Entwicklung eines Softwaretools zur Unterstützung von Registrierungsprozessen für medizinische Bilddaten auf Basis von MeVisLab

Das Registrieren medizinischer Bilddatensätze ist ein komplexer und zeitintensiver Prozess. Ohne die Entwicklung effizienter und schneller Registrierungsverfahren müssten erhebliche personelle Ressourcen in das manuelle Registrieren investiert oder teilweise ganz auf deren Resultate und den einhergehenden Erkenntnissen verzichtet werden. Daher ist es besonders wichtig Neuentwicklungen in diesem Gebiet voranzutreiben und Programmstrukturen zu entwickeln, die diese neuen Verfahren einbinden, evaluieren und anschließend optimieren können. Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines Softwaretools, das Registrierungsprozesse von der Vorverarbeitung über die eigentliche Registrierung bis hin zur visuellen Evaluierung unterstützt. Dabei sollte die Applikation so entwickelt werden, dass sowohl Funktionalitäten als auch Benutzeroberfläche einfach erweitert oder modifiziert werden können. Zu Beginn der Entwicklung musste ein geeignetes Framework (bzw. Entwicklungsumgebung) gefunden werden. Dieses sollte sowohl eine stabile Umgebung als auch einen möglichst großen Funktionsumfang im Bereich des Prä- und Postprocessing der Registrierung bieten können. Zudem sollte diese Entwicklungsumgebung auch Strukturen bieten, die es ermöglichen neue Funktionalitäten einfach hinzuzufügen. Auf Grund der Ergebnisse der durchgeführten Analyse kam im Rahmen dieser Diplomarbeit MeVisLab zum Einsatz

Interaktive Segmentierungsverfahren im Rahmen der adaptiven Strahlentherapieplanung

Die Segmentierung der Risikoorgane ist ein zeitraubender Teil der computergestützten Strahlentherapieplanung. Im Rahmen neuer Bestrahlungstechniken der adaptiven Therapie sind schnelle, robuste und genaue Segmentierungsverfahren die Voraussetzung für eine effiziente Neu-Segmentierung von Verfikationsaufnahmen und Planungsdaten verschiedener Modalitäten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher verschiedene interaktive Segmentierungsverfahren implementiert und evaluiert. Diese umfassen Verfahren aus den Bereichen der aktiven Konturmodelle, der Formmodelle und der graphenbasierten Verfahren. Das verwendete aktive Konturmodell basiert auf einem T-Snakes-Ansatz. Dabei handelt es sich um die Anpassung einer parametrisierten Oberfläche an die Bilddaten unter Einfluss einer Ähnlichkeitskraft, die aus den Bilddaten gewonnen wird, und einer regularisierenden Krümmungskraft, die eine glatte Oberfläche favorisiert. Zusätzlich erlauben T-Snakes topologische Änderungen ihrer Oberfläche während der Segmentierung. Aufbauend auf dem Optimierungsverfahren der T-Snakes wurde ein Formmodell entwickelt. Aus Trainingsdaten wird eine typische Form ermittelt, die bei der Segmentierung berücksichtigt wird. Dies geschieht im verwendeten Verfahren durch Aufteilung der Oberfläche in Bereiche gleicher Krümmung und einer anschließenden Anpassung dieser Bereiche an die Bilddaten. Beim dritten Ansatz, dem graphenbasierten Verfahren, wurde der multi-labelled Random-Walk-Algorithmus umgesetzt. Dieser übersetzt einen Bilddatensatz in einen Graphen und partitioniert diesen dann aufgrund der Erreichungswahrscheinlichkeit eines Random-Walk-Prozesses bzgl. manuell gesetzter Markierungen, sog. Label. Getestet wurden die implementierten Verfahren vor allem auf planungsrelevanten CT-Daten, obwohl sie ohne Einschränkung auch für andere Bildmodalitäten verwendbar sind. Die unterschiedlichen Algorithmen decken ein breites Spektrum an Segmentierungsanforderungen bzgl. Robustheit, Genauigkeit und Effizienz ab. Dadurch reduzieren sie den Zeitbedarf für die Segmentierung von Planungsdaten und erlauben eine weitere Automatisierung der Segmentierung im Rahmen der Strahlentherapieplanung

