraction zwischen 0 und 1 angegeben werden, 0 ist die Ausgangsposition und 1 die Endposition, dazwischen wird die Bewegung der kinematischen Kette interpoliert. Die zeitliche Steuerung geschieht dabei außerhalb des Knotens, dadurch wird die zeitliche Koordination der Inversen Kinematik mit anderen Animationen und Sprechakten erleichtert. Es können verschiedene Zielpositionen in einem Stack-Mechanismus abgespeichert werden, dadurch ist es möglich eine ganze Reihe von Zielen hintereinander in einer Bewegung abzuarbeiten. Somit kann der virtuelle Charakter auf eine Gruppe von Objekten zeigen, deren Position nicht im Voraus bekannt ist.

Zur Berechnung der Endposition der Kinematischen Kette wurde die IKAN-Bibliothek benutzt, die mithilfe einer Kombination von analytischen und numerischen Methoden die Endposition der Gelenke liefert. Somit sind auch Selbstkollision und biomechanische Nebenbedingungen berücksichtigt. Des weiteren wurde ein Testprogramm entwickelt, das einen direkten Zugriff auf die Schnittstelle des IKKnotens ermöglicht und dabei die Zielpunkte als farbige Kugeln darstellt, siehe hierzu Abbildung 1.

Geometrischer Algebra mithilfe von GLUScript implementiert und die Integration in Avalon begonnen. Neben seiner geometrischen Intuitivität zeichnet sich der für Avalon genutzte Algorithmus darüber hinaus besonders dadurch aus, dass in ihn direkt Quaternionen als Untermenge der algebraischen Objekte der Geometrischen Algebra eingebettet sind. Ohne Transformationsaufwand werden damit direkt die Quaternionen berechnet, die anschließend direkt an die Skelettanimation übergeben werden. Zur Implementierung wird ein sehr effektiver CodeGenerator für die Geometrische Algebra verwendet. Überlagerung von Animationskomponenten Zumeist werden auf Grund der Umsetzung verschiedener Gegebenheiten mehrere Animationen generiert, die im selben Zeitraum dargestellt werden müssen oder sich zeitlich überlappen. Für diese Fälle müssen eventuelle Konflikte zwischen den Anforderungen gelöst werden. Der Entwicklungsschwerpunkt lag auf einem Überblendmechanismus zwischen zwei aufeinanderfolgenden Animationen. Dabei sollten die Datenstrukturen der vorhergehenden Version, wie PML-Parser (PML: Projektinterne Ansteuerungssprache für virtuelle Charaktere), Zeitgraph und VRML-Animationen möglichst unverändert beibehalten werden. Zuerst wurde ein neuer Avalon-Knoten entwickelt, der es erlaubt mehrere Positionen und Rotationen zu mischen. Dabei gibt es n Eingänge und einen Ausgang, wobei die aktiven Eingänge und das Mischungsverhältnis angegeben werden können. Die Eingänge werden nun über zusätzliche ECMA-Skripte mit den Animationen verbunden. Die gesamte Struktur wurde in einem aufwendigen Entwicklungsverfahren, das verschiedene Ausprägungen der Einzelkomponenten berücksichtigte, implementiert. Bei den Animationen gibt es zwei Typen: •

• Abbildung 1: Avalon-Testprogramm für die Inverse Kinematik

Der Algorithmus zur Berechnung der Inversen Kinematik (IKAN) wurde komplett neu in Seite 14

Idle-Animationen Hierbei wird eine Liste von Animationen aktiviert, die immer dann abgespielt werden, wenn keine andere Animation aktiv ist. Die Auswahl erfolgt dabei zufallsgesteuert und die Liste kann im laufenden Betrieb gewechselt werden. Dies erfolgt über eine sogenannte IdleControl Normale Animation Diese Animationen werden zu einem im PML-Skript fest definierten Zeitpunkt gestartet. Die der Reihenfolge entsprechende Überblendung nimmt die sogenannte Anim-Control vor.

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Forschungsaktivitäten Die zwei Controller-Skript-Knoten (Anim-Control, Idle-Control) sind mit Zeitgraphen verbunden und bekommen darüber die Abspielkommandos der einzelnen Animationen. Die Animationen sind in ihrer Abspieldauer parametrierbar. Zur Erzeugung der Überblendkomponenten, sprich modifizierte VRML-Animationen, Verschaltung der Mixer-Knoten, ECMA-Skripten und Controller-Skript-Knoten wurden entsprechende Dienstprogramme entwickelt. Durch die Aufspaltung einer Animation in viele einzelne Gelenke und der Notwendigkeit eines Mixers pro Gelenk ergibt sich eine sehr komplexe Struktur. Diese musste für jeden virtuellen Charakter einzeln aufgebaut und getestet werden.

Abbildung 3: Anbindung Adaptation Engine

Studien zur Skalierbarkeit Auch im Projektkontext von VirtualHuman kann es von Vorteil sein, wenn sich die grafische Darstellung von Avataren performanceabhängig skalieren lässt. Somit wurden die Studien zur Skalierbarkeit von Avataren / Virtuellen Charakteren weitergeführt Dazu wurden einerseits die bestehenden Skalierungsmethoden (Scalability Modules) weiterentwickelt und andererseits eine erste Implementierung der Adaptation Engine vorgenommen. Diese ist mit den einzelnen Scalability Modules verbunden und steuert gemäß einer XML-Konfigurationsdatei die Skalierung der einzelnen Module. Dies geschieht in einzelnen Stufen (Leveln), wobei in diesen einzelne Module gruppiert werden können. Ist ein Skalierungslevel erschöpft, wird der nächste bedient. Das LevelKonzept und die Anbindung der AdaptationEngine über sogenannte Stubs findet sich in den Abbildungen 2 und 3.

Ausblick Für die weitere Entwicklung in VirtualHuman sind folgende Themenbereiche vorgesehen: • • • •

Mitbewegung des Oberkörpers bei Zeigebewegungen Berücksichtigung biomechanischer Einschränkungen Individualisierung der Animationen Automatische Laufbewegungen

Zur Weiterentwicklung von skalierbaren Avataren sollen die bestehenden Methoden ( Scalability Modules) verfeinert und auch neue entwickelt werden. Dazu zählen neue Methoden der Gesichtsanimation und der Einsatz von Textur und Shadern. Die Adaptation Engine wird weiterentwickelt und neue Clients (z.B. für Mobiltelefone) implementiert. Literatur A Graphical System for Interactive Rendering of Objects in an Augmented Reality Scenery Berner, Uwe; Braun, Norbert; Kolebinova, Sofia Entertainment Computing, ICEC 2004, Eindhoven, Netherlands Optimized Face Animation with Morph Targets Berner, Uwe Proc. of WSCG 2004, Plzen, Czech. Republic

Abbildung 2: Level zur Skalierung

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Forschungsaktivitäten

2.4

VR gestützte Diagnose und Therapie von Schleudertrauma (Alexander Bisler)

Abstract Functional distortions are the cause for chronic pain as a result of a whiplash and lead to immense costs for the treatment. The presented method improves the therapy, which yields to cost reduction, by combining the use of Virtual Reality and measurements of the muscular activity. Therefore, the patient is transferred into a virtual world with the use of an “head mounted display” (HMD). The patient follows and optical signal which motivates him to turn his head in a specific way. By applying small amounts of counterpoise the neck muscles will be trained guided by the VR technology. Parallel, the electric activity generated by the movement (EMG) of the Musculus semispinalis capitis is measured. This signal is used to prevent an over-exposure of the patient by a feedback mechanism (bio-feedback).

verbessert und eine spezifische Therapie vorbereitet. Konzeption von Diagnose und Therapie Um hier eine Lösungsmöglichkeit zu schaffen, wurde ein Verfahren zur Diagnose und Therapie von HWS-Schleudertraumata entwickelt. Durch Verbesserung der diagnostischen Sicherheit können gutachterliche Probleme gelöst und eine zielgerichtete konservative Therapie unter Berücksichtigung koordinativer Fehlfunktionen durchgeführt werden. Hierdurch wird eine Verkürzung der Heilungszeiten und eine Minimierung der Chronifizierungsrate von Patienten mit HWS-Schleudertrauma angestrebt. Dazu werden Techniken aus dem Bereich der Virtuellen Realität (VR) eingesetzt. Auf Grundlage dieser Technik wurden diagnostische und therapeutische Verfahren entwickelt.

Durchgeführte Arbeiten

Diagnostik

Einleitung

Durch die VR Steuerung werden Bewegungsbahnen der optischen Signale vorgegeben, die eine definierte Bewegung der Halswirbelsäule bedingen. Die Diagnose wird dabei nach folgendem Ablauf durchgeführt:

Die Problematik bei HWS-Schleudertrauma liegt in der diagnostischen Unsicherheit und daraus resultierenden fehlenden Therapiestrategien. Die bildgebende Diagnostik kann lediglich strukturelle Schäden darstellen, diese sind jedoch selten und betragen nur 3% bis 5% der Fälle. Bei den restlichen 95% bis 97% der Patienten können keine Schäden dargestellt werden, obwohl Symptome wie Schmerzen, Bewegungseinschränkung, Schwindel oder auch vegetative Symptome beklagt werden. Die Problematik der HWS-Beschleunigungsverletzung darf also nicht begrenzt werden auf die Diskussion „struktureller Schaden oder simulierte Beschwerden“. Dies würde nur eine kleine Gruppe mit nachweisbaren Schäden und eine Gruppe unbekannter Größe ohne Beschwerden mit Rentenbegehren berücksichtigen. Für den verbleibenden Großteil der Patienten mit funktionellen Beschwerden muss diagnostisch, therapeutisch und nicht zuletzt auch versicherungsrechtlich eine adäquate Lösung gefunden werden. Deshalb wird im Projekt VR-Schleudertrauma ein System zur computergestützten Diagnose und Therapie für das HWS-Trauma entwickelt. Durch den kombinierten Einsatz von Techniken aus dem Bereich der „Virtuellen Realität“ und Messungen der muskulären Aktivität des Musculus semispinalis capitis wird die Diagnose chronischer Schmerzen nach Schleudertrauma

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• • • • • • •

Der Patient liegt in Bauchlage auf der Untersuchungsliege. Durch Messung des Halsumfanges werden Einstichtiefe und -winkel bestimmt . Die Elektroden werden mittels Kanülen befestigt. Der Patient nimmt eine Position sitzend mit aufrechter Körperhaltung im Teststuhl ein Die EMG Kabel werden angeschlossen und das HMD wird aufgesetzt. Die Messungen werden durchgeführt. Drahtelektroden werden entfernt.

Die Testpersonen werden in einem Teststuhl positioniert, der eine Bewegung der Wirbelsäule nur im HWS-Abschnitt möglich macht. Hierbei werden Bewegungsdefizite durch Vergleich der Ist- und Soll-Werte der HWS Bewegung erkannt. Durch gleichzeitige Messung der muskulären Aktivität des Musculus semispinalis capitis werden funktionelle Störungen der Muskulatur erfasst. Neben der Vorgabe der Kopfbewegungsbahn hat die VR-Szene die Aufgabe die Aufmerksamkeit der Patienten von Schmerzen und Funktionseinschränkung

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Forschungsaktivitäten abzulenken, um die Diagnose möglichst unabhängig von der psychischen Verfassung des Patienten zu stellen. Therapie Zur therapeutischen Anwendung wird der Bewegungsraum der optischen Bewegungsvorgaben in der virtuellen Welt schrittweise vergrößert, im zweiten Schritt wird die Geschwindigkeit der Bewegungsbahn und damit der resultierenden Kopfbewegung stufenweise erhöht. Das Bewegungstracking wird mit den gemessenen EMG Werten synchronisiert. Die Myo-Feedback-Steuerung der VR-Szene verhindert, dass ein Patient überbeansprucht wird. Sobald Schmerzen entstehen, wird die Bewegung verlangsamt bzw. gestoppt. Zusätzlich können leichte Gegenkräfte zur Kopfbewegung des Patienten definiert werden. Diese Gegenkräfte betragen maximal 22 N und werden ebenfalls mit der EMG-Messung synchronisiert. Die Gegenkräfte können schrittweise erhöht werden, um so die Nackenmuskulatur sensibel zu trainieren. Bei Schmerzen oder Überbeanspruchung des Patienten wird die Gegenkraft durch die Myo-FeedbackKomponente sofort ausgeschaltet. Grundzüge des Lösungsweges Die Bewegungen der HWS in allen drei Bewegungsachsen (Flexion/Extension, axiale Rotation, Seitflexion) werden zeitgleich mit einem fine-wire-EMG des Musculus semispinalis capitis aufgezeichnet. Durch das Head Mounted Display (HMD) wird der Patient in die virtuelle Szene versetzt. Der Patient verfolgt mit seinem Blick Bewegungsbahnen eines optischen Signals in der VR Szene. Das Blickfeld des HMD ist so stark eingeschränkt, dass die Bewegungsbahnen des optischen Signals nicht durch Augenfolgebewegungen sondern ausschließlich durch Kopfbewegungen verfolgt werden können. Das HMD ist mit einem Trackingsystem verbunden, dass die Kopfposition und Kopforientierung mit hoher Frequenz registriert. Zeitgleich zum Tracking der Kopfbewegung wird ein fine-wireEMG des Musculus semispinalis capitis mit einer Frequenz von 500 HZ aufgenommen. Geschwindigkeit und Bahn des optischen Signals werden in Echtzeit berechnet und durch die gemessenen EMG-Werte beeinflusst (MyoFeedback). Um exakte Auswertbarkeit und MyoFeedback zu gewährleisten, ist es nötig, Bewegungstracking und EMG mit derselben Frequenz aufzunehmen. Bewegungstracking mit einer Frequenz von ~1000 Hz kann z.B. durch eine mechanische Vorrichtung erzielt werden, die auch in Kraftrückkopplungssystemen eingesetzt wird. Trackingwerte und EMG Parameter werden synchronisiert. GRIS und DGM Jahresbericht 2004

Zur therapeutischen Anwendung kann das Diagnose-System zu einem Therapiesystems ausgebaut werden. Dabei soll eine optisch gesteuerte Bewegung in allen Freiheitsgraden der HWS gegen einen dosierbaren Widerstand ausgeführt werden können. Der dosierbare Widerstand wird mit Hilfe eines ForcefeedbackGerätes erzeugt. Der dosierbare Widerstand wird in Echtzeit auf Grundlage des Myo-Feedbacks berechnet, mit dem genau die Kopfbewegungen physiotherapeutisch angesprochen werden, bei denen in der vorherigen Diagnose ein Schmerz aufgetreten ist. Dazu wird ein Therapieplan vom System berechnet, der vom therapierenden Arzt geprüft und überarbeitet werden kann. Grundlage für den Therapieplan sind die Ergebnisse des Diagnosesystems. Die Therapie wird allerdings auch maßgeblich durch die interventionell aufgezeichneten EMG Messwerte beeinflusst. Dem Therapieplan entsprechend wird das Therapiesystem gestartet. Zeitgleich zur Therapie wird das EMG des Patienten aufgezeichnet und mit dem Tracking sowie der Kraftrückkopplung synchronisiert. Werden im EMG physiotherapeutisch unzumutbare Schmerzen erkannt, wird die Gegenkraft sofort reduziert bzw. abgeschaltet. Auch die Dosierung der Gegenkräfte wird in Abhängigkeit zu den gemessenen EMG Werten definiert. Erzeugte Verbesserung und Vorteile gegenüber dem Stand der Technik Mit dem hier vorgestellten Verfahren werden koordinative Fehlfunktionen der Muskulatur als Schmerzursache nachgewiesen. Elektromyographische Methoden werden schon zur Schleudertraumadiagnose eingesetzt, diese werden aber bisher noch nicht mit Methoden der Virtuellen Realität verknüpft. Die Steuerung durch VR Methoden ermöglicht eine Erhöhung der diagnostischen Sicherheit des Verfahrens. Durch die Myrofeedback-Komponente wird ein Rückkopplungsmechanismus geschaffen, der die Sicherheit des Patienten in der diagnostischen Sitzung gewährleistet. Dieses diagnostische Verfahren ist zu einem Therapieverfahren erweitert worden, das neu Möglichkeiten in der Physiothera-pie öffnet. Technische Realisierung des Verfahrens Um dieses Verfahren realisieren zu können, müssen die folgenden technischen Probleme gelöst werden: • •

Entwicklung der VR Anwendung Das VR System wird dazu verwendet, um den Patienten zu einer spezifischen Kopfbewegung anzuleiten. Dabei wird eine Echtzeitrückkopplung des EMG

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Forschungsaktivitäten

• •

• •

•

Signals berücksichtigt. Die Ausgabe geschieht über das HMD, das in seiner Bewegung getrackt wird. Definition der Bewegungsbahnen Spezifische Bewegungsbahnen werden für das optische Signal definiert, durch die der Patient zu den Kopfbewegungen angeleitet wird. Diese Bewegungsbahnen können sich während der Therapie allerdings verändern und müssen deshalb eine maximale Flexibilität und Modifizierbarkeit aufweisen. Anbindung der kinesiologischen EMG Messung Während der VR Simulation werden die Bewegungs-EMG-Daten des Patienten aufgezeichnet und mit dem VR System rückgekoppelt Entwicklung eines geeigneten Kraftrückkopplungssystem Das Kraftrückkopplungssystem muss in der Lage sein, dosierbare Widerstände auf die Kopfbewegung auszuüben.

