Konzept zur interaktiven Auswertung multidimensionaler biologischer Bilddaten

Das Thema der Arbeit beinhaltet die Konzeptionierung der Analyse großer multidimensionaler biologischer Bilddatenmengen. Erstellt werden Bausteine für die Filterung, Segmentierung und Merkmalsextraktion. Weiterhin werden Programmpakete bereitgestellt. Dabei wird stets der Spagat zwischen Qualität, Quantität und Berechnungszeit gehalten

Digitale Bildsignalverarbeitung : Grundlagen, Verfahren, Beispiele

Mit dem vorliegenden Buch soll eine Einführung in die digitale Bildverarbeitung gegeben werden. Hierbei werden gemäß der allgemeinen Themenstellung der vorliegenden Buchreihe insbesondere die signalorientierten Aspekte der Bildverarbeitung in den Vordergrund gestellt. Den besonderen Reiz der Bildverarbeitung sehe ich in dem interessanten Zusammenwirken von intuitiven und theoretischen Lösungsansätzen, die jeweils durch ”anschauliche” Experimente evaluierbar sind. Entsprechend wird in der vorliegenden Darstellung versucht, insbesondere anhand von zahlreichen Simulationsbeispielen ein Verständnis dieses jungen, an Bedeutung zunehmenden Gebietes beim Leser zu erreichen. Zum Verständnis des Buches sind außer Kenntnissen der Mathematik, wie sie etwa in ingenieurswissenschaftlichen Studiengängen vermittelt werden, Grundkenntnisse der linearen Systemtheorie bzw. Signalverarbeitung und Grundkenntnisse der Wahrscheinlichkeitsrechnung vorteilhaft

Kernmagnetische 7Li-, 23Na- und 17O-Resonanz-Untersuchungen zu atomaren Austauschprozessen in Festkörpern

Kernmagnetische 7Li-, 23Na-, und 17O-Resonanz-Untersuchungen zu atomaren Austauschprozessen in Festkörpern Atome Bewegungsprozesse in Festkörpern sind von großer Bedeutung in der Phasenumwandlungskinetik, bei der Dotierung mit Fremdatomen oder der Ionendiffusion. Ein umfassendes Verständnis der mikroskopischen Transportmechanismen in kristallinen und amorphen Materialien ist daher sowohl aus grundlagenwissenschaftlicher Sicht als auch für die Entwicklung zukünftiger Ionenleiter-Technologien von besonderem Interesse. Zu diesem Zweck befasst sich diese Arbeit mit der Weiterentwicklung von Methoden der Kernspinresonanzspektroskopie, um atomare Austauschprozesse auf den Zeitskalen ultralangsamer bis in den Bereich schneller Dynamik zu detektieren und zu charakterisieren. Der thematische Schwerpunkt liegt auf der Spektroskopie von Quadrupolkernen mit Kernspin I > 1, welche konventionell entweder nicht-selektiv (z.B. 7Li) oder ausschließlich selektiv (z.B. 23Na und 17O) angeregt werden können. Für I = 3/2 wird die Erzeugung von stimulierten Echos sowohl für Zwei- als auch für Vier-Zeiten-Korrelationen und von Spin-Echos bei nicht-selektiver Anregung mittels Dichtematrix-Rechnungen hergeleitet. Darauf aufbauend können weitere Methoden, wie die statische zweidimensionale Austauschspektroskopie, welche Zugang zur Geometrie der Dynamik bieten, erstmals für 7Li angewendet werden. Die experimentelle Umsetzbarkeit der erarbeiteten Methoden wird an pulverförmigen Proben des schnellen Ionenleiters Lithiumindiumphosphat und an ein- und polykristallinem Lithiumtriborat demonstriert. Die für das Isotop 7Li verhältnismäßig starken und daher nicht vernachlässigbaren magnetisch dipolaren Wechselwirkungen werden im Rahmen einer Lokalfeldnäherung untersucht. Aus der Ionendynamik resultierende dipolare Fluktuationen werden durch ein einfaches Schalenmodell in einem random-walk Ansatz simuliert und zeigen, wie sich Einteilchen- und Vielteilchen-Korrelationsfunktionen näherungsweise trennen lassen. Die simulativen Ergebnisse werden mit experimentellen Daten an Lithiumborophosphat-Glas überprüft. 23Na-NMR wurde angewendet, um den Misch-Matrix-Effekt, welcher eine nicht-lineare Erhöhung (positiv) oder Verminderung (negativ) der ionischen Leitfähigkeit unter Variation der Glasmatrix-Zusammensetzung beschreibt, zu untersuchen. Spin-Gitter-Relaxationszeit-Messungen und Linienformanalysen an den Proben zweier Serien von Natriumborophosphat- und Natriumborosilikat-Gläsern belegen einen positiven bzw. negativen Misch-Matrix-Effekt sowie breite Verteilungen von Aktivierungsenergien. Als Modellsystem für die 17O-NMR wurde die zweizählige Reorientierungsdynamik von Dimethylsulfon mittels stimulierter Echo-Spektroskopie und zweidimensionalen Austauschspektren erstmalig mit dieser neuen NMR-Spektroskopie-Methode beobachtet. Der Vergleich mit Simulationen zeigt eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Ergebnissen