Semiotik der digitalen Medienkunst

Kunstformen, die sich digitaler Technologien bedienen bzw. diese kritisch reflektieren, gewinnen zunehmend an Popularität und haben sich bedingt durch die rasche technologische Entwicklung in den letzten Jahren stark verändert. Innovative künstlerische Konzepte gehen in Richtung multimodaler Gestaltung und einer Öffnung des Kunstwerks gegenüber dem Publikum und seiner Umgebung. Für die Beschäftigung mit diesen komplex gestalteten digitalen Kunstformen wird in der vorliegenden Arbeit ein Modell zur Kunstbetrachtung entwickelt, das sich auf soziologische Aspekte der Werkinterpretation konzentriert und damit ein alternatives Konzept zu einer rein formal-ästhetischen Kunstbetrachtung anbietet. Sein Beitrag soll eine Betrachtung von Kunst und Kultur als Kommunikation sein, die einerseits den Austausch zwischen KünstlerIn, Kunstwerk, Publikum und Umgebung in ihren Fokus legt und andererseits diesen Austausch anhand der Beschreibung konkreter semiotischer Ressourcen, die in digitalen Kunstwerken zur Kommunikation verwendet werden, nachvollziehbar macht. Die Basis für dieses Modell bildet die Semiotik und eine funktionale Sichtweise, die in einer multimodalen Theorie miteinander verbunden wird. Diese Multimodale Theorie, die sich aus der Systemisch Funktionalen Linguistik entwickelt hat, wendet ihr soziologisches Konzept und ihre funktionalen Kategorien auf die Beschreibung einzelner und den Zusammenhang verschiedener Zeichensysteme (Sprache, Bild, Sound, Gestik, Mimik, dreidimensionale Räume, etc.) in unterschiedlichen Genres, wie z.B. Alltagstexten, Wissenschaftsdiskursen und Kunst an. Die meisten multimodalen Analysen beschäftigen sich bisher mit der Kombination von nur zwei verschiedenen Zeichensystemen (Modi) in einem Werk. In der vorliegenden Arbeit wird durch die Anwendung auf den Bereich der digitalen Medienkunst das multimodale Modell hinsichtlich einer Kombination mehrerer Modi erweitert. Diese Arbeit liefert somit einerseits einen Beitrag zur Erweiterung der multimodalen Theorie im Bereich der Linguistik und Semiotik und andererseits einen Beitrag zur Kunst- und Medientheorie. Mit dem hier entworfenen Modell werden in dieser Arbeit ausgewählte Gestaltungsprinzipien der digitalen Medienkunst eingehend betrachtet, die in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewinnen. Dies sind Themenbereich wie Transformation, Modifikation und Übertragung, die Auflösung physischer Grenzen durch virtuelle Räume, die „Sichtbarmachung des Unsichtbaren“ und die Telepräsenz, kohärente oder wenig kohärente Strukturen der Gestaltung sowie neue Publikumsperspektiven, die sich durch die Einbeziehung digitaler Technologien ergeben.Art-forms, which use digital technologies for production and design and which reflect these technologies critically, are becoming increasingly popular. Caused by technological development, art production and design has changed considerably during the last years. Nowadays digital artworks are generated multimodally and integrate the visitor and the environment as represented and interactive participants into their work. In order to explore the meaning making potential of these artworks, I develop a systemic functional framework of analysis. This framework combines a sociological and a formal approach and offers an alternative perspective to enrich our knowledge and perception when engaging with art. It enables researchers to relate art and culture with communicative events and to analyse the interaction and exchange going on between artist, artwork, visitor and environment by describing semiotic resources that are used to generate digital artworks. The developed framework is a multimodal approach, based on semiotics and functional theory, which applies a sociological concept and functional categories to the analysis of multimodal texts. This multimodal approach enables researchers to explain how different semiotic systems or modes (language, image, sound, body language, facial expression and three-dimensional spaces, etc.) are related to each other in different genres such as every day language, scientific texts and art to realise meanings. Hitherto multimodal analysis has basically focused on the combination and relation of only two modes in a text (i.e. language and image). By analysing artworks that are generated of verbal, visual and acoustic modes of communication as well as physical objects in three-dimensional space the multimodal approach is extended in this thesis. Thus this work will contribute to multimodal research and art and media theory. With this framework of analysis major principles of design in digital art, that have become significant within the last years, can be explained. Principles that are addressed in this thesis are: transformation, modification and translation from one mode into another, virtual environments and telepresence, creating new visitor perspectives and interactive concepts as well as cohesion in digital art