Entwicklung der VR Anwendung Zur Entwicklung der VR Anwendung müssen verschieden Aufgaben gelöst werden. Zum einen wird eine digitale 3D Welt modelliert, zum andern wird das HMD angebunden, zum dritten wird die Kopfbewegung des Patienten getrackt. Wesentlich dabei ist die Echtzeitfähigkeit des Verfahrens. Kleinste Abweichungen bei der Echtzeitausführung der VR Anwendung bewirken nicht nur störende Verzögerungen, sondern sie zerstören auch die diagnostisch relevanten Trackingdaten und machen somit die Auswertung unmöglich.

Steuerungsmöglichkeiten der Kopfbewegung. Zur Repräsentation des Bewegungspfades wird eine kubische Interpolationskurve verwendet, die einige grundlegende Eigenschaften erfüllt. Im Folgenden werden die geforderten Charakteristika aufgeführt, die zur Auswahl der am besten geeigneten kubischen Interpolationskurve herangezogen werden. Kubische Kurven, die alle Stützpunkte lediglich approximieren, sind nicht zur Definition des Bewegungspfades geeignet. Um eine intuitive Modellierung des Bewegungspfades durch eine Rückkopplung mit den gemessenen Trackingwerten oder den gemessenen EMG Signalen zu ermöglichen, sollte die Kurve die Stützpunkte interpolieren. Dabei soll die Interpolation trotzdem weiche Bewegungsabläufe ermöglichen, aber auch, z.B. in den Wendepunkten der Bewegung, Unstetigkeiten zulassen. Evaluierung des Verfahrens Die Evaluierung des Verfahrens geschieht derzeit im Uniklinikum Ulm in mehreren Schritten. Zunächst werden Probandentests vorgenommen, um die Funktionalität des Verfahrens zu validieren, in einer zweiten Stufe werden Patiententests durchgeführt, um die diagnostische Aussage des Verfahrens zu beweisen. Dabei sollen die Parameter Alter, Geschlecht und Geschwindigkeit der Bewegungsausführung auf die elektrische Aktivität der Nackenmuskulatur untersucht werden. Durch Kombination dieser Information mit Patientendaten kann die Spezifität und Sensitivität des Diagnoseverfahrens vielleicht erhöht werden.

Kalibrierung des Systems Der erste Schritt der nach Starten des Systems ausgeführt wird, ist eine Kalibrierung der Systems. Diese Kalibrierung dient dazu, den patientenspezifischen Bewegungsraum der Kopfbewegung zu erfassen. Zur Kalibrierung setzt der Patient das HMD auf. Durch eine auditive Ausgabe wird der Patient nun aufgefordert die folgenden Positionen einzunehmen. Definition der Bewegungsbahnen Die Bewegungsbahn der Kopfbewegung wird durch ein optisches Signal vorgegeben, das sich durch die dreidimensionale VR Szene bewegt. Der Patient trägt ein HMD mit sehr eingeschränktem Blickfeld und er hat die Aufgaben dieses Signal zu verfolgen. Der Bewegungspfad wird aufgrund der in der Kalibrierung registrierten Parameter spezifiziert. Auf ihm basieren aber auch alle weiteren

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Forschungsaktivitäten

2.5

Visuelle Performance Analyse in Online-Lernumgebungen (Roya Foroughi)

Abstract In the context of Virtual Learning Environments, despite the increasingly more advanced technological infrastructures for synchronous and asynchronous learning platforms, there is still a great deficiency in integrated, interactive and graphical tools that support the instructors in assessment issues regarding the students’ performance. Assessment in online settings is rather different to that in the traditional classroom settings. Here, various factors such as lack of face to face contact with the students, differences in question formats and testing modules, time constraints as well as the presence of automatic evaluation of answers by the systems, indicates that there are several distinct criteria which are influential in effective performance analyses and need to be taken into consideration. This raises the need for especially developed methodologies for evaluation of students’ performance in these environments. We present a visual data mining application that can support the instructors in online environments with these tasks.

Management Systems (LMS) und den Lernobjekten erzeugt wird, ist potentiell eine sehr nützliche Quelle für Informationen. Geschicktes Data Mining und Analyse dieser Informationen kann unter anderem sehr viel über das Wissen und die Leistung eines Lerners offenbaren. Es besteht eine große Notwendigkeit von Werkzeugen, die die Extraktion von nötigen Daten aus den Datenbanken auf Veranlassung des Benutzers automatisiert vornehmen, diese aggregieren und manipulieren, um spezielle Fragen zu beantworten und die Ergebnisse für eine schnelles und einfaches Verstehen visualisieren. Visuelles Data Mining kombiniert traditionelles Data Mining mit Techniken zur Informationsvisualisierung. Im folgenden präsentieren wir eine visuelle Data Mining Anwendung, die die Ausbilder in Onlineumgebungen bei den oben genannten Aufgaben unterstützt.

Einleitung Im Umfeld von Virtuellen Lernumgebungen gibt es, trotz weiterentwickelter technologischer Infrastruktur für synchrone und asynchrone Lernplattformen, weiterhin einen großen Mangel an integrierten, interaktiven und graphischen Werkzeugen, die den Ausbilder bei der Lernerfolgskontrolle der Lerner unterstützen. Die Lernerfolgskontrolle in einer Onlineumgebung unterscheidet sich fundamental von der Situation in einem traditionellen Klassenraum. Einzelne Faktoren, wie zum Beispiel das Fehlen eines körperlich anwesenden Gegenübers, Unterschiede im Frage-Antwort Spiel, Beschaffenheit der Tests, Zeitbeschränkungen oder die automatische Evaluation von Antworten durch das System legen nahe, dass es verschiedene zu betrachtende Kriterien gibt, die einen Einfluss auf die erfolgreiche Leistungsanalyse haben. Dies mündet in die Notwendigkeit einer speziell entwickelten Methodologie zur Evaluation der Leistungen von Lernern in diesen Umgebungen. Die große Datenmenge, die typischerweise durch die Benutzerinteraktion mit einem Learning

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Abbildung 1: Die Beziehung zwischen den Normen und den Analysewerkzeugen zur Lernerfolgskontrolle 1

1

Diese Abbildung ist eine Erweiterung eines Diagramms das im “IEEE 1484.11.1, Draft Standard for Learning Technology—Data Model for Content Object Communication”-Dokument erscheint.

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Forschungsaktivitäten Interoperabilität Die notwendigen Daten zur Beurteilung des Lernfortschrittes und –erfolgs der Lerner in Onlineumgebungen kommt im Wesentlichen aus der Interaktion mit den Lernobjekten zur Laufzeit. Die Norm „Data Model for Content Object Communication” [2] beschreibt ein Datenmodell, das den Austausch über gemeinsam vereinbarte Datenelemente und ihrer Werte zwischen lernbezogenen Inhaltsobjekten und Laufzeitservices unterstützt. und die Norm „Learning Object Metadata (LOM)“ beschreibt die Lernobjekte [1][3]. Um Wiederverwendbarkeit zu ermöglichen und Interoperabilität mit standardkonformen Plattformen zu gewährleisten ist es notwendig, mit den obigen Normen kompatibel zu sein. Abbildung 2 zeigt das Verhältnis zwischen den Normen und den Analysewerkzeugen zur Lernerfolgskontrolle. Visualisierung der Lernerfolgskontrolle Wir wollen nun ein interaktives Visualisierungswerkzeug als Hilfsmittel zur Analyse der Lernerfolgskontrolle im Bereich des E-Learning vorstellen. Das Werkzeug basiert auf spiralförmigen und kartesischen Koordinaten und ist fähig, markante Informationen mithilfe von Farbe und der Verwendung mehrerer verbundener oder separater Diagramme darzustellen. Es ist besonders nützlich zur Visualisierung von großen Datenmengen und linear geordneten Daten, bei denen einzelne oder mehrere Parameter von Interesse sind. Es können Trends, Muster und zyklische Verhaltensweisen im Fortschritt der Lerner erkundet und verglichen werden. Dies ermöglicht es den Ausbildern und den Lernern wertvolle Informationen aus den Daten, die das Learning Management System aufgezeichnet hat, in einer schnellen und intuitiven Art zu extrahieren. Das System bietet dem Benutzer [4] viele Fähigkeiten und Optionen, zum Beispiel die Wahl des Diagrammtyps, multiple konzentrische Diagramme und Informationsdarstellung durch Farbe, Raster, Zoom und Drehung. Die Anwendung ist komplett Java-basiert und daher plattformunabhängig. Zusammengefasst vereinfacht dieses Werkzeug eine erweiterte Datenvisualisierung in Bezug auf die Menge der Information, die dargestellt werden kann und die Einfachheit der Interpretation. Zusätzlich bietet es eine stichhaltige Methode zur interaktiven

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Informationsvisualisierung und Analyse in Verbindung mit jedem standardkonformen LMS. Im folgenden Abschnitt wollen wir eine Anwendung des Systems im Bereich E-Learning beschreiben. Anwendungen Wir betrachten den Fall, in dem der Ausbilder die Leistung der Lerner bezogen auf ein bestimmtes Problem betrachten will. Dabei kann durch den Gebrauch von Farbe zwischen richtigen und falschen Antworten unterschieden werden und die Leistung der Lerner kann auf einem spiralförmigen Diagramm dargestellt werden, wobei der Ausbilder klar die Verteilung der richtigen und falschen Antworten sehen kann. Abbildung 2a zeigt die Antworten aller Lerner, wobei eine große Anzahl von korrekten Antworten und nur ein paar falsche angezeigt werden. Auf der anderen Seite zeigt Abbildung 2b Antworten auf ein anderes Problem bei dem nur wenige Lerner richtig geantwortet haben. Über den schnellen und kompakten Überblick der Ergebnisse hinaus, kann der Ausbilder das System dazu benutzen, die zwei Ergebnisse zu vergleichen, wie es in Abbildung 2c gezeigt wird. Hierbei offenbart ein Vergleich der zwei Diagramme, dass fast alle Lernenden, die Aufgabe 2 zwei richtig beantwortet haben, auch Aufgabe 1 korrekt beantworteten. Dabei gab es nur eine Ausnahme, und dieser Lerner kann über das Diagramm identifiziert werden, indem man den Mauszeiger benutzt. Somit kann auch eine anschließende individuelle visuelle Analyse der Lernerarbeiten durchgeführt werden. Des weiteren können im Kontext des lebenslangen Lernens, bei dem Daten über einen längeren Lernfortschritt der Lerner verfügbar sind, Lernverhaltensmuster ermittelt werden. Diese können dazu genutzt werden, dem Lerner ein personalisiertes Lernerlebnis zu verschaffen, das auf seine Bedürfnisse und persönlichen Lernstil abgestimmt ist. So kann zum Beispiel die visuelle Analyse ihrer Lernzeiten ergeben, dass ein bestimmter Lerner regelmäßig, aber in kurzen Zeitspannen lernt. Diese Information impliziert, dass kleinere Kursmodule mit passender Lernerfolgskontrolle die Bedürfnisse des Lerners besser befriedigen, als große Module, die unter Umständen mehrere Male unterbrochen werden müssen, bevor die Lerneinheit beendet ist.

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Abbildung 2a (links) und 2b(rechts): Antworten von Lernern auf zwei verschiedene Aufgaben

Abbildung 2c: Vergleich der Lernerantworten zu unterschiedlichen Problemen in kartesischer Darstellung (links) und bei multipler Spiralvisualisierung (rechts). Die Daten zum ersten Problem werden auf die innere Spirale und die des zweiten auf die äußere abgebildet.

Ausblick

Literatur

Unsere gegenwärtigen Aktivitäten sind auf Forschung und Entwicklung in Richtung von Anwendungen gerichtet, die zusätzliche Visualisierungstechniken und Fähigkeiten zur Unterstützung der Verständnistiefe von Analysen zur Lernerfolgskontrolle im Bereich des ELearning bieten. Dies beinhaltet auch die Visualisierung von univariater und multivariater Analyse von Leistungsattributen. Die Zielgruppe dieser Anwendungen sind sowohl die Ausbilder in Bezug auf die Lernerfolgskontrolle als auch die Lerner in Onlineumgebungen mit eigener Lernerfolgskontrolle und Selbstbeobachtung.

[1] Foroughi, R., 2004. Proposing New Elements for Pedagogical Descriptions in LOM. Proceedings of the Seventh IASTED International Conference on Computers and Advanced Technology in Education, Kauai, USA pp 328-332. [2] IEEE LTSC Computer Managed Instruction Working Group, 2004. Draft Standard for Learning Technology - Data Model for Content Object Communication, IEEE P1484.11.1. [3] IEEE LTSC, Learning Object Metadata Working Group, 2002. Draft Standard for Learning Object Metadata - IEEE P1484.12.1. [4] Taponecco F. and Alexa, M., 2003, Piecewise circular approximation of spirals and polar polynomials, WSCG 2003, International Conference in Central Europe on Computer Graphics, Pilsen, Czech Republic, pp 133-140.

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Forschungsaktivitäten

2.6

Geometric Computing in Computergrafik auf der Basis von Geometrischer Algebra am Beispiel der Inversen Kinematik eines Roboterarms (Dietmar Hildenbrand)

Abstract

Die geometrischen Basiselemente in 5D

Why should we use Geometric Algebra in Computer Graphics ? Currently we use a lot of mathematical systems in Computer Graphics

Die geometrischen Basiselemente der konformalen Geometrischen Algebra sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst.

• • •

Projective Geometry for transformations Quaternions for rotations …

Abbildung 2

Zu den 3 bekannten räumlichen Basisvektoren e0, e1, e3 kommen zwei hinzu, die – den 3D Ursprung e0 – den Punkt im Unendlichen repräsentieren.

Abbildung 1

With the help of Geometric Computing based on Conformal Geometric Algebra we are able to unify all these systems.

Beispielsweise werden Kugeln und Kreise ganz einfach als algebraische Objekte repräsentiert.

In the below Inverse Kinematics example we will see that we can develop algorithms in a geometrically very intuitive way using easy calculations with basic geometric entities like spheres and circles.

Um einen Kreis zu repräsentieren, muss man lediglich zwei Kugeln miteinander schneiden, was eine einfache algebraische Operation ist. Alternativ kann man auch 3 Punkte so miteinander kombinieren, dass der Kreis mit Hilfe dieser drei Punkte festgelegt wird.

Überblick In der Computergrafik werden neben der standardmäßig genutzten Vektoralgebra beispielsweise • •

Quaternionen für Rotationen Projektive Geometrie für mationen

Mit diesen Basiselementen können wir die Inverse Kinematik eines Roboters berechnen, d. h. die Berechnung der Winkel der entsprechenden Gelenke, um die gewünschte Zielposition zu erreichen.

Transfor-

Die kinematische Kette eines Roboters mit 5 Freiheitsgraden (5-DOF robot )

genutzt. Ein großer Vorteil der Geometrischen Algebra ist, dass sie eine ganze Reihe von mathematischen Systemen in sich vereinigt.

Der einfache Roboter der folgenden Abbildung besteht aus 3 Gelenken und einem Greifer mit insgesamt 5 Freiheitsgraden (DOF, degrees of freedom ).

Wir konzentrieren uns im folgende Beispiel auf die 5D konformale Geometrische Algebra.

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Abbildung 3

Die Positionen der 3 Gelenke werden mit p0, p1 und p2 bezeichnet. Die 5 Freiheitsgrade entsprechen 5 Gelenkwinkeln, um den Roboter zu drehen, in einer zum Boden senkrechten Ebene Pi1 zu bewegen und um den Greifer zu drehen.

Wir wissen, dass dieser Punkt auf zwei Kugeln ( um die Punkte p0 und p2 ) und der Ebene Pi1 liegt. Wir müssen deshalb den Schnitt dieser 3 Objekte berechnen und von dem resultierenden Punktpaar einen geeigneten Punkt auswählen. Die Kugeln werden hierbei mit Hilfe ihres Mittelpunkts und ihrer Radien definiert. Die entsprechende Formel kann der Tabelle von Abbildung 2 entnommen werden. Der Schnitt der drei geometrischen Objekte lässt sich sehr einfach durch das äußere Produkt, ein grundlegendes Produkt der Geometrischen Algebra, dieser Objekte berechnen. Details hierzu kann man Tutorialscript [10] finden.

im

Eurographics

Die Inverse Kinematik eines Roboters mit 5 Freiheitsgraden Prinzipiell ist für die Inverse Kinematik die Aufgabe zu erledigen, die Gelenkwinkel so einzustellen, dass ein vorgegebener Zielpunkt und eine gewünschte Greifer-Orientierung erreicht wird.

Abbildung 6

Abbildung 4

In diesem Beispiel nehmen wir die Greifebene als parallel zum Boden an. Sie wird beschrieben mit Hilfe ihres Normalenvektors und der Distanz zum Ursprung ( siehe entsprechende Formel aus der Tabelle von Abbildung 2 ). Unsere Aufgabe ist nun, zunächst die 3 Punkte p0, p1 und p2 zu berechnen, um ausgehend davon die 5 Winkel zu berechnen. In einem Schritt des Algorithmus zur Inversen Kinematik wird beispielsweise der Punkt p1 in Abhängigkeit von den Punkten p0 und p2 berechnet.

