Praktika und Seminare im WS 2007/08
Allgemeine Infos zu Praktika und Seminaren:
Am 29.01.2008 findet der Vortrag "Vortragstechniken / wie halte ich einen Vortrag?" statt.
DieQualität des Vortrags geht in die Notenvergabe mit ein
Die Abgabevorträge werden am am 11.03.08 und 18.03.08 gehalten.
Themen zu GRIS (S2)
Fellner, Hildenbrand, Schreck, Roth, Goesele
Vorbesprechung am 23.10.2007 14:15 Uhr - 15:50 Uhr in Raum 073 (IGD)
Graphisch-interaktive Systeme (P4)
Fellner, Hildenbrand, Roth, Goesele, Schreck
Vorbesprechung am 23.10.2007 14:15 Uhr - 15:50 Uhr in Raum 073 (IGD)
Praktikum: Game Engine-Funktionalität auf der Basis von geometrischer Algebra (4SWS)
Beschreibung: Geometrische Algebra ist ein geometrisch intuitives mathematisches System. In diesem Praktikum soll Funktionalität einer frei verfügbaren Game Engine ausgewählt werden, die sich besonders für den Einsatz von geometrischer Algebra eignet. Hierfür sollen die Algorithmen visuell und interaktiv mit dem Tool CluCalc entwickelt werden. Diese werden dann mit einem vorhandenen Code-Generator in C-Code übersetzt und performancemäßig mit der vorhandenen Game Engine verglichen.
Status: Zu vergeben
Betreuer: 
Dietmar Hildenbrand
Praktikum: Visualisierung von 2D Bewegungsmustern (4SWS)
Beschreibung: In vielen wichtigen Anwendungen treten zeitabhängige Punktdaten auf. So kann z.B. die Entwicklung von börsengehandelten Wertpapieren im Risiko-Rendite Raum abgetragen werden, und entsprechende Diagramme sind ein wichtiges Hilfsmittel in der Finanzdaten Analyse. Durch Berücksichtigung der Dimension Zeit entstehen nun jedoch zeit-abhängige Punktdiagramme, die mit herkömmlichen Visualisierungstechniken nur schwer zu analysieren sind. In diesem Praktikum soll eine neue Spur (Trajectory-) -basierte Darstellungstechnik zur visuellen Analyse großer Mengen an Bewegungsdaten entworfen und implementiert werden. Unter der Annahme, dass die Bewegungsmuster durch eine vorgeschaltete Clusteranalyse zu Guppen mit ähnlichen Mustern zusammengefasst worden sind, soll die Visualisierung die Analyse des Verhältnisses der einzelnen Spuren zueinander unterstützen. Voraussetzungen: Kenntnisse der Grafikprogrammierung Java2D, OpenGL o.ä. Ggf. Zusammenarbeit mit den Praktika "Musterfindung in 2D Finanzdaten" und "Visualisierung von Punktdaten".
Status: Zu vergeben
Betreuer:
Dipl.-Math. Tatiana Tekušová (IGD, A3)
tatiana.tekusova
Tel. 06151 155 631
Dr. Tobias Schreck (GRIS)
tobias.schreck
Tel. 06151 155-125
Praktikum: 2.5D Plots zur Analyse zeitabhängiger Punktdaten (4SWS)
Beschreibung: In vielen wichtigen Anwendungen treten zeitabhängige Punktdaten auf. So kann z.B. die Entwicklung von börsengehandelten Wertpapieren im Risiko-Rendite Raum abgetragen werden, und entsprechende Diagramme sind ein wichtiges Hilfsmittel in der Finanzdaten Analyse. Durch Berücksichtigung der Dimension Zeit entstehen nun jedoch zeit-abhängige Punktdiagramme, die mit herkömmlichen Visualisierungstechniken nur schwer zu analysieren sind. In diesem Praktikum soll eine neue Technik zur Visualisierung von zeitabhängigen Punktdaten realisiert werden. Die Idee ist, eine gegebene Punktmenge zunächst durch eine kompakte Fläche zu repräsentieren. Unter Berücksichtigung von der Dimension Zeit unterliegt diese Fläche nun der Veränderung (Punkte verändern ihre Position, Punkte verschwinden oder treten neu hinzu). Die Sequenz der resultierenden Flächen soll in einem 2.5D Diagramm so visualisiert werden, dass die wesentlichen Veränderungen über die Zeit hinweg gut zu erkennen sind. Ein Ausgangspunkt hierzu stellen sog. Starg Glyph Diagramme (Carpendale 2005) dar, auf welchen aufgebaut werden soll. Voraussetzungen: Kenntnisse der Grafikprogrammierung (OpenGL oder Java3D). Ggf. Zusammenarbeit mit den Praktika "Musterfindung in 2D Finanzdaten" und "Visualisierung von Punktdaten".
