Wahrnehmungsgrenzen kleiner Verformungen auf spiegelnden Oberflächen

Es werden zwei Modelle entwickelt und evaluiert, die Wahrnehmungsgrenzen kleiner Formabweichungen auf spiegelnden Oberflächen beschreiben. Beide Modelle berücksichtigen die gespiegelte Umgebung und führen die Wahrnehmungsgrenzen auf die Winkelauflösung des menschlichen Auges zurück. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit ist die Erweiterung der Modelle auf Oberflächenrauheiten und -welligkeiten. Die vorhergesagten Wahrnehmungsgrenzen werden mit den Daten zweier Wahrnehmungsstudien verglichen

Fusion multivariater Bildserien am Beispiel eines Kamera-Arrays

Die automatische Sichtprüfung spielt eine wesentliche Rolle in der Automatisierungstechnik, etwa zur Qualitätssicherung. Dabei müssen oft heterogene Informationen simultan erfasst werden. Eine Lösungsmöglichkeit bieten Kamera-Arrays mit Kameras, deren Aufnahmeparameter sich individuell konfigurieren lassen. Diese Arbeit stellt Methoden vor, um die erhaltenen multivariaten Bildserien zur simultanen Bestimmung der Gestalt und der spektralen Eigenschaften einer Szene zu fusionieren

Ein Beitrag zur Entwicklung von Methoden zur Stereoanalyse und Bildsynthese im Anwendungskontext der Videokommunikation

This thesis contributes to the research area of stereo vision and view synthesis in the field of private video communication. During private video communication eye contact between the participants is typically lost due to the different placement of the camera and the video window. The goal of this thesis is to re-establish the eye contact by synthesizing of the view of a virtual camera such that the virtual camera faces towards the participant. The thesis firstly sketches the positive effect of eye contact in video communication. An in-depth review of mathematical foundations in the fields of stereo vision and view synthesis follows. On this foundation the thesis comprehensively covers the state of the art of image based rendering and particularly of eye-gaze correction via 3D-analysis and synthesis.In the first step of the method development the thesis establishes a model of quality factors which determines decisions about camera placement and recording system. Measurements with respect to synchronization and data storage are presented. Local and global algorithms for stereo vision are analyzed and adapted. The thesis contributes to the field of stereo vision algorithms by means of development and combination of different cost functions, consistency based inpainting, spatial and temporal smoothing and segmentation with respect to the use case of private video communication. Using the extracted disparity map, two approaches for view synthesis - trifocal transfer and 3D warping - are employed and extended. One important contribution of the thesis is a contour-based inpainting algorithm as well as point base image smoothing techniques. Two comprehensive subjective studies prove the assumption that eye contact can be re-established by the proposed system. They demonstrate the well perceived eye-contact as well as the significantly improved acceptance of quality due to the developed methods compared to the initial situation. The thesis finally discusses the results, followed by a qualitative comparison to the state of the art.Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zum Forschungsbereich der Stereoanalyse und Bildsynthese im speziellen Kontext der privaten Videokommunikation. Bei der privaten Videokommunikation geht durch die unterschiedliche Positionierung der Kamera und des Videofensters typischerweise der Blickkontakt zwischen den Kommunikationsteilnehmern verloren. Ziel dieser Arbeit ist die Wiederherstellung des Blickkontaktes mittels der Synthese einer virtuellen Kameraansicht, die in Blickrichtung der Kommunizierenden ausgerichtet ist. Die Arbeit umreißt zunächst den positiven Einfluss des Blickkontaktes in der Videokommunikation. Anschließend wird eine tiefgehende Betrachtung der notwendigen technischen Grundlagen im Bereich Stereoanalyse und Bildsynthese durchgeführt. Aufbauend auf diesen Grundlagen wird der der Stand der Technik im Bereich des bildbasierten Renderings im Allgemeinen sowie der Blickkorrektur mittels 3D-Analyse und -synthese im Speziellen umfassend behandelt. Zunächst wird ein Modell von Qualitätsparametern entwickelt, welches die Entscheidungen hinsichtlich Kameraanordnung und Aufnahmesystem determiniert. Notwendige Messungen hinsichtlich Synchronizität und Datenspeicherung werden präsentiert. Im Bereich der Algorithmen der Stereoanalyse werden etablierte lokale und globale Algorithmen analysiert und adaptiert. Verschiedene Kostenmaße, konsistenzbasiertes Füllen, zeitliche und örtliche Glättung sowie eine abschließende Segmentierung werden hinsichtlich des konkreten Anwendungsfalls der Blickkorrektur in der privaten Videokommunikation entwickelt. Darauf aufbauend werden die beiden Syntheseverfahren des trifokalen Transfers sowie des 3D-Warpings weiter entwickelt. Ein wichtiger Beitrag der Arbeit ist ein konturbasiertes Füllverfahren sowie Maßnahmen im Bereich der Punktglättung. Zwei umfangreiche Experimente mit zahlreichen Probanden bestätigen die Korrektheit der Annahme, dass Blickkontakt durch das vorgestellte Verfahren hergestellt werden kann. Sie demonstrieren sowohl die sehr gute Wahrnehmung des Augenkontaktes als auch die signifikante Verbesserung der Akzeptanz und subjektiven Qualitätswahrnehmung durch die entwickelten Algorithmen im Vergleich zum Ausgangspunkt der Arbeit. Eine qualitativer Vergleich mit dem Stand der Technik und eine Diskussion der Ergebnisse, gepaart mit einem Ausblick in die Zukunft des behandelten Forschungsgebietes, schließen die Arbeit ab