Es veranschaulicht das 5D konformale Modell, führt in die mathematischen Grundlagen der Geometrischen Algebra ein, zeigt als ein Anwendungsbeispiel die Grundlagen von Transformationen und Bewegungen für Computeranimationen und geht auf die Implementierung und die Performance von Geometrischer Algebra ein. Ausblick Im Beispiel der Inversen Kinematik kann man die Vorteile der Geometrischen Algebra als einer geometrisch intuitiven Methode erkennen. Speziell auf dem Gebiet der Dynamik sind von der Geometrischen Algebra weitere Vorteile zu erwarten, da sich Bewegungen und Parameter wie Energie, Kräfte etc. in einer einfachen, die rotationellen und translatorischen TeilKomponenten vereinigenden Form beschreiben lassen. Wir erhoffen uns dabei weitere Vorteile bei der Inversen Kinematik durch Optimierungsansätze wie Bewegung mit minimaler Energie. Literaturnachweis [1] Perwass C. , CLU Library, A C++ Library for Clifford Algebra, available at

Abbildung 5

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Forschungsaktivitäten http://www.perwass.de/cbup/clu.html, CognitiveSystems Group, University Kiel, 2002 [2] Dorst L. , Mann S. and Bouma Tim , GABLE: A Matlab Tutorial for Geometric Algebra, available at http://carol.wins.uva.nl/~leo/GABLE/ [3] Sommer G., editor. Geometric Computing with Clifford Algebra. Springer Verlag Heidelberg, 2001 [4] H. Li, D. Hestenes and A. Rockwood. Generalized homogeneous coordinates for computational geometry, in [3] pages 27-52 [5] Dorst L. , Mann S. , Geometric Algebra: A Compuational Framework for Geometrical Applications, IEEE Computer Graphics May/June and July August 2002 [6] Christian Perwass and Dietmar Hildenbrand, Aspects of Geometric Algebra in Euclidean, Projective and Conformal Space, An Introductory Tutorial, September 2003, Download http://www.informatik.uni-kiel.de/reports/2003/2003\_tr10.pdf [7] Daniel Fontijne and Leo Dorst, Modeling 3D Euclidean Geometry, IEEE Computer Graphics and Applications, March/April 2003 [8] Naeve and Rockwood, Geometric Algebra Siggraph 2001 course 53 [9] Leo Dorst, Chris Doran, Joan Lasenby, editors. Applications of Geometric Algebra in Computer Science and Engineering. Birkhaeuser, [10] D. Hildenbrand, Daniel Fontijne, Christian Perwass, Leo Dorst Geometric Algebra and its Application to Computer Graphics Tutorial Eurographics Grenoble 2004

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Forschungsaktivitäten

2.7

Simulation von Geschäftsprozessen (Sabine Hueber-Bernardi)

Abstract

auf eine Menge von Einzelfällen anwendbar.

Aim of the project “VAH” (Virtuelles Autohaus) is to make an e-Learning platform available for trainers and trainees from the automotive sector. The portal establishes a new learning and communication form in the Internet, which involves people in manipulating objects to gain knowledge or even to communicate to each other and exchange experiences. This is realized by the simulation of business processes within an isometric virtual environment with 3-dimensional character in conjunction with multi user functionality. A long-term goal is to create a generic platform which can be transferred to other divisions. Therefore it is necessary to design an abstract concept to be used with different kinds of processes and environments.

Abbildung 1: Abstrahierte Darstellung des Prozesses „Service“ auf der Abteilungs-Ebene des Virtuellen Autohauses.

Aufgabenstellung Um vielfältige unstrukturierte Informationen, die in einem Unternehmen zur Verfügung stehen, in explizites Wissen umzusetzen bedient sich „VAH“ einer visuellen isometrischen Modellierung mit dreidimensionalem Charakter. Die grafische Umgebung sowie die darin zu verrichtenden Tätigkeiten werden zu „Trägern“ des zu vermittelnden Wissens. Einer stimmigen visuellen Umsetzung muss daher ein inhaltliches sowie ein funktionales Konzept vorangehen. Im besonderen Falle von „VAH“ liegt die Herausforderung darin, dass nicht ein Konzept für ein spezielles Autohaus gefunden werden, sondern dieses repräsentativ für eine Menge von Autohäusern stehen soll. Gewisse Funktionalitäten sind in allen Unternehmen ähnlich und können daher in abstrahierter Form dargestellt werden, so dass sie unterschiedliche spezifische Ausprägungen abdecken, ohne dabei ihre Gültigkeit zu verlieren. Um eine Abstraktion von Einzelfällen vorzunehmen ist es nötig, eine Unternehmensontologie zu erstellen, deren semantisches Bezugssystem die Kopplung von räumlicher, funktionaler und prozessualer Information ist. Elementar für die Unterscheidung von Wissen ist die Erfassung der wesentlichen Eigenschaften einer Klasse von "Gegenständen". Durch Formalisierung und Abstraktion unternehmensspezifischer Inhalte entsteht eine einfach zu überschauende Prozess-Struktur, die - in Form von "Musterprozessen" dargestellt - Möglichkeiten für vielfältige Variationen bietet. Wissen ist damit

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Abbildung 2: Abstrahierte Darstellung des Prozesses „Service“ auf der Funktionsbereichs-Ebene des Virtuellen Autohauses.

Abbildung 3: Isometrische Darstellung eines Funktionsbereichs in der dritten Ebene (WBT-Ebene). Die User erhalten einen personalisierten Avatar der im virtuellen Raum interagiert.

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Forschungsaktivitäten

Abbildung 4: Baumstruktur der Prozesshierarchie. Der abstrahierte Musterprozess ist inhaltliche Vorlage und Grundgerüst für den geplanten Prozess-Editor. Zusätzlich zur Anpassung an subjektive Bedürfnisse einzelner Unternehmen findet in VAH Prozess-Optimierung auf spielerische Art und Weise statt.

Stufenmodell Aufgrund der großen Informationsfülle müssen Wege gefunden werden, die undifferenzierte prozessuale Information so zu strukturieren und zu vereinfachen, dass im Rahmen der Usability größtmögliche Überschaubarkeit erreicht wird. Dies wird durch Unterscheidung der Prozessinformation in „übergreifende“ und „spezifische“ erreicht. Ergebnis ist ein „StufenModell“ das räumliche sowie prozessuale Information kombiniert und in unterschiedlichen Abstraktionsstufen darstellt. Bei der Umsetzung wird versucht, einen Mittelweg zwischen Übersichtlichkeit und Immersion sowie Struktur und Flexibilität zu erreichen. Immersion soll insbesondere auf der dritten Ebene (WBTEbene) gegeben sein, während die beiden oberen Eben Übersichtscharakter besitzen und den User informativ in die virtuelle Welt hineinführen. Die visuelle Darstellung auf den beiden oberen Ebenen gleicht einer digitalen Landkarte mit Zoomfunktion und hat den Zweck, Orientierung innerhalb des vielfältigen Informationsangebots zu verschaffen. Wer z.B. von Hamburg nach München fahren will, plant seine Route anhand von großen Städten, die auf seinem Weg liegen. Raststätten, an denen er später anhalten wird, um etwas zu essen interessieren ihn zunächst nicht. In VAH sind Prozess-Schritte an den Ort gebunden, an dem sie stattfinden. Der Prozess selbst gleicht der Autobahn, die benutzt wird um von Hamburg nach München zu gelangen. Durch den Vergleich unterschiedlicher Prozesse und die anschließend gezielte topologische Auswahl der tatsächlich gesuchten Information wird eine sinnvolle Navigation durch das Autohaus ermöglicht. Im 3-Stufen Modell am Beispiel der Warenbestellung (Siehe Abbildung 4) sind die beiden oberen Ebenen allgemein gehalten und so abstrakt bezeichnet, dass sie keiner Änderung

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bedürfen. Auf der dritten Ebene steht eine Datenbank bereit die gewährleistet, dass unterschiedliche Waren bestellt werden können. Nur auf dieser Ebene ist Interaktion möglich und nur hier wirkt die Autohaus-Darstellung „räumlich“, was Realitätsnähe bewirkt. Auch wenn auf der Route von Hamburg nach München unterschiedliche Dinge erlebt werden, so ändert sich die Strecke an sich nicht. Analog hierzu ändert sich der abstrahierte Vorgang der Warenbestellung als solcher ebenfalls nicht, selbst wenn unterschiedliche Waren bestellt werden. Variationsmodule Ein weiterer Vorteil der hierarchischabstrahierten Struktur ist deren Modulcharakter. Sollte der Fahrer die Route von Hamburg nach München ändern wollen, weil ein anderer Weg vielleicht kürzer oder schneller ist, so ist in VAH ein Editor denkbar, der dies ermöglicht. Im Prozessverlauf des Moduls „Warenbestellung“, lässt sich am Beispiel des Musterprozesses sehr leicht ein neues Modul bauen und einsetzen, ohne dabei den gesamten Prozess ändern zu müssen. Einzelne „Prozess-Bäume“ können nicht nur ausgetauscht, sondern auch an anderer Stelle wiederverwendet werden. Relevant ist nicht, welche xml-Daten innerhalb des Moduls abgelegt sind sondern nur, ob „Eingangssequenz“ und „Ausgangssequenz“ in das Prozessgefüge passen. Das generische Modell erreicht damit größtmögliche Flexibilität und behält dennoch seinen strukturellen Rahmen.

Abbildung 5: Einbau eines neuen Variationsmoduls (Schematische Darstellung)

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2.8

E-Science: Visuelle Programmierung für Grid Computing (Christoph Jung)

Abstract In the Interactive Graphics Systems Group (GRIS) several tasks have been solved in the last year. Beside some maintenance work concerning the prototype of a visual programming environment for distributed computing, an accompanying information and demonstration platform has been created with information about introductive literature about grid computing, technical documentation as well as components to provide demonstration functionality. Following activities will focus in 2005 on the enhancement of the prototype with special regard to usability aspects.

wissenschaftlichen Bereich zunehmend ebenfalls Einzug in die Unternehmen hält. Neben Informationen für die zukünfftige Entwicklungsarbeit an dem Editor, wie z.B. Installationsanleitungen und technische internen Dokumenten, sind eine Vielzahl von ergänzenden Informationen (Literatur, Projekte, Unternehmen, Anwendungsgebiete) zum Gebiet Grid Computing aufgenommen worden, welche Studenten bzw. Hilfswissenschaftlern einen leichten Einstieg in das komplexe Thema – sowohl auf technischer als auch wirtschaftlicher und politischer Ebene bieten.

Durchgeführte Arbeiten Nachdem im vorangegangenem Jahr der Prototyp eines Editors zur visuellen Programmierung im Bereich Grid Computing erstellt worden war [1], lag der Fokus nun auf der Erstellung einer begleitenden Informationsund Demonstrationsplattform für den Java-basierten sog. Grid Job Builder.

Abbildung 2: Selektion von Grid-Ressourcen

Abbildung 1: Begleitseite des visuellen Editors

Zur Realisierung wurde die bei Projekten im Open-Source-Bereich beliebte und bewährte MAVEN-Technologie verwendet, welche eine Aktualisierung des Inhalts mit vertretbarem Aufwand ermöglicht und sich zugleich leicht erweitern lässt. Neben der Einbettung von Komponenten zur Realisierung einer möglichst flexiblen Demonstrationsmöglichkeit, dient das Portal zugleich Anschauungszwecken bzgl. des. u.a. durch Aktivitäten im Bereich e-Science national [2] und international [6] an Bedeutung gewinnenden Grid Computing, welches nach Jahren der fast ausschließlichen Verwendung im

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Die erstellte visuelle Programmierumgebung und der von uns gewählte Ansatz, den Daten- und Kontrollfluss eines Grid-Jobs mittels eines PetriNetzes [3] zu modellieren, haben sich bislang bewährt. Im Vergleich zu alternativen Ansätzen im Bereich des Grid Computings ist diese Lösung flexibler, da sie eine lose Koppelung der Ressourcen ermöglicht und Schleifen (loops) beschreiben kann, welche bei bestehenden Systemen - i.d.R Verwendung von Directed Acyclic Graphs (DAGs) – nicht realisierbar ist. Die Komplexität eines Computing Grids wird durch eine Abstrahierung weitgehend vor dem Benutzer verborgen, Abbildung 2 zeigt, vereinfacht, wie die Ressourcen für den Benutzer aufbereitet werden und nach erfolgter Auswahl und Verwendung durch den Benutzer der resultierende Grid Job, d.h. der zur Problemlösung im Grid benötigte Daten- bzw. Kontrollfluss entsteht [4].

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Forschungsaktivitäten Die Ressourcen werden zuvor in der Benutzeroberfläche informativ aufbereitet präsentiert und können mittels Drag-and-Drop in eine Zeichenfläche gezogen und miteinander verknüpft werden (Abbildung 3). Aus Benutzersicht überflüssige technische Details werden vor dem Anwender verborgen.

Ausblick Nach der Fokussierung auf die begleitende Informations- und Demonstrationsplattform, dient diese nun als Grundlage für die Wiederaufnahme der Arbeit an dem vorliegenden Prototypen. Interessante Perspektiven bzgl. möglicher Funktionalitätserweiterungen ergeben sich u.a. durch die aktuellen Entwicklungen im Bereich der sog. Knowledge- bzw. Information Grids und der verstärkten Verwendung multimedialer Daten und Dienste [5]. Literaturnachweis [1] C. Jung, S. Noll, M. Einhoff, N. Schiffner, "Grid Job Builder - A Workflow Editor for Computing Grids", Proceedings of ITCC Conferences, Las Vegas, USA, 2004.

Abbildung 3: Erzeugung eines Grid-Jobs

[2] D-Grid, www.d-grid.de

Eine weitere Verbesserung fand im Bereich der Installation statt. Es wurde zusätzlich eine DemoCD erstellt, welche eine leichte Installation unter Windows und Linux ermöglicht und alle benötigten Dateien und Informationen bereits enthält. Ein herkömmlicher Web-Browser mit aktiviertem Javascript reicht aus, um mit der vorliegenden Schritt-für-Schritt-Anleitung ein Demo-System ohne weitere Kenntnisse aufzusetzen.

[3] Petri, C.A., Kommunikation mit Automaten. Ph.D. dissertation, Institut für Instrumentelle Mathematik, Bonn, 1962.

Die auf der CD enthaltenen Beispiele von Grid Jobs veranschaulichen die zugrundeliegende Technik und enthalten u.a. einen komplexen wissenschaftlichen Grid Job wie er in Abbildung 4 dargestellt ist.

[5] Harmer, T.J., Donachy, P., Perrott, E.H. et al: "GridCast - Using the Grid in Broadcast Infrastructures", Proceedings of UK e-Science All Hands Meeting 2003 (AHM03), 2-4th Sep 2003.

[4] C. Jung, E. Herdt, S. Noll, "The Grid Job Builder - Visual Modelling of Grid Jobs using Petri nets", Journal of Digital Information Management (JDIM), Vol. 2, No. 2, 2004, pp. 61-66 (Chennai, Indien).

[6] Worldwide University (WUN) Grid, wungrid.org/

Abbildung 4: Workflow mit Daten- und Kontrollfluss

Als Ergebnis liefert dieser die notwendigen Daten für eine Animation für die Prognose einer Schadstoffausbreitung.

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2.9

Sichere Videokommunikation (Urs Krafzig)

Abstract Telecommunication has become an essential part of modern lifestyle. Especially video communication solutions have evolved rapidly in the last years. The acceptance of video communication systems is high because of attractive financial savings; for example by using video communication instead of expensive travels. Enterprises that are using video communication systems ask for secure data transmission and communication in order to use those systems also for confidential issues like contract negotiations, deliberations, and customer communication. Thus new concepts for video conferencing systems have to be developed that support a variety of security mechanisms. Einleitung Die Etablierung von erschwinglichen Breitbandanschlüssen im privaten und kommerziellen Bereich bewirkt eine große Nachfrage nach hoch-qualitativen Teleconferencing- und Live-Streaming-Lösungen. Effektive Nutzung der Arbeitszeit erfordert schnelle Wege in der innerbetrieblichen und betriebsübergreifenden Kooperation; zeit- und kostenaufwendige Geschäftsreisen und Meetings müssen reduziert werden. Videokommunikationslösungen liefern einen wesentlichen Beitrag zur Kostenreduktion, Verbesserung und Aufrechterhaltung von Geschäftsbeziehungen und Kooperationen jedweder Art. Steigende Anforderungen in der innerbetrieblichen Informationslogistik, Information-On-Demand und innerbetriebliche Knowledge-Management-Systeme erfordern zunehmend hochqualitative Kommunikationslösungen. Bei der Datenübertragung ist heute Sicherheit ein unverzichtbares Kriterium. Eine Hauptforderung von Unternehmen ist daher ein ausgereiftes Sicherheitskonzept, das nicht nur die Daten gegenüber Diebstahl bzw. Spionage schützt, sondern zusätzlich eine flexible Handhabung gewährleistet. Informationen und Daten aller Art, die zwischen Kooperationspartnern über unsichere Netzwerke wie das Internet

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ausgetauscht werden, erfordern also eine sichere Datenübertragung. Diese Forderung gilt im Besonderen auch für Videokommunikationslösungen, da oft vertrauliche Gespräche wie z.B. bei Meetings, Verkaufsgespräche, Verhandlungen, etc. über Audio/Video geführt werden. Ein Videokommunikationssystem, welches flexibel an das jeweilige Nutzungsumfeld anpassbar bzw. erweiterbar ist, kann durch einen modularen Aufbau realisiert werden. Hierzu eignet sich ein Plugin-Konzept, das die Ankopplung zusätzlicher Dienste wie z.B. Terminkalender, Anrufbeantworter, Application Sharing, etc. ermöglicht. Alle diese zusätzlichen Dienste erfordern den Austausch zusätzlicher Nutzdaten zwischen den Kommunikationspartnern, die ebenfalls Verschlüsselt werden müssen. Das hier vorgestellte Videokommunikationssystem communitrust bietet sicheren Kommunikation und Datentransfer über Netzwerkgrenzen hinweg und erfüllt so die oben genannten Anforderungen. Architektur des Basissystems Das Basissystem der Videokonferenzlösung besteht aus drei Komponenten: Consumer Client, Homeserver und Gatekeeper. Durch diese drei Komponenten kann eine sichere Verbindung bei einer Videokommunikation sichergestellt werden. Das communitrust Videokommunikationssystem verschlüsselt sämtliche Daten, die zwischen den Kommunikationspartnern ausgetauscht werden. Der schematische Aufbau des Basissystems ist in Abbildung 1 dargestellt. Consumer Client Die Software des Consumer Client ist bei den Nutzern installiert und stellt den jeweiligen Endpunkt der Verbindung zwischen den Kommunikationspartnern dar. Sämtliche Verbindungseinstellungen können auf dem Consumer Client vorgenommen werden. In Tabelle 1 sind die wichtigsten Verbindungsparameter des Consumer Client aufgeführt.