Status: Zu vergeben
Betreuer:
Dipl.-Math. Tatiana Tekušová (IGD, A3)
tatiana.tekusova
Tel. 06151 155 631
Dr. Tobias Schreck (GRIS)
tobias.schreck
Tel. 06151 155-125
Praktikum: Visualisierung der Unsicherheit: Applikation im Finanzsektor (4SWS)
Beschreibung: Analytische Arbeit in Finanzinstituten basiert auf großen Datenmengen die schnell und präzise analysiert werden sollten. Die unterliegenden Daten sind manchmal unsicher, z. B. historische Daten sind oft nur geschätzt, oder die neusten Daten sind noch nicht endgültig und können noch korrigiert werden. Diese Daten werden zum Aufbau von wirtschaftlichen Modellen gebraucht, diese Modelle schätzen und prognostizieren die unterliegenden Prozesse in der Zukunft. Visualisierung der Unsicherheit in den Daten ist ein neues Gebiet in der Informationsvisualisierung. Es sollen neue Visualisierungsmethoden für dieses Gebiet entwickelt werden.
Status: Zu vergeben
Betreuer:
Dipl.-Math. Tatiana Tekušová (IGD, A3)
tatiana.tekusova
Tel. 06151 155 631
Praktikum: Visualisierung von Netzwerken (4SWS)
Beschreibung: In vielen Gebieten (Pharmazie, IT, Webanalyse, Sozialnetzwerke, etc.) steht die Analyse der Beziehungen im Vordergrund. Netzwerke sind oft komplexe Strukturen, die wenig transparent und schwierig zu analysieren sind. Eine leistungsfähige Visualisierung der Netzwerke hilft diese Strukturen aufzudecken und sie effektiv zu analysieren. Zum Beispiel sind Analysten daran interessiert, die Knoten im Netzwerk zu identifizieren, die eine wichtige Rolle spielen und deren Interessengebiete zu finden.
Status: Zu vergeben
Betreuer:
Dipl.-Math. Tatiana Tekušová (IGD, A3)
tatiana.tekusova
Tel. 06151 155 631
Praktikum: Smooth Interaction (4SWS)
Beschreibung: Analytische Arbeit in vielen Gebieten basiert auf großen Datenmengen die schnell und präzise analysiert werden sollten. Aufgrund der großen Datenmenge sind diese Daten nicht auf einen Blick überschaubar. Sie werden interaktiv in verschieden Ansichten exploriert. Unter den wichtigsten Interaktionsmethoden gehören: zoomin, panning, details on demand und focus. Um sich in dem Explorationsprozess „nicht zu verlieren“ sollten die Übergänge zwischen den jeweiligen Ansichten fließend sein.
Status: Zu vergeben
Betreuer:
Dipl.-Math. Tatiana Tekušová (IGD, A3)
tatiana.tekusova
Tel. 06151 155 631
Praktikum: Visualisierung einer interaktiven Lebensfinanzplanung für Privatkunden (4SWS)
Beschreibung: Die private Finanzplanung (Financial Planning) gewinnt sehr an Bedeutung. In Zusammenarbeit mit der Firma abaxx Technology AG arbeiten wir an einem interaktiven System, das die Lebensfinanzplanung von Privatkunden visuell unterstützt. Eine interaktive Darstellung der Finanzplanung ermöglicht es, die langfristigen Konsequenzen des persönlichen Finanzverhaltens sichtbar zu machen und zudem Handlungsmöglichkeiten aufzuzeigen. Eine solche Darstellung kann sowohl im Beratungsgespräch als auch als Self-Service im Internet den Vertrieb von Finanzprodukten unterstützen. Die Finanzplanung basiert dabei immer auf den Lebenszielen des jeweiligen Menschen. Diese müssen auf eine für den Kunden adäquate Weise angesprochen werden. Eine einfache, leicht bedienbare interaktive Darstellung dieser Ziele und der entsprechenden Lebenssituation erleichtert die Auswahl der richtigen Finanzprodukte für die Lebensfinanzplanung. Die Interaktivität der Visualisierung und Darstellung komplexer Daten spielen eine bedeutende Rolle in der derzeitigen Forschung im Bereich Visual Analytics. Dieses Projekt soll zu neuen Techniken in der graphisch unterstützten Finanzanalyse beitragen.