Sensorische Integration-Raumwahrnehmung unter besonderer Berücksichtigung des Kindesalters

Es wird anhand der vorliegenden Arbeit folgendes Resümé gezogen: -Empfindung und Wahrnehmung müssen von der Begrifflichkeit her unterschieden werden. -Der Begriff der Wahrnehmung entsprechend dem heutigen Erkenntnisstand wird definiert und die unterschiedlichen Wahrnehmungsbereiche werden beschrieben. -Einige (Teil-) Bereiche der Wahrnehmung entwickeln sich bereits pränatal. Es handelt sich hierbei in erster Linie um elementare Sinne, wie z. B. den Tastsinn, welcher u.a. auch der Partnersuche dient und den Erhalt der Gattung sichert. Diese Sinnesbereiche der Wahrnehmung werden früh ausgebildet. Anders verhält es sich mit Wahrnehmungsbereichen (z. B. Sehen und Hören etc.), die mehr auf Lernen und Erfahrung basieren. -Die Entwicklung der kindlichen Wahrnehmung wird dargestellt. Sie ist bedeutsam für die Beurteilung der Entwicklung von Wahrnehmung im Allgemeinen. Es muss hierzu Detailwissen in der Praxis der Frühdiagnostik verfügbar sein, um Kinder mit Störungen frühzeitig identifizieren zu können. -Die „Sensorische Integrationstherapie nach Jean Ayres“ setzt sich immer mehr im Bereich der Ergotherapie durch. Das Besondere an dieser Methode von Jean Ayres ist, „den gesamten Menschen am Leben teilhaben zu lassen“ und dies vor allem bei solchen Menschen – hier insbesondere Kindern –, die durch Wahrnehmungsstörungen auffallen (schlechte Fähigkeit zur Orientierung im Raum etc.). Jean Ayres´ Anliegen war es, das betroffene Kind in die Lage zu versetzen, sich trotz Wahrnehmungsstörung den Anforderungen des Alltags erfolgreich zu stellen und anfallende Aufgaben selbständig zu verrichten. Gerade Kinder mit mentalen Entwicklungsstörungen, mit Störungen der Gehirnentwicklung, profitieren von frühzeitiger Therapie nach dieser Methode dann, wenn bei ihnen eine wie auch immer geartete Wahrnehmungsstörung diagnostiziert werden konnte. Das von Jean Ayres entwickelte Therapieverfahren setzt auf spielerische Art bei der Integration der verschiedenen Wahrnehmungsbereiche an. Auf diese Weise sollen Reaktionen des Kindes dem Reiz angemessen erfolgen. Die „Sensorische Integrationstherapie“ erfolgt mittels einer Stimulierung der Körperwahrnehmung durch Aktivierung der Basissinne (z.B. Gleichgewichtssinn). Ein Schwachpunkt der Methode liegt allerdings in der nie erfolgten Evaluierung. -Kritisch anzumerken ist: Für das Wissen von und um Wahrnehmung ist eine intensive und gründliche Diagnostik unerlässlich! Aus diesem Grund müssen Eltern und sämtliche mit der Aufsicht für das jeweilige Kind betraute Personen herangezogen werden, das Kind genau zu beobachten. Vorschnelle, die Eltern - und dann auch die Kinder - verunsichernde Diagnosen sind zu vermeiden. Erst Diagnostik, dann Diagnosestellung