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Abbildung 1: Schematischer Aufbau des Basissystems

Der modulare Aufbau der Software gewährleistet eine Trennung zwischen der graphischen Benutzeroberfläche (GUI) und der Applikationslogik. Somit kann mit wesentlich geringerem Aufwand die graphische Benutzeroberfläche angepasst oder ausgetauscht werden. Eine vom Nutzer konfigurierbare persönliche Liste von möglichen Kommunikationspartnern, die "Buddylist", enthält die für einen Verbindungsaufbau notwendigen Kontaktdaten. Diese Komponente wird ständig mit Daten vom Homeserver aktualisiert und ermöglicht auf einfache Weise einen schnellen Verbindungsaufbau zu einem bestimmten Kommunikationspartner. Der communitrust Client unterstützt eine Reihe von verschiedenen Mechanismen, die eine sichere, bidirektionale Kommunikation über Firewalls hinweg ermöglichen. Neben der Unterstützung von "Port-Forwarding" und "HTTPProxy" integriert communitrust auch eine eigene Komponente, den Gatekeeper, welcher eine SOCKS basierte Lösung realisiert. Homeserver Jeder Verbindungsaufbau zu einem Kommunikationspartner wird von dem Homeserver vermittelt. Auf dem Homeserver befindet sich eine Datenbank, die sämtliche Daten für User Administration, Verbindungsaufbau, Session Management und Verbindungsabbau enthält. Für das Billing wird die Erfassung von Nutzungsund

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Abrechnungsdaten für kostenpflichtige Dienste auf dem Homeserver zusätzlich mitprotokolliert. Zusätzlich enthält der Homeserver eine Telefonbuch-Funktionalität: Jeder communitrust Client Nutzer muss sich zunächst registrieren und wird dadurch auf dem Homeserver in die Datenbank eingetragen. Eine Suchfunktion unterstützt die Nutzer bei der Suche nach bestimmten Personen. Dabei sind alle Daten, die zwischen Homeserver und Consumer Client ausgetauscht werden, durch Verschlüsselung gesichert. Gatekeeper - Proxy Firewall Unterstützung Für jedes Firmennetzwerk und auch für viele Privatpersonen ist es heute unumgänglich, ihre Rechnerinfrastruktur gegen Angriffe von außen durch eine Firewall zu sichern. Der Nachteil dieser Abschottung ist ein erhöhter Aufwand beim Verbindungsaufbau einer Videokonferenz, da explizit der bidirektionale Datenaustausch durch die Firewall erlaubt werden muss. Der Gatekeeper von communitrust ist eine Socksbasierte Proxy-Lösung, welche genau diese Problematik adressiert und die Kommunikation zwischen communitrust Clients über nahezu jede Netzwerkgrenze hinweg sicherstellt. Durch den Einsatz dieser Socks-basierten ProxyLösung in Verbindung mit dem communitrust Homeserver, können sehr leicht und effizient Sicherheitsrichtlinien des Unternehmens auf das communitrust System übertragen werden. Somit ist gewährleistet, dass nur befugte Personen im

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Forschungsaktivitäten Unternehmen Verbindungen zu Rechnern außerhalb des Netzwerks herstellen bzw. von solchen Rechnern entgegennehmen können.

Gleichzeitig können damit NAT und kaskadierte Firewalls einfach und sicher überwunden werden.

Tabelle 1: Die wichtigsten Verbindungseinstellungen des Consumer Client

Synchronisation des Verzeichnisdiensten

Homeservers

mit

In den meisten Firmennetzwerken werden Verzeichnisdienste eingesetzt, wobei der LDAP Verzeichnisdienst ein prominentes Beispiel ist. Mit diesen Verzeichnisdiensten werden Benutzerdaten wie z.B. Adressen, Email, Login, Zertifikate, Abteilungszugehörigkeit, Position, etc. der Firmenangehörigen gespeichert. Diese Daten können über das Netzwerk von Applikationen abgerufen werden, sofern die nötigen Berechtigungen vorhanden sind. Eine häufige Anwendung ist beispielsweise das Abrufen der Emailadresse einer bestimmten Person durch die Angabe ihres Namens. Einige dieser Informationen sind auch für den communitrust Homeserver relevant. Um einen konsistenten Datenbestand innerhalb des Firmennetzwerkes zu erhalten, werden die Daten auf dem Homeserver mit dem jeweiligen Verzeichnisdienst zu synchronisieren. Hierfür bietet communitrust ein spezielles Modul. Ausblick Ein zukünftiges Funktionsmodul unterstützt zusätzlich Fern-Demonstrationen oder geführte Fernpräsentationen. Eine Videodemonstration kann live oder auch vorher aufgezeichnet sein und wird durch die enge Verbindung von Videokommunikation, Shared-Whiteboard und Application- Sharing erreicht. Ziel ist eine optimale, videokommunikationsgestützte Demonstration, bei der sich Vorführer und Beobachter an verschiedenen Orten befinden. Ein Ablaufplan

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(Storyboard) regelt die verschiedenen Schritte der Demonstration oder Präsentation. Wahlweise kann auch eine automatische Protokollierung der Demonstration erfolgen, bei der z.B. auch die Zwischenfragen des Beobachters gespeichert werden. Literaturnachweis [1] Köhler, Klaus; Functional Desciption of SSL/TLS Protocol Family; Fachhochschule München; Fachbereich 07 SS 2003 [2] Gollapudi, Sreenivas; A Multithreaded Client-Server Architecture for Distributed Multimedia Systems; Thesis; Department of Computer Science; University of New York at Buffalo; 2000 [3] Rejaie, Reza; et al.; RAP: An End-to-end Rate-based Congestion Control Mechanism for Realtime Streams in the Internet; pp.1337-1345; 1999 [4] Landsiedel, Olaf; Anonymous Internet Services via Overlay Routing, In Proceedings of "IEEE InfoCom 2005 Student Workshop", Miami, March 2005 [5] Balk, A.; et al.; Adaptive Video Streaming: Pre-encoded MPEG-4 with Bandwidth Scaling; Network Research Laboratory, UCLA, Los Angeles, CA 90024 USA; 2003 [6] Wiegand, Thomas; et al.; Affine Multipicture Motion-Compensated Prediction; IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, Vol. 15, No 2; Feb. 2005

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2.10 Aktivitäten in der Normung zu eLearning (Dr. Rolf Lindner)

Abstract This short report reflects the standardization activies, Rolf Lindner is involved in. While in the ISO/IEC SC36 "Information Technology for Learning, Education, and Training" the first part "General Approach" of the standard ISO/IEC 19796 "Quality Management, Assurance, and Metrics" has been effectively finished, the work on a "Descriptive Framework for Learning, Education, and Training" has been suspended due to lack of resources in this committee. In the IEEE LTSC WG11 "Computer Managed Instruction", Rolf Lindner is actively involved in the "Content Communication" Standards IEEE 1484.11.x. At the moment, the communication data model (IEEE 1484.11.1) and the ECMAScript API (IEEE 1484.11.2) are approved Standards while the XML Binding (IEEE 1484.11.3) is in the ballot process. The next plans in this group apply to a general model for learning resource aggregation, trying to achieve interoperability among diverse approaches. Durchgeführte Arbeiten Die Normungsaktivitäten zur Unterstützung des Lernens und der Ausbildung (LA) durch Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT, kombiniert IKT-LA) verlaufen in verschiedenen Gremien sehr unterschiedlich. Im ISO/IEC-Bereich beim "Joint Technical Committee 1" (JTC1) sind die meisten Normungsprojekte ins Stocken geraten. Einige Vorhaben wurden bereits ausgesetzt oder mussten eingestellt werden. Lediglich eines der Projekte, der erste Teil "General Approach" zur mehrteiligen Norm ISO/IEC 19796 "Quality Management, Assurance, and Metrics", hat seinen Weg erfolgreich durch die Reihe der Stadien vom ersten Arbeitspapier bis zum finalen Normendokument durchlaufen und wird im Jahr 2005 als Norm erwartet. Diese Norm weist die für den Lebenszyklus von Produkten und Dienstleistungen relevanten Prozesse im Anwendungsfeld IKT-LA in einem harmonisierenden Modell aus und ist damit die erste Voraussetzung für deren vergleichbare Beschreibung und Spezifikation. In diesem Projekt geht es mit detaillierteren Teilen weiter, die das Rüstzeug zur genauen Spezifikation und zugleich zur qualitätsrelevanten Beschreibung von Produkten und Dienstleistungen im Anwendungsfeld IKT-LA

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liefern werden. Zugleich wird es möglich sein, auch die Anforderungen der Anwendungen dieser Produkte und Dienstleistungen zu spezifizieren, da jede Qualitätsbeurteilung letztlich eine Eignungsaussage zu bestimmten Anwendungsklassen darstellt. Eine Anleitung zur Verwendung dieser Normen mit reichhaltigen Verweisen auf Anwendungsbeispiele wird hier eingeschlossen. Neben diesem erfolgreichen Normungsvorhaben verlaufen leider die meisten Projekte im Gremium SC36 nicht geradlinig, sondern leiden unter unzureichender Qualität der Beiträge oder mangelndem Willen der beteiligten nationalen Vertretungen, einen Kompromiss zwischen dem Erreichen der Maximalvorstellungen und dem Scheitern des Vorhabens zu finden. Der unzureichende Kompromisswille einiger nationaler Vertretungen hat auch das von GRIS vorbereitete Vorhaben zu Fall gebracht, mit einem beschreibenden Rahmenwerk die Orientierung im komplexen Feld der Unterstützung von Lern- und Ausbildungsvorgängen durch Informations- und Kommunikationstechnologie zu erleichtern. Bei dieser Ablehnung bezogen sich die Argumente auf Dokumente, die überhaupt nicht zur Diskussion standen, und wurden Stimmen abgegeben, ohne dass den Abstimmenden bewusst war, worüber abgestimmt wurde. Der Umstand, dass zunehmend Arbeit für die aufwendige Kommentierung mangelhafter Dokumente erforderlich wird, hat zudem die Arbeitskraft der meisten nationalen Vertretungen an ihre Grenze gebracht. Leider führt dies auch dazu, dass unzureichende Dokumente mitunter und konstruktiv gemeint kritiklos akzeptiert werden und so in ein Stadium gelangen, in dem der Aufwand für die erforderlichen umfangreichen Korrekturen noch größer wird. In diesen kritischen Bereich sind die Dokumente zum "Kollaborativen Lernen" geraten. In der jüngsten Vergangenheit wurden Dokumente aus diesem Bereich nach massiver Kritik vollständig zurückgezogen und dann neu konzipiert, ohne dabei die breitere Akzeptanz anzustreben und leider auch ohne Qualitätsgewinn. Gleichzeitig wird versucht (und dabei helfen die kritiklosen Unterstützungen mit), diese Papiere in ihrem Status voranzutreiben, um damit die Einstellung des Projektes wegen mangelndem Fortschritt zu vermeiden. Dieser Weg führt leider in eine Sackgasse.

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Forschungsaktivitäten Nicht viel besser sieht es in den Bereichen der Fachterminologie, der maschinengeeigneten Lernerinformation, der Lernsystemorganisation und der Berücksichtigung der menschlichen Vielfalt aus. Dass darüber auch die Selbstdarstellung des Gremiums SC36 schwierig wird, versteht sich von selbst. Bei der Harmonisierung einer Fachterminologie wird leider ein Lexikon-Ansatz nach dem Motto "welche Begriffe gibt es denn und was bedeuten sie" beschritten, statt sich auf diejenigen Begriffe zu beschränken, die in den entstehenden Normen benötigt werden, um sie klar verständlich und vor allem eindeutig zu machen. Der Lexikon-Ansatz führt geradlinig zur Aufnahme von Modebegriffen, die nicht einheitlich verwendet werden, für die kaum Einigung zu erzielen ist, und die sich zudem in ständigem modischem Wandel befinden. Hier wird Arbeitszeit der nationalen Vertretungen verschwendet. Im Zusammenhang mit maschinengeeigneter Lernerinformation geht es darum, den Lern- und Ausbildungssystemen die Information über ihre Nutzer zur Verfügung zu stellen, damit sie die Nutzer individuell und bedarfsgerecht unterstützen können. In SC36 kämpft hier ein Ansatz aus dem Software-Entwurf (formal konsistent, aber ohne wesentliche Inhalte) gegen einen Ansatz aus der Anwendungspraxis (mit leider fast ausschließlich nur menschenverständlichen Datenformaten). Auch hier ist bisher keine Annäherung der Standpunkte zu erkennen. Die ursprünglichen Pläne zur Lernsystemorganisation sind wegen Mangel an Aktivität bereits fallen gelassen worden. Übriggeblieben sind Vorhaben zur Übernahme von Spezifikationen aus anderen Initiativen (z.B. der Beschreibung von Nutzungsrechten für Lernmaterialien) sowie Pläne zur Erläuterung, wie Normenprofile gehandhabt werden (damit wurde zugleich eine weitere Arbeitsgruppe faktisch aufgelöst, die sich mit diesem Thema befassen sollte, jedoch nicht voran kam). In der Arbeitsgruppe zur Lernsystemorganisation ist auch das Normungsvorhaben zu LernressourcenMetadaten angesiedelt, das leider ebenfalls kaum Fortschritte erkennen lässt. Die Berücksichtigung der "menschlichen Faktoren" bei der Erarbeitung von Normen bekommt verständlicherweise keine große Bedeutung, wenn bei der Erarbeitung von Normen kaum Fortschritte zu erkennen sind. Die desolate Situation von SC36 hat zu Beginn des Jahres 2005 zur Gründung strategischer Adhoc-Gruppen geführt, die Vorschläge erarbeiten sollen, wie die vielen Probleme überwunden

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werden können. Dies erfordert bei knappen personellen Ressourcen zusätzlichen Aufwand, ist jedoch dringend erforderlich. Erfreulicher als in ISO/IEC SC36 sieht es glücklicherweise im IEEE LTSC aus. Hier werden zwar im Gegensatz zu SC36 die Normungsziele weitgehend auf Praktiken ausgerichtet, die bereits seit etlichen Jahren breit verwendet werden und deshalb nicht auf dem Stand der heutigen Möglichkeiten sind; trotzdem sind hier auch vorsichtige Fortschritte zu verzeichnen. Die Ergebnisse dieser Normungsinitiative (und weiterer Initiativen, die in guter Kooperation mit dem IEEE LTSC stehen) werden im Anwendungsprofil SCORM sichtbar und wirksam. Wenn auch die Erziehungswissenschaftler mit dem hier verfügbaren Rüstzeug nicht besonders glücklich sind, so ist doch zu erwarten, dass SCORM für sie die nächste Stufe auf dem Weg zur breiten Praktizierung von eLearning sein wird. Der Zwang zum wirtschaftlichen Einsatz der neuen Werkzeuge erzwingt breiteren Austausch von erarbeiteter Erfahrung und lässt keine individuellen Gesamtlösungen mehr zu, sobald wirtschaftlich arbeitende Konkurrenz auf dem Feld ist. Dies ist mit der Verbreitung von Lösungen auf der Basis von SCORM aber innerhalb weniger Jahre zu erwarten. Im SCORM-Applikationsprofil gehen die beim IEEE LTSC erarbeiteten Normen IEEE 1484.11.13 ein. An diesen Normen zum Informationsaustausch zwischen dem Lernmaterial und der Laufzeitumgebung des Lernsystems, die die technische Basis von SCORM auf der unteren technischen Ebene bilden, hat GRIS über Rolf Lindner aktiv mitgearbeitet. Da SCORM keine Norm ist, sondern eher die Harmonisierung innerhalb einer Anwendungsgemeinschaft reflektiert, bewegt sich SCORM kontinuierlich. Die weitere Beweglichkeit wird im IEEE LTSC jetzt unter dem Stichwort der Ressourcen-Aggregation ausgelotet. Es ist noch zu früh, hier von erwarteten Ergebnissen zu schreiben, aber genau der richtige Zeitpunkt, hier mitzuwirken, wie dies GRIS auch gegenwärtig über Rolf Lindner tut. Es ist zu hoffen, dass diese Aktivitäten dazu führen, die Interoperabilität zwischen unterschiedlichen Lernsystemen wesentlich zu verbessern. Hier geht es allerdings bei den Kodierungen der Expertise der Akteure in Lernumgebungen um eine wesentlich größere Vielfalt von Materialkategorien als dies bisher bei den Lernmaterialien der Fall war (die letztlich alle in einem Web-Browser lauffähig sind).