Status: Zu vergeben
Betreuer:
Dipl.-Math. Tatiana Tekušová (IGD, A3)
tatiana.tekusova
Tel. 06151 155 631
Dr. Jörn Kohlhammer (IGD, A3)
joern.kohlhammer
Tel. 06151 155 631
Praktikum: Visualisierung großer Mengen von Punktdaten (4SWS)
Beschreibung: 2D Punktdaten gehören zu den am weitesten verbreiteten Daten überhaupt. In vielen Anwendungen, wie zum Beispiel der Analyse von Geschäftsdaten, Geo-referenzierten Daten, oder der projektionsbasierten Analyse hochdimensionaler Datensätze etc. treten große Mengen von Punktdaten auf. Die klassische Visualisierung in Form von Streudiagrammen unter Benutzung der visuellen Variablen Farbe und Symbol zur Unterscheidung verschiedener Datenklassen skaliert nicht gut für große Mengen von Punkten und Punktklassen. Die geeignete visuelle Aggregation von Punktdaten durch Formen ist ein vielversprechender Ansatz, die visuelle Analyse großer Mengen von Punktdaten effektiv zu unterstützen. In Rahmen dieses Projektes können verschiedene Aufgaben im Rahmen eines Praktikums durchgeführt werden. Insbesondere kann das Praktikum aus einer der folgenden drei Aufgaben bestehen: (1.) Design und Implementierung eines Form-Fitting Algorithmus, der möglichst kompakte und auch bei partieller Überlappung intuitiv vorhersagbare Formen ausweist. (2.) Optimierung der Rendering-Reihenfolge für einen bereits existierenden Form-Fitting Algorithmus, unter Berücksichtigung von Überlappungs- bzw. Farbtransparenzeffekten. (3.) Durchführung einer Benutzerstudie zum Vergleich der Wahrnehmungseigenschaften verschiedener bestehender Formgebungs-Verfahren. Design und Auswertung der Studie.
Status: Zu vergeben
Betreuer:
Dr. Tobias Schreck (GRIS)
tobias.schreck
Tel. 06151 155-125
Praktikum: Definition und Extraktion von Gebäudemerkmalen aus 3D Stadtmodell-Datenbanken (4SWS)
Beschreibung: 3D-Modelle räumlicher Daten werden in Zukunft eine immer größere Rolle in Branchen wie Tourismus, Stadtplanung und Wissensvermittlung spielen. Der CityServer3D der Abteilung A5 ist ein Client-Server-System zur Datenhaltung, Visualisierung und Analyse großer 3D-Stadtmodelle in Echtzeit. Er ermöglicht ortsbezogene Dienste (LBS) ebenso wie die Visualisierung rekonstruierter Sehenswürdigkeiten, 3D-Routing oder die Nutzung als Datengrundlage für Analysen. In diesem Praktikum soll der CityServer3D um Funktionalität zur inhaltsbasierten Suche in 3D Stadtmodellen erweitert werden. Hierzu soll ein Satz an 3D Merkmalen definiert werden, mit denen die Ähnlichkeit von Gebäuden bzw. Gebäudeteilen gemessen werden kann. In einem zweiten Schritt soll ein Extraktor für einige ausgewählte 3D Merkmale implementiert werden. Die Ausgabe dieses Extraktors soll als Grundlage für neuartige Funktionen in Stadtmodelldatenbanken eingesetzt werden, wie z.B. die Suche nach bauartig ähnlichen Gebäuden, oder die Abschätzung der geometrischen Homogenität von einzelnen Stadtteilen („Stadtbild“) erlauben. Das Praktikum kann einzeln oder in Gruppen bearbeitet werden, und kann als Vorbereitung einer Bachelor/Master/Diplomarbeit in diesem Bereich dienen.
Status: Zu vergeben
Betreuer:
Dr.-Ing. Giwon On (IGD)
giwon.on
Tel. 06151 155-581
Dr. Tobias Schreck (GRIS)
tobias.schreck
Tel. 06151 155-125
Praktikum: Fotorealistische Volumen-Visualisierung von medizinischen Bilddaten (4SWS)
Lernziele:
- Einarbeitung in Techniken des fotorealistischen Volumen-Renderings
- Implementierung eines 3D-Renderes unter Berücksichtigung von komplexen Beleuchtungsmodellen
- Praktische Erfahrung im Umgang mit C/C++ und state of the art Visualisierungstoolkits
- Präsentation und fachliche Diskussion
- Teamarbeit
Beschreibung: In der medizinischen Visualisierung sind heutzutage direkte Renderingmethoden mit Hilfe von Raycasting Standard. Dabei werden allerdings aus Gründen der Performanz nur sehr einfache Modelle der Lichtausbreitung in Volumina angewendet. Die Berechnung von realistischeren Lichteffekten, wie zum Beispiel Streuung und Brechung, stellen eine deutliche Verbesserung der Darstellungsqualität in Aussicht. Ziel dieses Praktikums ist das Design und die Realisierung eines fotorealistischen Volumen-Renderers zur Visualisierung von medizinischen Bilddaten. Dabei sollen komplexe Beleuchtungsmodelle für den Einsatz in der medizinischen Visualisierung evaluiert und implementiert werden.