Physikalisch-basierte Simulation von Flüssigkeiten in interaktiven Umgebungen

Die realistische, physikalisch-basierte Repräsentation von Flüssigkeiten in der Computergraphik umfasst drei Schritte: Simulation, Oberflächenextraktion und Darstellung. Die Erzeugung realistischer Animationen mit Hilfe dieser Schritte ist rechentechnisch kostenintensiv und i.d.R. nicht in Echtzeit durchführbar. Für plausible Ergebnisse in Echtzeitumgebungen muss ein Kompromiss zwischen Qualität und Performanz eingegangen werden. Das Ziel dieser Dissertation ist die Beschleunigung der einzelnen Schritte, um den Detailgrad virtueller Flüssigkeiten in Echtzeitumgebungen zu vergrößern.Realistic physically-based visual representations of liquids require three main steps to be conducted: simulation, surface extraction and rendering. Since each of these steps in itself is a computationally complex task, realistic representations of liquids is a time-consuming endeavor. As a result, approaches that aim for real-time rendering and interactivity usually have to trade off quality for rendering speed. The goal of this thesis is to accelerate the representations of realistic liquids to achieve real-time frame rates. This is accomplished by devising novel dedicated acceleration techniques for each of the above mentioned steps

3D-Linienraster für die optische Formaufzeichnung

Innerhalb der optischen Messtechnik ist es oft nötig, Intensitätsmuster auf die zu vermessenden Objekte zu projizieren. Mit herkömmlichen Abbildungen ergeben sich bei sehr tiefen Objekten Probleme aufgrund der begrenzten Tiefenschärfe. Holographische Projektionen umgehen diese Einschränkung. In der Arbeit wird untersucht, in wieweit computergenerierte Hologramme basierend auf Flüssigkristall-Displays (LCD) für diesen Zweck eingesetzt werden können. Unterschiedliche Algorithmen und LCDs werden untersucht. Eine dreidimensionale Verallgemeinerung des Gerchberg-Saxton-Algorithmus wird dargestellt. Simulationen zur Nutzung der geometrischen Phase (Pancharatnam Phase) um die Phasenmodulationseigenschaften der LCDs zu verbessern werden beschrieben

Rekonstruktion der Kortexoberfläche aus Magnetresonanztomogrammen unter besonderer Berücksichtigung tiefer Furchenstrukturen

Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist das derzeit wohl führende Instrument zur in-vivo-Aufklärung der Morphologie des menschlichen Gehirns. Die von einem MRT-Scanner gelieferten Bilddaten sind aber nicht unmittelbar automatischen Auswertverfahren zugänglich, sondern müssen zunächst komplexen Bilderkennungsverfahren unterworfen werden. In dieser Arbeit wird ein neuartiges Verfahren zur Rekonstruktion des Kortex vorgeschlagen. Obwohl gegenwärtig in diesem Bereich vor allem statistische Segmentierverfahren zum Einsatz kommen, wurde hier ein primär geometrischer Ansatz gewählt, der in der Lage ist, auch tiefe und enge Furchenstrukturen sicher aufzulösen, deren Grauwertverlauf, bedingt durch Partialvolumeneffekt und Bildstörungen, statistischen Klassifizierern kaum Möglichkeiten zur eindeutigen Abgrenzung zwischen grauer Hirnsubstanz und Liquorraum bietet

Praxis der Digitalen Signalverarbeitung

Die Grundlagen der digitalen Signalverarbeitung werden im Rahmen von acht praktischen Versuchen vorgestellt. Die Bandbreite der Experimente reicht von Sensordatenfusion über die Schwingungsanalyse bis hin zu Akustik und Bildverarbeitung. Die vermittelten Inhalte sollen die Leser mit der praktischen Anwendung von modernen Methoden der Signalverarbeitung vertraut machen und ihnen hilfreiche Werkzeuge an die Hand geben, deren Beherrschung im Berufsalltag oftmals verlangt wird

Praxis der Digitalen Signalverarbeitung

The basics of digital signal processing are introduced with eight practical experiments. The experiments cover a wide range of different topics such as sensor fusion, vibration analysis, acoustics and image processing. The presented techniques aim at making the reader familiar with the practical application of modern methods of signal processing. The mastering of these helpful tools is often a requirement in daily professional life