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2.11 Punktbasierte Animation von Elastischen, Plastischen und Schmelzenden Objekten (Andrew Nealen)

Abstract We present a method for modeling and animating a wide spectrum of volumetric objects, with material properties anywhere in the range from stiff elastic to highly plastic. Both the volume and the surface representation are point based, which allows arbitrarily large deviations form the original shape. In contrast to previous point based elasticity in computer graphics, our physical model is derived from continuum mechanics, which allows the specification of common material properties such as Young’s Modulus and Poisson’s Ratio. In each step, we compute the spatial derivatives of the discrete displacement field using a Moving Least Squares (MLS) procedure. From these derivatives we obtain strains, stresses and elastic forces at each simulated point. We demonstrate how to solve the equations of motion based on these forces, with both explicit and implicit integration schemes. In addition, we propose techniques for modeling and animating a point-sampled surface that dynamically adapts to deformations of the underlying volumetric model.

In jedem Zeitschritt der Simulation werden die zur Dehnungsberechnung erforderlichen partiellen Ableitungen des diskreten Verformungsfeldes unter Zuhilfenahme eines Moving Least Squares (MLS) Verfahrens berechnet, siehe Abbildung 1(a); die roten Pfeile definieren das Verformungsfeld. Um numerische Instabilitäten zu vermeiden wird das Referenzsystem starr transformiert (siehe Abbildung 1(b): T,R), wobei die korrespondierenden Punktabstände minimiert werden. Von den partiellen Ableitungen des Verformungsfeldes können Dehnungen, Spannungen und elastische Kräfte für alle Punkte gewonnen werden. Basierend auf diesen Kräften werden anschließend die Bewegungsgleichungen gelöst, sowohl mit expliziten als auch impliziten numerischen Integrationsverfahren. Um auch plastisch-fließende Objekte zu simulieren, wird das Referenzsystem pro Zeitschritt in das Verformte System hineinkopiert (siehe Abbildung 1(c)), wodurch elastisches Verhalten komplett unterdrückt wird.

Beschreibung Im Folgenden wird ein Verfahren zur realistischen Animation verschiedenster volumetrischer Objekte vorgestellt, mit Materialeigenschaften im Bereich starr-elastisch bis hin zu plastisch-fließend [Müller et. al 2004]. Sowohl das Objekt-Volumen als auch die Oberfläche sind jeweils als Punktwolke modelliert, was die plausible Simulation beliebig großer Deformationen ermöglicht. Das volumetrische Modell basiert, im Gegensatz zu existierenden punktbasierten Elastizitätsmodellen in der Computergraphik, auf der Kontinuumsmechanik, wodurch Materialeigenschaften mit intuitiven Parametern wie z.B. den Elastizitätsmodul und der Querdehnungszahl spezifiziert werden können.

Abbildung 1

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Abbildung 2

Die Oberfläche des deformierten Objekts wird mit einer dicht abgetasteten Punktfläche modelliert, die für Echtzeit-Simulationen wie eine, die Volumenelemente überspannende Haut mitgeführt werden kann, siehe Abbildung 2: Die Volumenelemente sind als Kreise, die Oberflächenelemente als Ovale dargestellt. Erfreulicherweise können hierfür die partiellen Ableitungen des Verformungsfeldes weiterverwendet werden. Für aufwändigere Schmelz-, Fließ- und Verfestigungs-Simulationen, wie z.B. in Abbildung 5, findet ein dynamisches resampling der Oberfläche statt. Hierbei werden Effekte wie z.B. topologische Veränderungen, der Verlust von Oberflächendetails bei starken Deformationen, und Kollisionen mit anderen Punktmodellen berücksichtigt, was aber derzeit nicht in Echtzeit zu realisieren ist (Abbildung 5, ein Frame der Animation benötigt ca. 8 Sek.). Abbildung 3 zeigt Effekte die in Echtzeit simuliert werden können (v.l.n.r): (1) Das Modell besteht

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Forschungsaktivitäten wie zuvor beschrieben aus Volumen-Punkten (Gelb) und Oberflächen-Punkten (Blau). Der

Volumenabtastprozess findet als Vorberechnung statt.

Abbildung 3

(2) Die Oberflächenrepräsentation ermöglicht Surfel-basiertes Rendering. (3) Eine elastische Deformation. (4) Eine plastische Deformation. (5)

Fliessen durch einen Trichter. (6) Schmelzen, mit anschließendem Erstarren: Das Modell kann aus dieser Lage wieder elastisch Deformiert werden.

Abbildung 4

Abbildung 4 zeigt ein weiteres, hochplastisches Experiment: Ein Modell wird zuerst elastisch am oberen Ende gehalten, und dann auf eine Ebene fallengelassen. Die dabei auftretenden Verformungen sind zwar sehr groß, können aber mit der hier vorgestellten Methode problemlos

simuliert werden. Ganz rechts wird das deformierte Modell wieder verfestigt, und kann von dieser neuen Ausgangslage wieder elastisch verformt werden. Auch besitzt die Oberfläche noch charakteristische Details des Originalmodells.

Abbildung 5

Aktuelle Arbeiten in diesem Bereich behandeln die Modellierung spröder Frakturflächen, Kollisionen zwischen Punktmodellen und quasistarre Objekte. Siehe hierzu auch im www http://www.pointbasedanimation.org Referenzen [Müller et. al 2004] M. Müller, R. Keiser, A. Nealen, M. Pauly, M. Gross, M. Alexa. Point Based Animation Of Elastic, Plastic and Melting Objects. ACM SIGGRAPH/Eurographics Symposium on Computer Animation 2004.

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2.12 Level of Abstraction Controller (Thomas Rieger)

Abstract We describe a multilevel controller for selection of proper behavior for 2d and 3d Avatars and Virtual Characters. We call this multilevel controller 'Level of Abstraction Controller' (LAC), as it is responsible for the managing of different levels of abstraction. In this work we define three levels of abstraction for the commands of the behavior controlling. We introduce a data structure in XML with three levels of abstraction and a database containing behavior activities with universal validity for every level of abstraction. Subsequently, we show some examples of applications. All components are implemented to achieve an independent control system for 2d and 3d Avatars and VCs. Durchgeführte Arbeiten Im vergangenem Jahr habe ich damit begonnen eine Client-Serversystem zu entwickeln, welches erlaubt, eine Vereinfachung und Standardisierung von Schnittstellen zwischen einem Avatar oder Virtuellen Charakter (VC) mit einem regelbasierten und auf XML Datenbank gestützten Serversystem anzubieten. Die Idee dahinter ist, das verschiedene Typen von VCs (2d, 3d, Emoticon) über ein und denselben Server gesteuert werden können und ihre Verhaltensdaten aus der selben Datenbank angepasst and die entsprechende Situation, beziehen können. Dazu war es nötig, eine auf mehrere Ebene (Level) basierende, Architektur zur entwickeln, welche es ermöglicht, die jeweils benötigten Daten für den entsprechenden VC auszusuchen und weiterzugeben. Ich habe mich in meiner Architektur für 3 verschiedene Level entschieden, wobei der jeweils höhere Level eine Erweiterung des unteren Levels darstellt. Dies wird in Abbildung 1 veranschaulicht. Der erste Level stellt den abstraktesten Level des Systems dar, welcher sich durch kurze und relativ unpräzise Kommandos definiert. Er dient dazu, um schnelle und einfache Anweisungen zu senden oder zu empfangen. Dies geschieht zum Beispiel bei der Steuerung eines Emoticons oder eines primitiven 2d Avatars. Die dabei benutzten Kommandos sehen folgendermaßen aus: – – – – –

Be happy Be angry Laugh Salutation ...

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Abbildung 1: Die 3 Level der Architektur

Auf dem zweiten Level wird die Kommunikation etwas präziser und es werden dadurch auch höhere Anforderungen an den jeweiligen Client gestellt. Die dabei benutzten Kommandos sehen folgendermaßen aus: – – – – –

Move left arm up Rotate head to the left Smile a little bit Close both eyes ...

Auf dem dritten Level ist die Kommunikation sehr spezifisch und sie dient zur Steuerung eines anspruchsvollen Virtuellen Charakters. – – – – –

RotateLeftHand(0.1, 0.0, 0.2); CloseRightHand(0.8); MorphFaceToAngry(0.5); MoveBodyTo(0.2, 0.0, 0.0); ...

Natürlich können auch verschiedene Clients mit verschiednen Fähigkeiten mit einander Kommunizieren. Dabei dient der Server als eine Art Konverter, welcher die Kommandos der jeweiligen Clients in die angepasste Form konvertiert. Ein Beispiel soll dies Veranschaulichen: Ein Client mit einem 3d Avatar welcher Kommandos des 3. Levels versteht und sendet unterhält sich mit einem 2d Avatar der nur auf dem ersten Level kommunizieren kann. Dabei nun jeder Client entsprechend seinen Fähigkeiten bedient

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Forschungsaktivitäten wird, werden die Kommandos vom Server in die entsprechende Form gebracht.

Abbildung 3: Handy mit 2d Client

Das Level 2 Kommando wäre in diesem Fall:

Abbildung 2: Die Systemarchitektur

Dies geschieht im Level of Abstraction Controller (LAC) (siehe Abbildung 2). Um ein Level 3 Kommando in ein Level 1 Kommando zu konvertieren, wird meist einfach nur ein Teil des Kommandos gekappt und dann weitergeleitet. Beispiel - Level 3 Kommando:

Schwieriger wird es in dem Fall, dass ein Level 1 oder ein Level 2 Kommando in einen höheren Level konvertiert werden muss. In diesem Fall werden die fehlenden Informationen durch ein Regelsystem aus einer Datenbank mit Verhaltensregeln entnommen. In dieser Datenbank befinden sich verschiedene Definitionen von einem Verhalten, in unserem Beispiel also verschiedene Arten und Intensitäten von Lachen. Der LAC sucht sich nun dem Kontext angepasst und unter Berücksichtigung vermeidbarer Wiederholungen das beste Verhalten aus der Datenbank, und gibt diese an den entsprechenden Client weiter.



Aus diesem Kommando wird durch abstrahieren (in diesem Fall durch weglassen der genauen Beschreibung des Lachens) das einfache Kommando:

Abbildung 4: PDA mit simplen 3d Client

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Forschungsaktivitäten Damit der LAC weis, um welchen Avatar es sich bei dem Client handelt, muss sich jeder Client bei dem Server mit seinen Fähigkeiten anmelden. Dies geschieht über ein Script, welches bei der ersten Registrierung des Client ausgeführt werden muss. Bei einer späteren Anmeldung muss der Client nur noch die ihm zugeteilte ID verwenden, durch die er dann eindeutig identifiziert wird. Das Anmeldescript und die Kommunikation zwischen dem Server und den Clients geschieht über XML. Für die Entwicklung wurden folgende Werkzeuge und APIs verwendet: – – – –

Java JDOM als XML-Parser Xindice als XML-Database Jakarta Commons CLI

Implementiert wurden neben dem Serversystem, welches auf einem Windowssystem läuft auch zwei plattformenabhängige Clients (da in Java implementiert). Ein 2d und ein 3d Client. Des weiteren haben wir eine Implementierung eines Simplen 3d Clients auf einem iPAQ, welcher über eine Infrarotschnittstelle an das System angekoppelt werden kann (siehe Abbildung 4). Der Server bietet folgende Schnittstellen zur Verbindung von Clients an: • • • • •

LAN / Intranet TCP / IP COM 1+ 2 RS232 COM 3 USB COM 4 USB/Infrarot

werden erste Vorbereitungen getroffen, das System als Hilfe-Assistent an ein bestehendes Programm anzudocken und einzusetzen. Referenzen [1] Alexa M., Berner U., Hellenschmidt M., Rieger T.: An animation system for user interface agents. In WSCG 2001 Conference Proceedings (2001), Skala V., (Ed.). [2] Berner U.: Optimization strategies for a scalable avatar. In Symposium on Smart Graphics (Heidelberg, Germany, 2003). [3] Braun N., Rieger T.: Group conversation within a internet tv community through a lifelike avatar. In Proceedings of Proc. of Media Futures 2001 (Florence, Italy, 2001). [4] Berner U., Rieger T.: A scalable avatar for conversational user interfaces. In Proceedings of the 7th ERCIM Workshop on ’User Interfaces for All’ (2002), pp. 350–359. [5] Cassel J., Bickmore T., Billinghurst M., Campbell L., Chang K., Vilhjlmsson H., Yan H.: Embodiment in conversational interfaces. In Conference Proceedings of ACM CHI ‘99 (1999), pp. 520–527. [6] Cassel J., Sulivan J., Prevost S., Churchill E.: Embodied conversational agents. MIT Press. Internet links: • • • • •

http://www.hanim.org, 2004 http://jakarta.apache.org http://java.sun.com http://www.jdom.org/ http://xml.apache.org/xindice

Abbildung 5: CHAT-System mit angemeldetem 3d PCClient

Ausblick Die Hauptarbeit liegt in der Erweiterung der Datenbank und der Definition neuer Verhaltensschemata. Je größer die Auswahl in der Datenbank ist, um so besser lässt sich eine Redundanz im Verhalten des Virtuellen Charakters vermeiden. Zur Zeit beinhaltet die Datenbank auch nur angaben für die Steuerung des Kopfes und der Hände, daher ist eine Erweiterung auf andere Gliedmaßen ebenfalls von nöten. Außerdem Seite 38

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Forschungsaktivitäten

2.13 Detailstufen für 3D-Gebäudemodelle (Silke Romero)

Abstract The 3D Facility Management System (3DFMS), developed at GRIS is a tool for information exploration of three-dimensional building models. A digital building model contains, depending on it’s size, not less than 50.000 parts. For visualization of these models, it is therefore necessary to present the objects with different levels of detail. Remote Objects and those far in the background need to be displayed with a lower level of detail compared to objects in the foreground. In order to produce 3D visualization of large volume models in an acceptable time frame for the user, it is necessary to use simplified structures. For this purpose the following concept was developed. Einleitung Innerhalb des Fachgebiets GRIS wurde ein Online-Werkzeug zur Informationserhebung an dreidimensionalen Gebäudemodellen im Internet (3DFMS – 3D Facility Management System) entwickelt. Ein digitales Gebäudemodell enthält je nach Größe ab 50.000 Teile, die aufgrund des jeweilig gewünschten Sachverhaltes jedoch nicht dargestellt werden brauchen. Für die Visualisierung ist es deshalb erforderlich, die Objekte in verschiedenen Detaillierungsstufen zu präsentieren und vorzuhalten. Weit entfernte und somit im Hintergrund liegende Objekte müssen mit einer weniger großen Detailschärfe dargestellt werden als im Vordergrund liegende. Nur mit entsprechend vereinfachten Strukturen ist es möglich, auch Modelle größeren Umfangs in einer für den Anwender akzeptablen Zeit zu präsentieren. Hierzu wurde folgendes Konzept erarbeitet. In Architektur-Programmen geschieht das Einund Ausblenden von Objekten über die Layersteuerung. Hier wird in der Regel pro Objektklasse ein Layer angelegt. Fenster haben ebenso einen eigenen Layer wie auch Wände oder Massevolumen. Des weiteren können Stockwerke, die vorher definiert worden sind, ein- oder ausgeschaltet werden. Einzelne Objekte müssen gewissenhaft im zugehörigen Stockwerk platziert werden, um auf diese Weise abrufbar zu werden. Diese Darstellungsnavigation funktioniert jedoch immer nur global, d.h. entweder können

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beispielsweise alle Sanitärinstallationen im Gebäude oder im jeweils aktivierten Geschoss angezeigt werden oder nicht. Die perspektivische räumliche Darstellung erlaubt, weiter hinten im Raum liegende Teile weniger detailliert darzustellen. Jedoch kann man davon ausgehen, dass der Anwender die gewünschten Teile aus Gründen der Übersichtlichkeit im Vordergrund halten möchte. Bei der Detailabfrage werden im Wesentlichen die Lage und der Zusammenhang von Installationen wie z.B. Heizungs- und Trinkwasserleitungen, Media- und Elektrizität sowie Sicherheit (Schließanlagen) von Bedeutung sein. Im Gegensatz zur Übersichtsabfrage liegt der Schwerpunkt hier bei der Betrachtung eines Punktes bzw. einer linearen Abfolge von im Sachverhalt zusammenhängenden Punkten im Modell (z.B. Heizungsleitungen). Bauplaner verwenden für Bauteile bestimmte abstrakte Symbole anstatt 1:1 Grafiken. Für Laien jedoch ist die 1:1 Darstellung anschaulicher als ein abstraktes Symbol. Lösungsvorschläge -

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Abstrakte Symbole werden im 3D-Modell verwendet und bei einer Teilabfrage zu dem gesuchten Teil ein Foto vom echten Bauteil in separatem Fenster gezeigt. Zur besseren Lesbarkeit der Plansymbole im dreidimensionalen Raum könnte man diese vom Charakter her zweidimensionalen aus Liniengrafiken bestehenden Symbole mit einer Normalen versehen, welche sich stets zum aktuellen Betrachtungspunkt ausrichten. Als Laienmodus können statt der Symbole Bitmaps als Textur mit transparentem Hintergrund angezeigt werden. Leitungen haben einen linearen Charakter, können somit als Linien in verschiedenen Stärken dargestellt werden (Ausnahme sind raumlufttechnische Anlagen, deren Leitungskanäle einen großen Querschnitt haben). Erst, wenn es um eine gezielte Abfrage von Leitungsbestandteilen wie z.B. Krümmern oder sogar Dichtungsringen geht, kann man Leitungen als 3D-Geometrie einblenden. Mouse-Over – das am weitesten vorne liegende Objekt, über welchem sich der Seite 39

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Mauszeiger befindet, fängt an, mit seiner Drahtgitterrepräsentation zu blinken. Der Solidkörper bleibt bestehen. Tooltiptext – Kompakte Informationswiedergabe von Objektdaten (z.B. Objektbezeichnung: Absperrschieber, Gruppenzugehörigkeit: Heizungsleitung). Rechtsklick über einem Objekt: Bitmap + Kompaktinfo im Kontextmenü, Vertiefende Abfrageoptionen, Darstellungsmodi, Einzoomen, Auszoomen, etc. Beim Abfragen von Einzelobjekten wird davon ausgegangen, dass ein Gebäude zunächst als Gesamtorganismus begriffen wird, in welchem dann über unterschiedliche Wege das Einzelobjekt aufgefunden werden können muss. o 1. Möglichkeit: Räumliche Bezüge: Der gesuchte Absperrschieber befindet sich im 2. Stockwerk, 3. Raum rechts vom Flur abgehend vor dem Fenster am Heizkörper. Navigationsweg: 2. Stockwerk, Grundriss anschauen, von dort aus in den 3. Raum zoomen, Absperrschieber lokalisieren und abfragen. o 2. Möglichkeit: Technischer Bezug: Der Absperrschieber gehört zum Heizungskreislauf. Navigationsweg: Heizungskreislauf in transparentem Gebäude einblenden lassen, von Außenseite aus gesehen den Schieber eventuell unter näherem Herangehen lokalisieren und auswählen.