Status: Zu vergeben
Betreuer:
Marius Erdt (IGD, A7)
marius.erdt
Christina Lacalli (IGD, A7)
christina.lacalli
Klaus Drechsler (IGD, A7)
klaus.drechsler
Praktikum: (Semi-)Real-time Translucency and Subsurface scattering for Teeth and Crowns in Dental-Reconstruction-CAD
„Kurzzeit“ - Raytracingplugin auf Basis existierender Raytracer (4SWS)
Beschreibung: Schon heute gibt es eine Vielzahl an kommerziellen CAD-Softwarepaketen um Kronen, Brücken oder Inlays am Computer zu gestalten und die daraus resultierenden 3D-Daten direkt mit Fräsmaschinen zu produzieren. Keines der bisher auf dem Markt verfügbaren Systeme erlaubt eine realistische Darstellung der Zähne bzw. der Zahnrekonstruktionen, um: • die Kompatibilität im Hinblick auf den Farbverlauf der Rekonstruktion im Vergleich mit den Nachbarzähnen zu gewährleisten, • den Patienten bei der Wahl des Rekonstruktionsmaterials unterstützen, • dem Zahntechniker den Umstieg auf die virtuelle Arbeit erleichtern. Zu diesem Zweck wollen wir in unserem bestehenden Dental-CAD-System folgende Ansätze parallel verfolgen, um Zahnmaterial, Metall-, Zirkoniumdioxid und Keramikverblendmaterial optisch ansprechend oder gar realistisch darzustellen.
Status: Zu vergeben
Betreuer: Tillmann Steinbrecher (IGD, A7)
tsteinbr
Seminar: (Semi-)Real-time Translucency and Subsurface scattering for Teeth and Crowns in Dental-Reconstruction-CAD
Echtzeit - Rendering auf Basis von GPU-Shadern (OpenGL 2) (approximating the BSSRDF to dental CAD for optically pleasing results) (2SWS)
Beschreibung: S.o.
Status: Zu vergeben
Betreuer: Maik Gerth (IGD, A7)
mgerth
Seminar: Analyse von Vektorfeldern auf der Basis von geometrischer Algebra (2SWS)
Beschreibung: In diesem Seminar sollen Papers analysiert und zusammenfassend präsentiert werden, die sich damit befassen, Vektorfelder auf der Basis von geometrischer Algebra und Fourier Transformation zu analysieren. Als weitere Basis des Semianrs kann ein Kolloquiums-Vortrag genutzt werden, der von einem der Autoren im November im IGD-Gebäude gehalten wird.
Status: Zu vergeben
Betreuer: Dietmar Hildenbrand
dietmar.hildenbrand
Seminar: Effiziente Inferenz für Markov Random Fields höherer Ordnung (2SWS)
Beschreibung: Markov Random Field Modelle höherer Ordnung werden seit kurzem erfolgreich für eine Reihe von Anwendungen z.B. in der Bildverarbeitung oder für Shape-from-Shading eingesetzt. In diesem Seminar sollen zwei Verfahren zur effizienten Inferenz mit solchen Modellen (basierend auf Belief Propagation und Graph Cuts) analysiert und präsentiert werden.
Status: Zu vergeben
Betreuer: Stefan Roth
stefan.roth
Seminar: Dimensionalitätsreduzierung mit probabilistischen Verfahren (2SWS)
Beschreibung: In diesem Seminar sollen Papers analysiert und zusammenfassend präsentiert werden, die sich damit befassen, Vektorfelder auf der Basis von geometrischer Algebra und Fourier Transformation zu analysieren. Als weitere Basis des Semianrs kann ein Kolloquiums-Vortrag genutzt werden, der von einem der Autoren im November im IGD-Gebäude gehalten wird.In vielen Anwendungen im Bereich Computer Vision muss die Dimensionalität von Modellen reduziert werden, um sie verarbeiten zu können. Auch im Bereich der Visualisierung von hochdimensionalen Daten gibt es häufig sehr ähnliche Problemstellungen. In diesem Seminar sollen Verfahren zur Dimensionalitätsreduzierung, insbesondere mittels probabilistischer Methoden (Gaussian Processes), analysiert und präsentiert werden.