Semantische Objektmodellierung mittels multimodaler Interaktion

Ein Konzept für eine interaktive semantische Objektmodellierung wird vorgeschlagen. Die flexible und erweiterbare Objektrepräsentation ermöglicht die Modellierung funktionaler und semantischer Objektinformationen durch die Darstellung von Eigenschaften, die menschliche Begriffe und Kategorien abbilden und die Verbindung von Objekten mit Handlungen und mit sensoriell erfassbaren Attributen herstellen. Das interaktive Modellierungssystem erlaubt die intuitive Erstellung semantischer Objektmodelle

Entscheidungssystem für die relative Feststellung des Produktnutzens AHP und TOPSIS zur Feststellung des Produktnutzens bei Konfigurationen von Verlagsprodukten am Beispiel der Warengruppe Ratgeber

Verlage stehen vor der Herausforderung, bei einer Vielzahl an Möglichkeiten, Verlagsprodukte zu konfigurieren, die Alternative mit dem höchsten Produktnutzen zu finden. Die vorliegende Arbeit beschreibt eine Lösung mithilfe eines Effizienz- und Entscheidungssystems. Zunächst werden die relevanten nutzenstiftentenden Merkmale von Verlagsprodukten mit der Hilfe von Experten ermittelt, danach erfolgt die Gewichtung der Merkmale durch einen paarweisen Vergleich im Rahmen des Analytic Hierarchy Process. Anschließend wird mithilfe des TOPSIS-Verfahrens ein Beurteilungsschema für die Alternativen entworfen und beispielhaft für die Warengruppe Ratgeber durchgeführt. Die Systematik wird zusätzlich als Applikation in Microsoft Excel umgesetzt. Die erstmalige Anwendung des AHP und TOPSIS-Verfahrens im Kontext der Verlagswirtschaft zeigte, dass es dort vielfältige Anwendungsmöglichkeiten für Effizienz- und Entscheidungssysteme geben kann – aber auch mit Vorbehalten zu rechnen ist. Des Weiteren sammelt die Arbeit Argumente,die für eine relative Beurteilung des Produktnutzens bei Verlagsprodukten sprechen. Letztlich erklären die Ergebnisse der Arbeit auch, worauf es bei der Konfiguration eines guten Ratgebers vor allem ankommt: Usability, Gestaltung, Medienkonvergenz und Beständigkeit in funktionaler und Kompetenz, Verständlichkeit, Vertrauenswürdigkeit, emotionale Ansprache und Innovationskraft in inhaltlicher Hinsicht.In times of countless ways of configuring media products publishers face the challenge to choose the alternative with the highest product utility. This workoffers a solution by using two decision analysis methods. First of all, product utility-relevant attributes are identified by expert interviews and then weighted by using pairwise comparison from the Analytical Hierarchy Process (AHP). Afterwards a system for evaluating product alternatives by product utility is developed by using TOPSIS method and is subsequently tested with exemplary products from the category of guidebooks.Additionally, the system is implemented as an application in Microsoft Excel. Appling AHP and TOPSIS approaches first time to the publishing industry showed that there could be great opportunities but also objections within the industry. Furthermore, the work collects arguments for relative measurement of product utility of publishing products. Ultimately, the results explain what makes high product utility for guidebooks: usability, design, media convergence and durabilityin functional terms and competence, comprehensibility, reliability, emotional appealand innovation in terms of content