Maßstäbe in Architekturprogrammen in 2D und 3D contra „allround LOD“

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Dieses Umschalten trifft jedoch auch nur auf angeschnittene Objekte zu (Bauteile wie z.B. Wände mit Schichtaufbauten, Fenster, Türen). Im dreidimensionalen Raum hingegen werden keinerlei Schichten, weder in der Ansicht, noch im Schnitt dargestellt. Fensterprofile usw. jedoch generell 1:1.

CAD-Programme organisieren Zeichnungen in Layern. Architekturprogramme schlagen hierzu eine Layerstruktur nach Objekttypen geordnet vor. Eine separate Layersteuerung entfällt im 3DFMS, da über die hinterlegte Datenbank jegliche Art von Objekten beliebig abrufbar ist, sozusagen eine Layersteuerung einfach imitiert werden kann. Darstellungsraum Im zweidimensionalen Bereich gibt es genormte Vereinbarungen zur Darstellung und Beschriftung von Objekten abhängig vom Darstellungsmaßstab (siehe auch Abbildung1): 1:1000 - nur Gebäudevolumen 1:500 - Gebäudevolumen mit Öffnungen 1:200 - Türen, Fenster 1:100 - Möbel 1:50 - Fenster, Schichtstärken, Möbel 1:20 - Details, Leitungen, Armaturen, Schalter, Fliesenspiegel 1:5 - Konstruktionsdetails: Nägel, Schrauben, Dichtungen, Fensterprofilierungen, Folien, Flacheisen

Es bestehen Wesensunterschiede in der Darstellung von CAD-Programmen zum 3DFMS: Architekturprogramme beherrschen sowohl die Darstellung des Gebäudes als 3DModell als auch als graphische 2D-Zeichnung. Im 3DFMS sollen die Potentiale beider Darstellungsvarianten genutzt werden. Abbildung 1: Darstellungstiefen

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In Architekturprogrammen werden Lösungen für Gebäude grundsätzlich im Maßstab 1:1 erarbeitet und auch so im dreidimensionalen Raum dargestellt. Lediglich die zweidimensionale Darstellung innerhalb dieser Programme lässt ein Umschalten zwischen den verschiedenen vorkonfigurierten aber auch individuell nachbearbeitbaren maßstäblichen Darstellungen zu.

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Begreift man den Raum bzw. die Entfernungen im Raum zum zentrischen Blickpunkt als Zwiebelschichten, in denen jeweils angemessene Maßstäbe gültig sind, entwickelt sich hieraus ein Modell zu einer Darstellung, das auf eine Vielzahl von geometrischen Repräsentationen für ein und dasselbe Objekt verzichten kann.

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2.14 Medizinische Anwendungen und Instant messaging (Ilias Sachpazidis)

können Informationen im On-line oder Offline/Modus austauschen.

Abstract Instant messaging ist als Kommunikation unter Anwendern sogar in drahtlosen Netzwerken oder Drahtleitungsnetzwerken verwendet worden. In diesem Artikel schlagen wir eine Architektur vor, die Instant messaging service mit medizinischen Anwendungen integriert. Vor allem werden wir eine medizinische bildverarbeitende Plattform entwickeln, die als Telekonsultation unter Ärzten in ländlichen und unterversorgten Gebieten verwendet wird. Einleitung TeleInViVo [1] ist eine medizinische, bildverarbeitende, teleberatende Anwendung, die vom Fraunhofer-IGD entwickelt wurde. Dies ist eine transportierbare telemedizinische Arbeitsstation, die in isolierten Bereichen wie Inseln, ländlichen Gebieten und Krisengebieten eingesetzt wird. Sie integriert in einem ein maßgefertigtes Gerät, ein tragbarer PC mit Telekommunikationsfähigkeiten und eine leichte, tragbare 3D-Ultraschallstation. Diese Anwendung tauscht medizinische Daten aus, wie Ultraschall-Datensätze. Die Ärzte, die in dieser Telekonsultation involviert sind, teilen die gleiche graphische Benutzeroberfläche und sie

Gegenwärtig erzeugt die Software, die auf der TeleInViVo Arbeitsstation läuft, Punkt-zu-PunktVerbindungen. Tatsächlich setzt das voraus, dass, wenn zwei Ärzte miteinander kommunizieren und medizinische Informationen austauschen möchten, sie des jeweiligen anderen festgelegte IP-Adresse kennen müssen. Aber in einigen Umgebungen, besonders, wenn DSL benutzt wird oder sogar innerhalb einer Krankenhaus-Netzwerk-Infrastruktur werden keine festen IP-Adressen verwendet. Dagegen werden IP-Adressen dynamisch von DHCPServern erhalten. Weiterhin müssen wir berücksichtigen, dass Computer heutzutage hinter Firewalls sind. Beim Gebrauch von TeleInViVo in solch einer Umgebung muss die Firewall der entfernten Anwendung es ermöglichen, die Daten durch einen speziellen TCP/IP Port zu senden. Deshalb muss die Firewall für diesen speziellen Port geöffnet werden. Gewöhnlich ist dies aus Sicherheitsgründen höchst unwahrscheinlich. Dies führt zu der Schlussfolgerung, dass dieses Punkt-zu-Punkt-Konzept nicht länger neuester Stand der Technik ist und ersetzt werden muss.

Abbildung 1: Gesamte System-Architektur

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Forschungsaktivitäten Instant messaging Unter Berücksichtigung der Einschränkungen durch eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation mussten wir die Kommunikationsschicht und die Art und Weise, wie unsere Anwendung kommuniziert, erneut überdenken. Die Instant Messaging Plattform erschien als die vielversprechendste Kommunikationsschicht, um Daten auszutauschen. Wenn man sich die Instant Messaging Protokolle genauer ansieht, so findet man viele Merkmale, wie EchtzeitDatenaustausch, Anwenderpräsenz und sichere Kommunikation. Heutzutage stellen die Instant Messaging Anwendungen die am meisten eingesetzten Internet-Anwendungen dar. Laut IDC-Forschung wandten 623 Millionen Benutzer Instant Messaging in 2003 [2] an. Gegenwärtig kommen die meistverbreiteten Instant Messaging Anwendungen von ICQ, MSN, AOL und Yahoo. Zusätzlich versuchen Klienten wie Jabber, Trillian und Odigo eine größere Benutzergruppe zu erreichen. Jeder der oben genannten Klienten setzt sein eigenes, geeignetes Kommunikationsprotokoll ein. Innerhalb unserer Telekonsultationsplattform wählen wir zur Durchführung das Jabber Protokoll. Der Hauptgrund dafür war die Übereinstimmung mit dem XMPP-Protokoll und der leichte Zugang des Standardkommunikationsprotokolls von der Jabber Website. Jabber Protokoll Das Jabber Protokoll folgt dem Extensible Messaging und Presence Protocol (XMPP), zu finden im Internet Engineering Task Force (IETF) [3]. Zusätzlich wurden verschiedene Erweiterungen im XMPP Protokoll durch die Jabber Software Foundation (JSF) [4] eingeführt. A. Basisprotokoll (XMPP Internet-Entwürfe) Die zwei hauptsächlichen XMPP-Spezifikationen, die von der IESG [5] als vorgeschlagene Standards angenommen wurden, sind XMPP Core [6] und XMPP IM [7]. Innerhalb dieser Standards wird die Hauptfunktionalität von Instant Messaging beschrieben. XML streams, Anwesenheitseintragungen, Adressierung, Freundeslisten bekannt als DienstplanManagement sind einige der Hauptfunktionalitäten, die von XMPP Core und XMPP IM und in einer Erweiterung von Jabber Protokoll angeboten werden. B. Protocol Enhancements Protokollerweiterungen

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(JEPs)

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Die Jabber Organisation, die versuchte, verschiedene Probleme im Zusammenhang mit Kommunikationsmethoden wie http proxies und socks proxies zu lösen, führte Jabber Enhancement Proposals [8] ein. JEPs sind nicht direkt XMMP-Erweiterungen, da nicht alle von ihnen von IETF’s XMPP WG zugelassen worden sind. Hierbei beziehen wir uns auf ein paar JEPs und den dabei angesprochenen Problemen. Zum Beispiel wurde “Jabber HTTP Polling – JEP-0025” [9] entwickelt, um sich mit Kommunikationsproblemen von Klienten zu befassen, die hinter der Firewall / NAT liegen. Obwohl verschiedene ähnliche Methoden vorgeschlagen worden sind, sollte dieser Ansatz bei allen bekannten Firewall-Konfigurationen arbeiten, die einen auslaufenden http-Zugang erlauben. Ebenso handelt es sich bei “Multi-User Chat, JEP0045” [10] um Probleme bezüglich Chat Kommunikation mit vielen Anwendern, in Echtzeit. Dieses JEP definiert ein robusteres Protokoll für text-basierte Konferenzen. Instant Messaging Integration Das Übermitteln von Nachrichten sowohl durch einen Proxy Server als auch SOCKS Server ist in das Jabber Protokoll eingebunden worden. Innerhalb unseres Telekonsultationssystems spielt Jabber die Rolle der Transport/Kommunikations-Schicht für den Nachrichtenaustausch zwischen den Endanwendern/Ärzten. Die folgende Abbildung stellt die Systeminteraktionen bildlich dar. Das Jabber-Übermittlungsmodell folgt der Client/Server Architektur. Jabber Clients kommunizieren nur mit Jabber Servern innerhalb ihrer Jabber-Domäne. In Client/Server-Systemen teilt der Client Informationen mit dem Endbenutzer und behandelt Benutzeranfragen. Informationen werden vom Client zum Server geschickt, der wohlbekannte Dienste anbietet. Die Übermittlungsapplikation wurde im obersten Teil des Jabber Client eingebaut, wie in Bild 1 dargestellt. Der Bote (Messenger) schafft Befehl/Anfrage, die von der TeleConsult Applikation benötigt wird und übermittelt sie zum Jabber Client, der sie zum Jabber Server überträgt. Im Folgenden stellen wir die Sequenzdiagramme des Systems bildlich dar und wie das System bei verschiedenen Anfragen/Befehlen interagiert. Der erste Schritt beim Gebrauch von TeleInViVo ist die Identifikation des Benutzers/Arztes. Die Applikation unterstützt verschiedene Profile für jeden Anwender. Jedes Profil erhält Zugang durch ein geheimes Passwort. Der Loginname und das Passwort werden auf der Serverseite gespeichert. Der Arzt könnte TeleInViVo benutzen und damit GRIS und DGM Jahresbericht 2004

Forschungsaktivitäten arbeiten, selbst wenn er/sie sich nicht in den Jabber Server eingeloggt hat. Der Gebrauch des Servers und Loginprozess ist dann notwendig, wenn der Arzt eine medizinische Beratung

beginnen will und Informationen unter Ärzten austauscht.

Abbildung 2: Interaktionsdiagramm des Systems

Abbildung 2 zeigt das Sequenzdiagramm des Loginprozesses des Benutzers. Um das Diagramm zu erklären: der Anwender /Arzt klickt auf die Logintaste und die Applikation schickt Benutzername und Passwort an messenger class. Messenger class übermittelt die Information an den Jabber Server mit Hilfe des Jabber client class dazwischen. Der Jabber Server gibt eine positive Antwort, wenn sowohl Benutzer als auch Passwort gültig sind. Da dieser Prozess erfolgreich ausgeführt wurde, befindet sich der Anwender im On-line Modus, und er kann weitere Informationen von dem Server erhalten und anfragen oder auch von anderen Benutzern, die mit dem Server verbunden sind. Im Allgemeinen kapselt der Messenger, wie in Bild 1 dargestellt, TeleInViVo’s Daten ein und formt sie, um über das Jabber Protokoll übermittelt zu werden. In anderen Worten, Jabber spielt die Rolle der Kommunikationsschicht, die vom Messenger benutzt wird, um Informationen mit anderen Clients zu übermitteln und zu teilen. Des weiteren können die Ärzte eine Kontaktliste erstellen, bekannt als Dienstplan. Dieser Dienstplan wird auf dem Server gespeichert und die Ärzte sind somit in der Lage, exakt den gleichen Dienstplan zu haben, auch wenn sie verschiedene TeleInViVo Arbeitsstationen benutzen und sich von Ort zu Ort bewegen. Dienstplan Management ist wohldefiniert in XMMP Core und XMMP IM Protokollen.

Diskussion Das Hauptproblem, das uns zwang Instant messaging zu verfolgen, bestand darin, dass IM Funktionalität das Arbeiten mit Clients hinter Firewalls unterstützt und eingeschränkten Zugang zu anderen Protokollen hat. Wenn man HTTP Abfragetechniken anwendet, die von Jabber Client und Server unterstützt werden, so haben Klienten immer Zugang zu den JabberDienstleistungen, wenn sie zumindest Zugang oder Erlaubnis haben, Daten über HTTP oder HTTPS Protokoll zu übermitteln. Auch ist die Unterstützung sicherer Kommunikation über SSL Schicht ein fortschrittliches Merkmal des Jabber Servers. Im Allgemeinen liefert Instant messaging eine robuste Kommunikationsschicht. Sowohl Datenintegrität und Datensicherheit wurden verfolgt, als auch die Fähigkeit der Einer-zu-vielen Kommunikation unter Anwendern. Schlussfolgerung Schlussfolgernd müssen wir hervorheben, dass Jabber Protokolle unseren Erwartungen entsprochen hat und in unsere bildgebende Telekonsultationsplattform integriert werden kann. Referenzen [1] TeleInViVo project, http://www.igd.fhg.de/teleinvivo.

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Available:

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Forschungsaktivitäten [2] Debbabi, M.; Rahman, M., The war of presence and instant messaging: right protocols and APIs, First IEEE Consumer Communications and Networking Conference, 2004. CCNC 2004, 5-8 Jan. 2004 Pages:341 - 346 [3] Internet Engineering Task Force (IETF), Available: http://www.ietf.org/ [4] Jabber Software Foundation, Available: http://www.jabber.org [5] http://www.ietf.org/iesg.html. [6] http://www.xmpp.org/specs/draft-ietfxmpp-core-24.txt. [7] http://www.xmpp.org/specs/draft-ietfxmpp-im-22.txt. [8] http://www.jabber.org/jeps/jep-0001.html [9] http://www.jabber.org/jeps/jep-0025.html [10] http://www.jabber.org/jeps/jep-0045.html

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2.15 Synthese von animierten Texturen (Francesca Taponecco)

Abstract Textures are fundamental for many applications in computer graphics, computer vision and image processing. Since many years, the analysis, recognition and synthesis of textures are very active and productive areas of research. Textures are useful for many applications, especially, as they enrich synthetic objects and computer generated scenes with realistic appearance. In this report, a novel algorithm is presented, which allows producing animated textures. The basic pattern of the texture is given by an example and, potentially, by a vector control field that defines how anisotropic textures have to be adapted locally. By changing this vector control field over time, animations of the texture can be generated. The method is simple, general and allows control and manipulation. Significant applications can be found in producing textures in motion, in generating dynamic features’ variation in nonhomogeneous textures, and, especially, in visualizing time-varying vector fields for scientific visualization.

Texturen, und im Besonderen die Visualisierung von zeitvariablen Vektorfeldern für wissenschaftliche Visualisierung. Ansatz Der beschriebene Algorithmus wurde erarbeitet, um animierte Texturen zu generieren. Er arbeitet wie folgt: Das elementar Texturmuster wird von einem gewählten Sample abgeleitet, und, zusätzlich, wird es von einem Kontrollfeld beeinflusst. Dieses Vektorfeld kann von einem Benutzer definiert werden, und es bestimmt, wie die anisotropic Texturen lokal anzupassen sind. Nachdem die Inputsamplestruktur festgelegt ist, kann der Syntheseprozess erfolgen. Im Folgendem wird gezeigt, siehe Abbildung 1, wie ein einziger Texturframe erzeugt wird. Danach wird die ganze Framensequenz für die Texturanimation generiert, siehe Abbildung 2. Das erfolgt rekursiv: jeder einzelne Frame zur Zeit t wird mit Hilfe des vorherigen Frames zur Zeit (t1) synthetisiert.