Status: Zu vergeben
Betreuer: Stefan Roth
stefan.roth
Seminar: Seam Carving (2SWS)
(from http://www.faculty.idc.ac.il/arik/)
Abstract: Effective resizing of images should not only use geometric constraints, but consider the image content as well. We present a simple image operator called seam carving that supports content-aware image resizing for both reduction and expansion. A seam is an optimal 8-connected path of pixels on a single image from top to bottom, or left to right, where optimality is defined by an image energy function. By repeatedly carving out or inserting seams in one direction we can change the aspect ratio of an image. By applying these operators in both directions we can retarget the image to a new size. The selection and order of seams protect the content of the image, as defined by the energy function. Seam carving can also be used for image content enhancement and object removal. We support various visual saliency measures for defining the energy of an image, and can also include user input to guide the process. By storing the order of seams in an image we create multi-size images, that are able to continuously change in real time to fit a given size.
Paper: Seam Carving for Content-Aware Image Resizing. Shai Avidan, Ariel Shamir. SIGGRAPH 2007.
Status: Zu vergeben
Betreuer: Michael Goesele
michael.goesele
Seminar: Ldr2Hdr (2SWS)
Abstract: New generations of display devices promise to provide significantly improved dynamic range over conventional display technology. In the long run, evolving camera technology and file formats will provide high fidelity content for these display devices. In the near term, however, the vast majority of images and video will only be available in low dynamic range formats. In this paper we describe a method for boosting the dynamic range of legacy video and photographs for viewing on high dynamic range displays. Our emphasis is on real-time processing of video streams, such as web streams or the signal from a DVD player. We place particular emphasis on robustness of the method, and its ability to deal with a wide range of content without user adjusted parameters or visible artifacts. The method can be implemented on both graphics hardware and on signal processors that are directly integrated in the HDR displays.
Paper: Ldr2Hdr: On-the-fly Reverse Tone Mapping of Legacy Video and Photographs. Allan G. Rempel, Matthew Trentacoste, Helge Seetzen, H. David Young. SIGGRAPH 2007.
Status: Zu vergeben
Betreuer: Michael Goesele
michael.goesele
Seminar: Symmetrization (2SWS)
Abstract: We present a symmetrization algorithm for geometric objects. Our algorithm enhances approximate symmetries of a model while minimally altering its shape. Symmetrizing deformations are formulated as an optimization process that couples the spatial domain with a transformation configuration space, where symmetries can be expressed more naturally and compactly as parametrized pointpair mappings. We derive closed-form solution for the optimal symmetry transformations, given a set of corresponding sample pairs. The resulting optimal displacement vectors are used to drive a constrained deformation model that pulls the shape towards symmetry. We show how our algorithm successfully symmetrizes both the geometry and the discretization of complex 2D and 3D shapes and discuss various applications of such symmetrizing deformations.
Paper: Symmetrization. Niloy J. Mitra, Leonidas J. Guibas, Mark Pauly. SIGGRAPH 2007.
Status: Vergeben
Betreuer: Michael Goesele
michael.goesele
Seminar: Perception of Materials (2SWS)
(from http://www.cs.kuleuven.be/~graphics/
CGRG.PUBLICATIONS/ISPMR/)
Abstract: Visual observation is our principal source of information in determining the nature of objects, including shape, material or roughness. The physiological and cognitive processes that resolve visual input into an estimate of the material of an object are influenced by the illumination and the shape of the object. This affects our ability to select materials by observing them on a point-lit sphere, as is common in current 3D modeling applications.
In this paper we present an exploratory psychophysical experiment to study various influences on material discrimination in a realistic setting. The resulting data set is analyzed using a wide range of statistical techniques. Analysis of variance is used to estimate the magnitude of the influence of geometry, and fitted psychometric functions produce significantly diverse material discrimination thresholds across different shapes and materials.
Suggested improvements to traditional material pickers include direct visualization on the target object, environment illumination, and the use of discrimination thresholds as a step size for parameter adjustments.
Paper: The Influence of Shape on the Perception of Material Properties. Peter Vangorp, Jurgen Laurijssen, Philip Dutré. SIGGRAPH 2007.
Status: Zu vergeben
Betreuer: Michael Goesele
michael.goesele
webmaster@gris.informatik.tu-darmstadt.de