Innovationsforum open4INNOVATION2012 regional kooperativ-global innovativ: Beiträge zum Fachforum

Die Zukunft liegt bereits heute schon im Internet der Dinge, Daten, Dienste und Personen. Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) beeinflussen vermehrt die alltäglichen Abläufe, übernehmen im Ernstfall lebenserhaltende Körperfunktionen, unterstützen Arbeits- und Produktionsprozesse und halten Einzug in unsere Wohnbereiche. Dabei rückt der Gedanke einer anwendungsnahen und integrierten Sicht von Software zunehmend in den Vordergrund und verlangt deshalb interdisziplinäre Ansätze. Eine frühzeitige technische Abstimmung zwischen Soft- und Hardware sowie unterschiedlichen technischen Öko-Systemen wird dabei notwendiger und fordert Politik, Wissenschaft und Wirtschaft in gleichem Maße. Das Innovationsforum open4INNOVATION2012 am 9.Mai bot dazu Praktikern und Akademikern eine Plattform für den interdisziplinären und fachbereichsübergreifenden Austausch zu neuen und anwendungsnahen IKT-Ansätzen. Unter dem Motto regional kooperativ, global innovativ galt es dabei regional politische, wirtschaftliche und wissenschaftliche Kompetenzen zu bündeln, um globale Märkte erfolgreich zu bestreiten. In dem vorliegenden Tagungsband finden Sie die Beiträge des Fachforums, welches ein Hauptformat der Veranstaltung darstellte. Zusätzlich kam es auf dem Innovationsforum open4INNOVATION2012 erstmals zur aktiven Vernetzung sächsischer Forschergruppen, deren wissenschaftlicher Schwerpunkt die Robotik ist. Auf diesem ersten sächsischen Robotertreffen stand vor allem die Arbeit mit humanoiden Robotern im Mittelpunkt