Durchgeführte Arbeiten Textursynthese ist ein fundamentaler Forschungsbereich in der Computergraphik, welcher viele interessante und bedeutende Anwendungen bietet. Im besonderen, ermöglicht es synthetische Objekte zu texturirren und damit ein realistisches Aussehen zu erreichen. Da viele Phänomene variabel in der Zeit sind, spielt eine Temporal-Textursynthese in der aktuellen Forschung eine wichtige Rolle. In diesem Bericht wird ein neuer Algorithmus präsentiert, welcher eine solche zeitabhängige Textursynthese zulässt. Das elementar Texturmuster, welches als Input für den Syntheseprozess dient, wird von einem Texturbeispiel bestimmt und eventuell auch durch ein Kontrollevektorfeld. Dieses Kontrollevektorfeld legt fest, wie sich die anisotropic Texturen neu einrichten sollen. Texturanimationen können jetzt einfach erzeugt werden, indem sich das Vektorfeld im Zeitablauf verändert. Diese Methode funktioniert mit einem überschaubaren Algorithmus, welche gleichzeitig allgemein und flexibel ist. Häufige Anwendungen sind zum Beispiel die Synthese von Texturen in Bewegung, die Erzeugung von dynamischen nichthomogenen

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Abbildung 1: Blockdiagramm für Generierung und Multiresolution Ansatz

Einzelframe

Abbildung 2: Blockdiagramm für mehrfach folgende Frame Generierung

Der ganze Syntheseprozess ist eine erweiterte rekursive Version von dem ersten Schritt (Einzelframe Synthese), plus die zeitliche variable als zusätzliche Dimension und das Vektorfeld als Kontrollinput. Der Prozess erfolgt Pixel per Pixel und in Multiresolution mit Image Pyramids (mehrere Details in [1], [2], [3]).

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Forschungsaktivitäten Zusammenfassung und Ausblick

Abbildung 3: Beispiel für 2 folgende Texturframes Synthese mit Nachbarschaftsgröße = 3.

In Abbildung 1 werden die Input und Output Texturen für die Einzelframesynthese als I(x) und T(x), mit x=(x,y); I(x), T(x) ∈ ℜ². Folglich, eine Texturensequenz T(x,t) (mit t = 0, 1, ..., T) wird entgegengesetzt generiert: T(x,0) = synthesis2D(I(x),F(x,0)) T(x,t) = synthesis3D(I(x),F(x,t-1))

Dieser Ansatz wurde in mehreren Fällen getestet und ist besonders zweckmäßig für strukturierte Texturen. Direktionale Muster zeigen deutliche Eigenschaften auf einer Achse auf. Aus diesem Grund sind sie hervorragend geeignet, da sie am besten Krümmungen und Bewegungen entlang von kontrollierten Richtungen auswerten. Somit betonen die anisotropischen Pattern die Information von dem Kontrollfeld. In dem speziellen Fall von Linearmustern, ermöglicht dieser Ansatz die Visualisierung von zeitvariablen Vektorfeldern (siehe auch [4]).

t=0 t>0

wo F(x,t) das Kontrollfeld ist und synthesis2D() und synthesis3D() planare und zeitliche Textursynthese ausführen.

Abbildung 5: Das Fasernmuster wird durch ein Kontrollfeld in Resolution und entlang von neuen Richtungen verändert

Der Hauptbeitrag von dieser Arbeit ist eine neue, flexibel Methodik für die Synthese von kontinuierlichen Animationen von Texturen. Der präsentierte Algorithmus basiert auf einem dreidimensionalen Nachbarschaftsmodell, welches Informationen, von räumlichen und zeitlichen Bereichen, beinhaltet. Die Methode ist einfach zu verwenden, intuitiv und vielseitig. Zusätzlich ermöglicht es auch Erweiterungen und Benutzerintervention. Abbildung 4: Nachbarschaft Modell mit Grosse 5, für Multilevel (2) Resolution Synthese

Die Pixel per Pixel Synthese garantiert Kontinuität in dem räumlichen Bereich; auf der anderen Seite, wird Kontinuität in dem zeitlichen Bereich durch eine drei-dimensionale würfelförmige PixelNachbarschaft bewahrt. Hierzu müssen die Pixel in dieser kubischen Nachbarschaft angemessen berücksichtigt werden. Es ist wichtig, sie mit verschiedenen Gewichtungen anzuordnen, abhängig von ihrem Abstand – Korrelation - zu dem aktuellen Pixel (siehe Abbildung 4).

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Abbildung 5 und 6 zeigen einige Frames, welche mit dem beschriebenen Algorithmus generiert wurden. Diese Frames werden dann in Folge animiert und produzieren eine dynamische Textur, welche über die Zeit variiert. Dieser Ansatz findet viele relevante Anwendungen in der Computergraphik und in der Wissenschaft. Relevante Beispiele sind: zeitvariable Vektorfelder Visualisierung ([4]), nichthomogene Textursynthese ([5] und [6]), Textures Flow, Textures Mixture und Texturmetamorphose.

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Forschungsaktivitäten

Abbildung 6: Vektorfelder Visualisierung: wieder wird die generierte Framesequenz in Folge animiert

Literatur [1] De Bonet, J. S. “Multiresolution Sampling Procedure for Analysis and Synthesis of Texture Images”. Proceedings of Siggraph 1997, pp. 361368. [2] Heeger, D. J. and Bergen, J. R. “Pyramidbased Texture Analysis/Synthesis”. Proceedings of Siggraph 1995, pp. 229-238. [3] Portilla J. and Simoncelli P. E. “A parametric Texture Model based on Joint Statistics of Complex Coefficients. International Journal of Computer Vision, October 2000. [4] Taponecco, F. and Alexa, M. “Vector Field Visualization using Markov Random Field Texture Synthesis”. Joint Eurographics - IEEE TCVG Symposium on Visualization 2003. [5] Taponecco, F. “User-defined Texture Synthesis”. WSCG 2004, International Conference in Central Europe on Computer Graphics, Pilsen, Czech Republic. [6] Taponecco, F. “Steerable Texture Synthesis”. Eurographics 2004, The annual conference of the European Association for Computer Graphics. Grenoble, France.

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Abgeschlossene Arbeiten

3.

Abgeschlossene Arbeiten

3.1

Studien- und Diplomarbeiten

2004 wurden 2 Studienarbeiten und folgende Diplomarbeiten fertiggestellt: Fachgebiet GRIS

Dennis Fenchel “Ontologiebasierte Metadaten-Suchmaschine für den Bereich E-Learning” Betreuer: Dipl.-Inform. Eicke Godehardt Jan Hävecker “Über den komponenten-orientierten Entwurf von mobilen Agenten und deren Verhalten” Betreuer: Dipl.-Ing. (FH) Ulrich Pinsdorf Thorsten Jordan “3d Verse Szenen Visualisierung auf PocketPC mit Netzanbindung” Betreuer: Dipl.-Math. Sascha Schneider Jason Kafka “Methoden zur Virtuellen Anprobe: Physikalisch basierte Simulation bei der Vorpositionisierung von virtuellen Schnittteilen” Betreuer: Dipl.-Math. Clemens Groß Professor Dr.-Ing. Volker Luckas Martin Knuth “Interaktives Rendering von Bekleidung” Betreuer: Dipl.-Inform. Arnulph Fuhrmann Dr.-Ing. Volker Luckas Sven Schäfer “Effektive räumliche dynamischer 3D Szenen”

Sortierung

großer,

Betreuer: Dipl.-Inform. Jörg Sahm Siben Wang “Untersuchung und Entwicklung präziser Autokalibrierungsverfahren für Offline Video Augmented Reality” Betreuer: Dr.-Ing. Didier Stricker

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Abgeschlossene Arbeiten

Fachgebiet DGM

Martin Dietz "Spannungs-Schemata zur narrativen Erweiterung eines virtuellen Erzählers" Betreuer: Dipl-Inform. Norbert Braun / DiplInform.(FH) Thomas Rieger Paulo Jorge Ferreira Goncalves “Numerical Simulation and Visualization of Granular Material Dynamics on Graphics Hardware” Betreuer: Dipl.-Ing. / Dipl.-Inform. Andrew Nealen Stefanie Krusche “Synthese von Gesichtsbildern” Betreuer: Dipl.-Inform. Henning Daum Falk Schaub “Efficient and Realistic Shadow Rendering using Graphics Hardware” Betreuer: Dipl.-Ing. / Dipl.-Inform. Andrew Nealen Carsten Stoll “Surface Adapting Partition of Unity Implicits” Betreuer: Prof. Marc Alexa

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Abgeschlossene Arbeiten

3.2

Dissertationen

Folgende Personen haben 2004 am Fachgebiet Graphisch-Interaktive Systeme (GRIS) promoviert: Ulrich Bockholt “Rechnergestützte Berücksichtigung Biomechanik” Referenten:

Therapie unter patientenspezifischer

Prof. Dr.-Ing. J. L. Encarnação Prof. Dr.-Ing. G. Sakas Universität Athen, Griechenland Dissertation an der TU Darmstadt, FB Informatik, FG GRIS, Januar 2004

Ursula Kretschmer “Tracking einer Person im urbanen Umfeld mit Positions- und Blickrichtungsbestimmung auf Basis eines 3D-Stadtmodells” Referenten:

Prof. Dr.-Ing. J. L. Encarnação Prof. Dr.-Ing. Ralf Bill, Universität Rostock Dissertation an der TU Darmstadt, FB Informatik, FG GRIS, Februar 2004

Bernd Lutz “Konzepte für den Einsatz von Virtueller und Erweiteter Realität zur interaktiven Wissensvermittlung” Referenten:

Prof. Dr.-Ing. J. L. Encarnação Prof. Dr.-Ing. habil. M. Schenk, Universität Magdeburg Dissertation an der TU Darmstadt, FB Informatik. FG GRIS, September 2004

Grigorios Karangelis “3D Simulation of External Beam Radiotherapy” Referenten:

Prof. Dr.-Ing. J. L. Encarnação Prof. Dr.-Ing. G. Sakas, Universität Athen Dissertation an der TU Darmstadt, FB Informatik. FG GRIS, Dezember 2004

Michael Arnold “Digital Audio Watermarking”

Reiner Wichert “Mobiles kollaboratives Augmented Reality – Referenzarchitektur und Konzepte zur Visualisierung bei kooperativer Nutzerinteraktion”

Referenten:

Referenten:

Prof. Dr.-Ing. J. L. Encarnação Prof. Dr.-Ing. P. Nesi, Universität Florenz, Italien Dissertation an der TU Darmstadt, FB Informatik, FG GRIS, April 2004

Prof. Dr.-Ing. J. L. Encarnação Prof. Dr.-Ing. D. Schmalstieg, Universität Graz Dissertation an der TU Darmstadt, FB Informatik. FG GRIS, Dezember 2004

Jörg Sahm “Kollaborative Visualisierung großer, interaktiver und dynamischer 3D Szenen auf verteilten Endgeräten” Referenten:

Prof. Dr.-Ing. J. L. Encarnação Prof. Dr.rer.nat. R. Klein, Universität Bonn Dissertation an der TU Darmstadt, FB Informatik, FG GRIS, Juni 2004

Hagen Schumann “Präzise Kalibrierung statischer und dynamischer Vision Systeme” Referenten:

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Prof. Dr.-Ing. J. L. Encarnação Prof. Dr.-Ing. G. Sakas, Universität Athen Dissertation an der TU Darmstadt, FB Informatik, FG GRIS, Juli 2004

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Publikationen

4. 4.1

Publikationen Veröffentlichungen

Monographien Encarnação, José L.; Kehrer, B.; Unbescheiden, M.; Marcos, A.; Encarnação, L. M.; Posada, J.; de Amicis, R.; Chan, T.; MüllerWittig, W.; Kim, W. and Alves dos Santos, L. M. “The Colourful World of Computer-Generated Images, Visual Interaction and Visual Communication” Europäischer Wirtschaftsverlag GmbH, Darmstadt, 2004 Aufsätze Encarnação, José L.; Divivier, A.; Trieb, R.; Ebert, A.; Hagen, H.; Groß, C.; Fuhrmann, A.; Luckas, V.; Kirchdörfer, E.; Rupp, M.; Vieth, S.; Kimmerle, S.; Keckeisen, M.; Wacker, M.; Strasser, W.; Sattler, M.; Sarlette, R. and Klein, R. “Virtual Try-On: Topics in Realistic, Individualized Dressing in Virtual Reality” In: Federal Ministry of Education and Research Virtual and Augmented Reality Status Conference 2004, Leipzig, 2004 Encarnação, José L. “Die Umgebung des Menschen wird intelligent” In: Comtec 3/2004, S. 38 – 39, März 2004 Encarnação, José L. “Mit Augenzwinkern die Kaffeemaschine in Gang setzen” Special; IHK-WirtschaftsForum 10/2004, S. 26 + 27, Frankfurt, 2004 Encarnação, José L. ; Diener, H. “Edutainment – Graphische Datenverarbeitung als Basistechnologie” Informatik-Spektrum 2004 Encarnação, José Encarnação, L. M.

L.;

Urban,

B.

and

“Open Integration Environment for E-Learning Products and Services” In: The Digital Economy – Anspruch und Wirklichkeit, 2004, S. 378 - 395

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Publikationen Adamson, Anders and Alexa, Marc

Bisler, Alexander

“Approximating Bounded, Non-Orientable Surfaces from Points” Proceedings of Shape Modeling Applications, pp. 243-252, 2004

“An Associative Memory for Autonomous Agents” Proceedings of the Fourth International Conference on Intelligent Systems Design and Applications (ISDA 2004), August 26-28 2004, Budapest, Hungary

Marc Alexa “Linear Shift-Invariant Operators on Surfaces Meshes” Proceedings of 2nd 3D Progressive Visualization and Transmission Conference, September 2004 Alexa, Marc and Adamson, Anders “On Normals and Projection Operators for Surfaces Defined by Point Sets” Proceedings of Eurographics Symposium on Point-based Graphics, pp. 149-156, 2004 Becker, Mario; Lutz, Bernd; Stricker, Didier and Bockholt, Uli “The Augmented Reality Ocular” ACM SIGGRAPH, Singapore, pp 352-354, 2004 Becker, Mario; Bockholt, Uli; Bisler, Alexander; Müller-Wittig, Wolfgang and Voss, Gerrit “Augmented Reality for Enhancement of Endoscopic Interventions” Virtual Reality,Proceedings of IEEE, Los Angelos, USA, pp 97-101, 2003 Becker, Mario and Stricker, Didier “A Handheld System for Augmented Reality E(motion)-Commerce” Evolution of Broadhand Services, Proceedings, EURESCOM summit, Heidelberg, pp 19-24, 2003 Berner, Uwe “Optimized Face Animation with Morph Targets” Proc. of WSCG 2004, Plzen, Czech. Republic Berner, Uwe; Braun, Norbert and Kolebinova, Sofia

Blechschmied, Heiko; Holweg, Daniel and Jasnoch, Uwe “LoVeus Multimedia geführte Stadtrundgänge” Raubal, M. (Hrsg.) u.a.; Institut für Geoinformatik, Münster: Geoinformation und Mobilität - von der Forschung zur praktischen Anwendung: Beiträge zu den Münsteraner GI-Tagen 01./02.Juli 2004. Münster, 2004, pp. 155-165 Braun, Norbert and Rieger, Thomas “Evaluation of a Virtual Narrator’s Expressiveness in Terms of Suspense Signaling” 2nd International Conference on Technologies for Interactive Digital Storytelling and Entertainment, Darmstadt, Germany, June 24 – 26, 2004 “A Virtual Character Narrator with Story based Suspense Support” WSCG 2004. Conference Proceedings, Plzen, Czech, 2004. Braun, Wolfgang; Betreuer: Becker, Mario “Kamerapfad und 3D-Rekonstruktion aus Videosequenzen” Fachhochschule , Würzburg-Schweinfurt, S 110, Diplomarbeit, 2004 Foroughi, Roya “Proposing New Elements for Pedagogical Descriptions in LOM” Proceedings of the Seventh IASTED International Conference on Computers and Advanced Technology in Education, Kauai, USA pp 328-332. 2004. “Extending LOM with Pedagogical Descriptions” COMPUTER GRAPHIK Topics issue 6 2004 Reports on Computer Graphics, 2004 Foroughi, Roya and Abdollahian, Mali

“A Graphical System for Interactive Rendering of Objects in an Augmented Reality Scenery” Entertainment Computing, ICEC 2004, Eindhoven, Netherlands

Seite 52

“Optimal Statistical Model for Forecasting Air Quality Data” Proceedings of International Conference on Mathematics and Engineering Techniques in Medicine and Biological Sciences (METMBS), Las Vegas, USA, pp 436-442, 2004.