und dann erst Entwicklungstherapie zur Wahrnehmungsstörung - dieses Gesetz muss zukünftig weit stärker eingehalten werden. -Es ist von allergrößter Bedeutung, jedes Kind zum frühestmöglichen Zeitpunkt einer Wahrnehmungsprüfung zuzuführen, da es nur durch eine intakte Sinnes- und Wahrnehmungstätigkeit zur umfassenden Erfahrung der Umwelt und Orientierung in der Umgebung kommen kann. So führt beispielsweise eine unerkannte schwere Hyperopie mit Astigmatismus dazu, dass das betroffene Kind kaum in der Lage ist, Einzelheiten in der näheren Umwelt zu erkennen. Das Resultat können schlechte schulische Leistungen trotz eines durchaus normalen oder sogar überdurchschnittlichen Intellekts darstellen. Die verheerenden Folgen lassen sich unschwer erahnen. Es kann sein, dass Kinder über lange Zeit ihr „Wahrnehmungsdefizit“ kompensieren. Steigt der Leistungsdruck z. B. in der Schule, werden solche Fehlentwicklungen zwar klinisch offenbar, vielfach aber falsch oder zu spät diagnostiziert. -Es sind die Eltern, die täglich Umgang mit dem Kind pflegen und denen sich aus diesem Grund die beste Möglichkeit bietet, etwaige Wahrnehmungsstörungen als erste zu erkennen. Fachleute, denen das Kind präsentiert wird, sehen dieses nur ausschnittsweise in einer vielfach als „Laborsituation“ zu bezeichnenden Atmosphäre, z. B. im Rahmen einer Vorstellung beim Arzt, was einen umfassenden und korrekten Gesamteindruck in Bezug auf das Kind und alle Aspekte seiner Wahrnehmungsleistung erschwert. Daher muss den Eltern vermittelt werden, ihre Kinder sorgfältig und frühzeitig zu beobachten. Auch müssen Ärzte lernen, den Eltern zuzuhören, sie nach der Entwicklung zu befragen und dies im Detail, nicht auf die Schnelle, wie es vielfach üblich ist. -Eltern vermuten oft bereits früh eine Wahrnehmungsstörung bei ihren Kindern, sind aber in Ermangelung entsprechender Kenntnisse als Laien nicht in der Lage, genauer zu differenzieren. Ihnen muß nahe gebracht werden, sich bereits beim leisesten Verdacht an Fachleute zu wenden. -Vor der Einleitung einer adäquaten Therapie ist eine umfassende Diagnostik unverzichtbar! Diese muß nach dem aktuellsten Stand der Wissenschaft, ggf. unter Miteinbeziehung modernster neurophysiologischer Kenntnisse und im Einzelfall bildgebender Verfahren dann erfolgen, wenn ein hirnorganischer Prozeß (Tumor) oder eine Fehlbildung diese Störung verursacht haben könnte. -Die Therapie nach dem Konzept der „Sensorischen Integration nach Jean Ayres“ muss von qualifizierten Fachleuten angeboten und durchgeführt werden. Selbst die beste Therapie vermag eine umfassende vorherige Diagnostik nicht zu ersetzen. Grundsätzlich sollte weiterhin gelten, dass der Grundsatz „nil nocere“ gerade auch für Kinder mit vermuteten Wahrnehmungsstörungen ohne Wenn und Aber einzuhalten ist