Flächennutzungsmonitoring XI: Flächenmanagement – Bodenversiegelung – Stadtgrün

Die anhaltende und sich in vielen Teilen der Welt noch verstärkende Verstädterung mit immer neuen Siedlungs- und Verkehrsflächen führt zu nachteiligen Umweltwirkungen, vor allem zum Verlust von fruchtbaren Böden für eine nachhaltige Landwirtschaft und benötigten Waldflächen zur CO2-Minderung. Außerdem führt die anhaltende Zersiedelung zu erhöhten Infrastrukturkosten und Verkehrsaufwendungen; neue Verkehrstraßen zerschneiden die Landschaft mit einhergehendem Verlust an Biodiversität. In Europa und speziell in Deutschland ist der ungeminderte Flächenverbrauch auf weiter steigende Wohnflächenansprüche, neue Industrie- und Gewerbegebiete sowie Infrastrukturprojekte zurückzuführen. Inzwischen setzt sich die Erkenntnis durch, dass Bodenschutz durch Verzicht auf neue Siedlungs- und Verkehrsflächen mit der einhergehenden Bodenversiegelung auch Klima- und Landschaftsschutz ist. Darum geht kein Weg daran vorbei, noch haushälterischer als bisher mit der Ressource Fläche umzugehen. Eine verantwortliche Flächensparpolitik bedarf vieler guter, kreativer Ideen, Instrumente, Maßnahmen und Umsetzungsakteure auf allen Entscheidungsebenen. Dabei dürfte die Bedeutung informatorischer Instrumente unbestritten sein. Nur so können Zustand und Veränderung der Flächennutzung schnell, genügend genau und verlässlich beschrieben werden. Das ist eine Grundvoraussetzung zielgenauer Steuerungsinstrumente zur Senkung der Flächeninanspruchnahme. Hier kommen nun alte und neue Geodaten ins Spiel, denn nur auf deren Grundlage sind die notwendigen Informationen berechenbar. Dabei steigen die Anforderungen an Qualität und Verfügbarkeit raumbezogener Daten- und Informationsangebote, die immer genauer, aktueller und frei verfügbar sein sollten. Aus Wissenschaft und Praxis wird aber auch immer stärker die Kennzeichnung von statistischen Unsicherheiten in den Daten, Indikatorwerten und Zeitreihen gefordert. Neben neuen und weiterentwickelten amtlichen Geobasisdaten spielen nutzergenerierte Daten eine immer wichtigere Rolle. Ebenso werden die Daten des europäischen Copernicus-Programmes immer stärker genutzt und zunehmend produktiv. So wird intensiv an Verfahren zur halbautomatischen Erfassung von Landschaftsveränderungen gearbeitet als Informationsgrundlage für die amtliche Vermessung zur Aktualisierung ihrer Geodatenmodelle. Auch städtisches Grün kann heute mithilfe von Satellitenbilddaten viel genauer als bisher klassifiziert und in Zustand und Veränderung abgebildet werden. Derartige neue Entwicklungen vorzustellen und mit der Praxis zu diskutieren, ist das Ziel des alljährlichen Dresdner Flächennutzungssymposiums (DFNS). Der vorliegende Band vereint Beiträge der 11. Auflage dieser Veranstaltungsreihe, die vom 08. April bis 09. April 2019 stattfand und folgende Themen behandelte: internationale und nationale Entwicklungen in der Flächenpolitik, Flächenmanagement, Flächenmonitoring und -analysen, Bodenversiegelung, Indikatoren und Methoden, smarte Datenerhebung. Einen besonderen Schwerpunkt bildet diesmal das Grün in der Stadt. Die Präsentationen des Symposiums sind unter http://11dfns.ioer.info/programm/ zu finden. Darunter befinden sich auch neue Entwicklungen und Ergebnisse des Monitors der Siedlungs- und Freiraumentwicklung (www.ioer-monitor.de). Diese kostenfreie wissenschaftliche Dienstleistung des Leibniz-Institutes für ökologische Raumentwicklung ermöglicht die kartographische Visualisierung, die statistische Analyse sowie den Vergleich von inzwischen 85 Indikatoren zur Flächennutzung und damit eng zusammenhängender Themen. Die Indikatorwerte sind auf allen relevanten administrativen Ebenen bis zu Gemeinden sowie als hochauflösende Rasterkarten verfügbar. Die Zeitreihen gehen bis ins Jahr 2000 zurück

Applications of new information technologies for the preparation and efficient transmission of geographic information - the example of map-based systems on the Internet