GRIS Jahresbericht 2004

Publikationen Hildenbrand, Dietmar; Fontijne, Perwass, Christian and Dorst, Leo

Daniel;

“Geometric Algebra and its Application to Computer Graphics” Published by INRIA and the Eurographics Assocation, ISSN 1017-4656 Jung, Christoph; Noll, Stefan; Einhoff, Martin and Schiffner, Norbert “Grid Job Builder - A Workflow Editor for Computing Grids” Proceedings of ITCC Conferences, Las Vegas, USA, 2004. Jung, Christoph; Herdt, Elias and Noll, Stefan “The Grid Job Builder - Visual Modelling of Grid Jobs using Petri nets” Journal of Digital Information Management (JDIM), Vol. 2, No. 2, 2004, pp. 61-66 (Chennai, Indien). Klug, Tobias and Alexa, Marc

Müller, Matthias; Keiser, Richard; Nealen, Andrew; Pauly, Mark; Gross, Markus and Alexa, Marc “Point Based Animation of Elastic, Plastic and Melting Objects” Proceedings of the ACM SIGGRAPH/Eurographics Symposium on Computer Animation 2004, pages 141-151 Müller, Wolfgang and Alexa, Marc “Visual compenents analysis” In Data Visualization 2004, Eurographics/IEEE TVGG Visualization Symposium Proceedings, pages 129-136. Schilling, Arne; Blechschmied, Heiko and Jasnoch, Uwe “Datenbank-basierte Visualisierung von Hamburg” Coors/ Zipf (Hrsg.) 3D-Geoinformationssysteme – Grundlagen und Anwendungen, Wichmann Verlag, Heidelberg, 2004, pp. 250-264, ISBN 387907-411-9

“Bounding volumes for linearly interpolated shapes” In Proceedings of Computer Graphics International 2004, pages 134-139

Sharf, Andrei; Alexa, Marc and Cohen-Or, Daniel

Lindner, Rolf

“Context-based surface completion” ACM Transactions on Computer Graphics, SIGGRAPH 2004 Proceedings, 23 (3), 2004

“Qualitätskriterien und Standards für E-Learning” In G. Zinke, M. Härtel (Hrsg.): "E-Learning: Qualität und Nutzerakzeptanz sichern", Berichte zur beruflichen Bildung, Bundesinstitut für Berufsbildung BIBB, Bonn, 2004, S. 65-76, ISBN: 3-7639-1020-4 “Review of Standards and Standardisation Activities” In Carlo Delgado Kloos and Abelardo Pardo, Editors: "EduTech: Computer-Aided Desigh Meets Computer-Aided Learning", Kluwer Academic Publishers, Boston-Dordrecht-London, 2004, ISBN: 1-4020-8161-8 “Spezifikationen, Normen und Standards für Lernmaterialien” In J. Haake/G. Schwabe/M. Wessner (Hrsg.): "CSCL-Kompendium, Lehr- und Handbuch zum computerunterstützten kooperativen Lernen", Oldenbourg Verlag, München-Wien, 2004, ISBN: 3-486-27436-8 Nealen, Andrew and Alexa, Marc

Sorkine, Olga; Cohen-Or, Daniel; Lipmann, Yaron; Alexa, Marc; Rössl, Christian and Seidel, Hans-Peter “Laplacian surface editing” In Proceedings of the Eurographics Symposium on Geometry Processing 2004 Taponecco, Francesca “User-defined Texture Synthesis” Proceedings of the 12th International Conference In Central Europe on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision WSCG 2004 ISBN: 80-903100-5-2 Taponecco, Francesca and Alexa, Marc “Steerable Texture Synthesis” Alexa, Marc (Ed.) u.a.; European Association for Computer Graphics (Eurographics): Eurographics 2004. Short Presentations & Interactive Demos. The Eurographics Association, 2004, pp. 57-60 ISSN: 1017-4656

“Fast and High Quality Overlap Repair for PatchBased Texture Synthesis” In proceedings of Computer Graphics International 2004, pages 582-585 GRIS Jahresbericht 2004

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Publikationen

4.2 2004-01

GRIS- und DGM-Forschungsberichte Adamson, Anders “Berandete, nichtorientierbare Flächen aus Punktdaten”

2004-02

Becker, Mario “Feasibility-Studie zu Verfahren aus dem Technologiebereich Augmented Reality”

2004-03

Berner, Uwe “Virtuelle Charaktere im Projekt VirtualHuman”

2004-04

Bisler, Alexander “VR gestützte Diagnose und Therapie von Schleudertrauma”

2004-05

Foroughi, Roya “Visuelle Performance Analyse in Online-Lernumgebungen”

2004-06

Hildenbrand, Dietmar “Geometric Computing in Computergrafik auf der Basis von Geometrischer Algebra am Beispiel der Inversen Kinematik eines Roboterarms”

2004-07

Hueber-Bernardi, Sabine “Simulation von Geschäftsprozessen”

2004-08

Jung, Christoph “E-Science: Visuelle Programmierung für Grid Computing”

2004-09

Krafzig, Urs “Sichere Videokommunikation”

2004-10

Lindner, Rolf “Aktivitäten in der Normung zu eLearning”

2004-11

Nealen, Andrew “Punktbasierte Animation von Elastischen, Plastischen und Schmelzenden Objekten”

2004-12

Rieger, Thomas “Level of Abstraction Controller”

2004-13

Romero, Silke “Detailstufen für 3DGebäudemodelle”

2004-14

Sachpazidis, Ilias “Medizinische Anwendungen und

Seite 54

Instant messaging” 2004-15

Taponecco, Francesca “Synthese von animierten Texturen”

GRIS Jahresbericht 2004

Publikationen

4.3

Vorträge

Prof. J. L. Encarnação “Ambient Intelligence - Visions and Trends for a human-centered, multimedia and multimodal interaction” Leipzig, 20.02.2004 “Ambient Intelligence – Visions and Trends for a human-centered, multimedia and multimodal interaction” Frankreich, 08.03.2004

“The ISTAG Vision of Ambient Intelligence” Brüssel, 14.09.2004 “Ambient Intelligence (AmI) - Die Vision und ihre Realisierung” Berlin, 05./06.10.2004 “Ambient Intelligence en el FP7” San Sebastian, 06.10.2004

“Die Fraunhofer-IuK-Gruppe im Profil” Eröffnung FhG Forum, Hannover, 18.03.2004 “HEyeWall: Hightech made in Germany Hochauflösende Displaysysteme” FhG Pressekonferenz, Hannover, 18.03.2004

colabortiva a nivel Europeu e uma breve panoramica dos resultados do trabalho do ISTAG” Lissabon, 02.07.2004

–

“Bedeutung der IT-Sicherheit aus Sicht der IuKGruppe der Fraunhofer-Gesellschaft und des Standorts Darmstadt” Darmstadt, 07.10.2004

“Ambient Intelligence and how to make it happen” Brüssel, 21.04.2004

“Virtual Human” Hong Kong, 21.-25.10.2004

“IST program and the topic of Ambient Intelligence” Bejing, 27.04.2004 (together with an introduction of the ISTAG)

“Computer Graphics Technologies for Art, Cultural Heritage and Edutainment” Singapur, 28.10.2004

“A new Paradigm for Human-Centered IT Applications and Services – The Ambient Intelligence Framework” Wien, 28.04.2004 “Ambient Intelligence – An European Perspective for Next Generation Computing” Darmstadt, 04.05.2004 “eBusiness – Trends und Chancen für die Branchencluster“ Kiel, 06.05.2004 “Perfect pictures for perfect displays – New application scenarios for the stereo tiled display the HeyeWall” Iowa (USA), 13./14.05.2004

“ISTAG-related” Den Haag, 15.-17.11.2004 “HEyeWall - Perfect Pictures for Perfect Displays” Athen, 18.-20.11.2004 “The Colourful World of „Ambient Intelligence” München, 23./24.11.2004 “Making AmI Happen” -A report on projects implementing the Ambient Intelligence (AmI) vision Seoul, 24.11-30.11.2004 “Einsatz von Virtueller und Erweiterter Realität zur interaktiven Wissensvermittlung” Bonn, 09.12.2004 Prof. M. Alexa

“Ambient Intelligence and how to make it happen” Brüssel, 25.05.2004 “The Vision of Ambient Intelligence and how to make it happen” Singapur, 17.06.2004

Invited Talk Workshop on the Mathematical Foundations of Scientific Visualization, Computer Graphics, and Massive Data Exploration Banff, Canada, 04/2004

“Rückblick 20 Jahre ZGDV” Darmstadt, 23.06.2004 “Testemunho sobre a experiencia e o sucesso do Fraunhofer Institute em projectos de I&D

GRIS Jahresbericht 2004

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Publikationen Berner, Uwe

Jung, Christoph, Noll Stefan

“Optimized Face Animation with Morph Targets” Proc. of WSCG 2004, Plzen, Czech. Republic

“Visuelle End-Anwender-Programmierung” Präsentation, Mainzer KI-Kreis, Universität Mainz, Mainz, 10.02.2004

Berner, Uwe; Braun, Norbert; Kolebinova, Sofia “A Graphical System for Interactive Rendering of Objects in an Augmented Reality Scenery” Entertainment Computing, ICEC 2004, Eindhoven, Netherlands

“Visual Grid Job Authoring for Grid Computing” Präsentation, IEEE sponsored ITCC 2004 Conference, The Orleans, Las Vegas, USA, 06.04.2004 Krafzig, Urs

Blechschmied, Heiko “Provisioning of 3D-Visualization and Multimedia” Support in Location-based Services; Invited Speaker at Mobile Venue 2004, Athen, 27./28. Mai 2004 Foroughi, Roya “Optimal Statistical Model for Forecasting Air Quality Data” International Conference on Mathematics and Engineering Techniques in Medicine and Biological Sciences (METMBS), Las Vegas, USA, pp 436-442, 2004. “Proposing New Elements for Pedagogical Descriptions in LOM” Seventh IASTED International Conference on Computers and Advanced Technology in Education, 2004, Kauai, USA Hildenbrand, Dietmar “Animation and Motion based on Geometric Algebra” Cinvestav, Guadalajara, Mexico, August 2004 “Animation and Motion based on Algebra“ University of Southern California, Los Angeles, August 2004 “Geometric Algebra and its Application Computer Graphics” Eurographics, Grenoble, August 2004

Jung, Christoph

to

“Computer Graphics in Darmstadt, Germany” University of Cambridge, UK, November 2004 “Geometric Computing in Computer Graphics, An introduction to the Conformal Geometric Algebra based on an Inverse Kinematics example” Universität Tübingen, Dezember 2004

“Service Platform and Configuration of Ambient Intelligent Systems” Ambient Intelligence Workshop, März 2004 Consultation Workshop “Communication Paradigms for 2020 - Limitations and Technical Innovation” Brüssel, März 2004 “Verarbeitung räumlicher Videodaten" Workshop: Verarbeitung räumlicher Audio- und Videodaten; November 2004 Lindner, Rolf “Bedeutung und Auswirkung der Normung beim E-Learning” 10. IuK Frühjahrstagung: Education, Research and New Media: Chances and Challenges for Science, TU Darmstadt, 18.03.2004 “International eLearning Standardization” EduTech Workshop at the 18th IFIP World Computer Congress, Toulouse, Frankreich, 26.08.2004 “Technologien und Qualität im E-Learning Widerspruch oder Chance?” 1. Fernausbildungskongress der Bundeswehr, Hamburg, 21.09.2004 “Wiederverwendung als kritischer AusbildungsErfolgsfaktor Welchen Beitrag zur Ausbildungsqualität liefern Normen?” Campus Innovation Hamburg, Hamburg, 30.09.2004 Nealen, Andrew “Fast and High Quality Overlap Repair for PatchBased Texture Synthesis” Computer Graphics International 2004, June 1619, Heronissos, Crete “Point Based Animation of Elastic, Plastic and Melting Objects” ACM SIGGRAPH/Eurographics Symposium on Computer Animation 2004 August 27-29, Grenoble, France

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GRIS Jahresbericht 2004

Publikationen

“Point Based Animation of Elastic, Plastic and Melting Objects and an Introduction to Continuum Mechanics” Computer Graphics Seminar, Tel Aviv University, October 26, Tel Aviv, Israel Taponecco, Francesca “Steerable Texture Synthesis” Eurographics 2004. Short Presentations & Interactive Demos, Eurographics 25, 2004, Grenoble, France “User-defined Texture Synthesis” 12th International Conference in Central Europe on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision WSCG 2004; Plzen, Czech Republic, Feb. 2 - 6 2004.

GRIS Jahresbericht 2004

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Mitarbeit in Gremien

4.4

Mitarbeit in Gremien

Prof. J. Encarnação

-

Beirat der Telekom Business Academy Beirat „ARTESAS“, Projekt des BMBF Beirat „EXIST“, Existenzgründerprogramm des BMBF Board of Advisors: School of Creative Media, Hongkong CIVR - Board of Experts of the Committee for the Evaluation of Research, Italien COTEC Portugal, Advisory Board Editoral Board Computer Aided Geometric Design (North Holland) Editoral Board Computers & Graphics (Pergamon Press) - seit 1983 "Editor-in-Chief" Editoral Board INFORMATIK-F&E (Springer Verlag) Editoral Board Visual Computer (Springer Verlag) GI-FB GDV - Graphische Datenverarbeitung ISTAG der EU, Chairman, Information Society Technologies Programme Advisory Group Kuratorium des Forschungszentrums Informatik (FZI) in Karlsruhe Mitglied im Präsidium der Fraunhofer Gesellschaft Vorsitzender des Direktoriums der Fraunhofer IuK-Gruppe Mitglied im Münchener Kreis Mitglied im Feldafinger Kreis Mitglied des Vorstands, Kuratoriums und Beirats der INI-GraphicsNet Stiftung Mitglied RCIEP - Rede de Conselheiros para a Internacionalização da Economia Portuguesa, Portugal

Rolf Lindner

-

Obmann DIN NI-36 "Lerntechnologien" Convener ISO/IEC SC36 "Information Technology for Learning, Education, and Training" WG5 "Quality Assurance and Descriptive Frameworks" Mitglied im IEEE LTSC "Learning Technology Standards Committee" Mitglied der Editing-Group der IEEE LTSC WG11 "Computer Managed Instruction" Board-Mitglied (Verantwortung Hochschulen) des D-ELAN "Deutsches Netzwerk der E-LearningAkteure e.V."

Marc Alexa

-

Vorsitz des Programmkommittees: Eurographics 2004 Short Papers Vorsitz des Programmkommittees: Eurographics Symposium on Point-based Graphics Papers Committee Mitglied des Programmkommitees: SIGGRAPH Papers Committee Mitglied des Programmkommitees: EG/ ACM Symposium on Computer Animation Papers Committee Mitglied des Programmkommitees: EG/ACM Symposium on Geometry Processing Papers Committee Mitglied des Programmkommitees: Shape Modeling International Program Committee Mitglied des Programmkommitees: 3D Data Processing, Visualization and Transmission Program Committee Mitglied des Programmkommitees: Pacific Graphics Program Committee Mitglied des Programmkommitees: ACM VRML / Web 3D International Papers Committee Mitglied des Programmkommitees: TIDSE Program Committee Mitglied des Programmkommitees: WSCG International Program Committee Mitglied des Fachbereichsrats Informatik der TU Darmstadt Mitglied der GI FB GDV, Sprecher der Gruppe EG Mitglied des Eurographics Exekutivkomitees Mitglied der GI Mitglied von Eurographics

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GRIS Jahresbericht 2004

Besucher Ilias Sachpazidis

-

IEEE Medicine and Biology Society IEEE Computer Society HL7 – Heal Level Seven Society American Telemedicine Association

GRIS Jahresbericht 2004

Seite 59

Besucher

4.5

Besucher

Besucher Fachbereich GRIS 2004 22.01.2004

Prof. Myoung-Hee Kim, EWHA University, Seoul, Korea

26.01.2004

Prof. Sedlbauer, IBP, Stuttgart

26.01.2004

Jan Amkreutz, Digital Crossroads, USA

15.-18.02.2004

Delegation Ministry of Information and Communication (MIC), Korea

23.-24.02.2004

Th. Skordas, Thierry Van der Pyl, European Commission, Brüssel

26.02.2004

Delegation Delphi Automobile, Wuppertal

03.-04.03.2004

Prof. Won Y. Kim, EWHA Korea

22.-24.03.2004

Prof. Chandran, Indian Institute of Technology, Bombay

26.04.2004

Staatsminister U. Corts, HMWK

04.05.2005

H.-A. Aukes, Dr. Rademacher, Dr. Geulen, Deutsche Telekom

18.06.2004

Frau Ruth Wagner, Vizepräsidentin des Hess. Landtages

22.06.2004

Dr. Koeppe, KUKA Roboter

26.06.2004

Norman Badler, Univ. of Pennsylvania, USA

28.06.2004

Prof. de Prycker, M. Vandeplas, von Klot, BARCO Belgien

14.07.2004

Dr. Küchler, Lufthansa Systems, Kelsterbach

16.07.2004

Frans de Bruïne und Khalil Rouhana, European Commission

23.08.2004

Dr. Sundermann, Lotto Hessen, Wiesbaden

06.09.2004

Prof. Shi, Zhejiang University, China

08.09.2004

Prof. Suenaga, Nagoya University, Japan

13.09.2004

M. Lancastre and Prof. M. Ricou, Secretary of State for Economic Development; Portugal

14.09.2004

M. Cendoya, Tecnoparque International de Panamá

13.10.2004

U. Corts, Wissenschaftsminister im Hess. Landtag

14.10.2004

Prof. Jim Foley; Georgia Institute of Technology, USA

26.10.2004

C. Pereira, CETA-RS, Brasilien

01.11.2004

P. Presser, P. Rosa, J. Zortea, SENAI, Brasilien

02.12.2004

Prof. Hock Soon Seah, Nanyang Technological University, Singapur

03.12.2004

Dr. Chu Hwan Yim, ETRI President, Korea

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GRIS Jahresbericht 2004

Besucher Besucher Fachbereich DGM 2004 16.01.2004

Christian Perwass, Universität Kiel

23.01.2004

Oliver Deussen, Universität Konstanz

14.05.2004

Volker Blanz, Saarbrücken

05.07.2004

Daniel Cohen-Or, Tel Aviv

16.07.2004

Daniel Fontjne, Amsterdam

GRIS Jahresbericht 2004

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