Für die Bearbeitung sowohl praktischer als auch wissenschaftlicher Fragestellungen gewinnt der Einsatz kartengestützter Online-Systeme heute zunehmend an Bedeutung und führt zu einer außerordentlich großen Aufwertung der klassischen Funktion der Kartendarstellung in raumbezogenen Arbeits- und Forschungsprozessen. Dies bezieht sich nicht nur auf das Fach Geographie, sondern auch auf andere geowissenschaftliche Disziplinen. Alle Raumwissenschaften greifen auf räumliche Modelle in Form von Karten oder kartenverwandten Darstellungen zurück, um Zugang zur räumlichen Realität zu erhalten und theoriegeleitet arbeiten zu können.Wie bei Fernerkundungstechniken oder statistischen Analyseverfahren, die in zahlreichen geographischen Forschungsprozessen oder praktischen Auswertungstätigkeiten angewandt werden, ist es auch im Bereich der Online-Informationsvermittlung heute erforderlich, über hinreichende Kenntnisse der Wirkungsweise der eingesetzten Techniken (Verfahren) zu verfügen. Gerade im Hinblick auf die optische Perfektion, die mittlerweile kennzeichnend für die digitalen Produkte raumbezogener Visualisierungstechniken ist, erscheint es notwendig, technische Zusammenhänge und Grundlagen aufzuzeigen.Die Analyse der Konstruktions- und Distributionsweisen und die Herausstellung der informationstheoretischen Vorzüge kartengestützter Online-Systeme wurde dabei um eine empirische Überprüfung ergänzt, um eine umfassendere Bewertung des tatsächlichen Vermittlungserfolges von geographischen Informationen erreichen zu können. Mit diesem Ansatz wurde der Versuch unternommen, die These von der größeren Effizienz von Webkarten zu überprüfen und aufzuzeigen, ob und ggfs. in welchem Umfang sich die mit einer Web-Karte verfolgte Intention, einen Raumausschnitt thematisch oder topographisch wiederzugeben, im Vergleich zu konventionellen Printkarten unterschiedlich umsetzen lässt. Die Datenerhebung erfolgte über eine Befragung von zwei unterschiedlichen Versuchsgruppen, deren Wahrnehmungsleistungen als Indikator für die Wirkung der unterschiedlich codierten Rauminformationen gewertet wurden.Insgesamt belegen die Ergebnisse des kartographischen Experiments die Annahme, dass der Vermittlungserfolg von kartengestützten Rauminformationen, die über das Internet übertragen werden, größer ist als bei konventionellen Printkarten. Der Anteil an korrekten Antworten, der bei der vergleichenden Befragung erzielt wurde, ist bei den mit der Web-Technologie visualisierten Karten durchschnittlich um rund 15% größer als bei den normalen Printkarten. Insbesondere bei komplexeren Rauminformationen, bei denen es um vergleichende Betrachtungen oder das Erfassen von kausalen Zusammenhängen geht, besitzen interaktive und multimedial unterstützte Raumdarstellungen, wie sie das World Wide Web ermöglicht, eindeutig Vorteile. Die Möglichkeiten zum räumlich, zeitlich und inhaltlich nahezu unbegrenzten Informationsabruf und zur Variation der Datenwiedergabe von Webkarten kommen dem jeweils unterschiedlich ausgeprägten Wahrnehmungsvermögen der Kartennutzer zugute und verbessern offensichtlich die individuelle Informationsaufnahme

Rückmeldungen aus Schulleistungstests an Lehrkräfte durch interaktive Informationsvisualisierungen

Teaching staff are expected to be able to use results from comprehensive student achieve-ment tests to improve their instruction. For these data-driven decision-making processes, skills that could be denoted as data literacy are required. Research has shown, however, that in some cases these competencies are not sufficiently pronounced and that feedback is often difficult to understand. Furthermore, the research demonstrated that it is necessary to in-crease the comprehensibility of feedback by using data visualizations. Regional state insti-tutes for education tasked with providing feedback supported teaching staff by offering fur-ther training and handouts on how to use external achievement test results. The matter of increasing the comprehensibility of feedback remains unaddressed. This gap in the research will be taken up in this thesis, which uses the example of comparative achievement tests to approach the question of whether the comprehensibility of achievement-test feedback could be increased by using a feedback system with interactive information visualizations. As part of a study with a cross-sectional design, twenty primary school teachers compared a familiar paper-based feedback for achievement-test results with a new, interactive feedback system. First, the teachers participating in the study assessed the perceived time required to answer the questions asked about the test results. Secondly, the teachers assessed how useful the feedback formats were for answering the questions. The results show that, on average, the questions asked about the data could be answered significantly more quickly using the interactive information visualizations. Furthermore, interactive information visualizations are assessed as being significantly more useful on average. Matrix visualizations were prov-en to have particularly positive effects. For the co-variables only one significant effect was perceived: Teachers with a high level of data literacy assessed the interactive feedback sys-tem as being faster. Moreover, the teachers gave statements regarding requirements for an interactive feedback system and their attitudes and experiences in working with achievement tests. The findings of this study indicate that feedback systems with a user- and demand-oriented graphic layout are becoming more important