Wissensbasierte Situationsinterpretation für eine kontextbezogene Chirurgieassistenz mittels Erweiterter Realität

Chirurgische Assistenzsysteme unterstützen den Chirurgen bei der Durchführung einer Operation. Durch ihren Einsatz sollen das Patientenrisiko gesenkt und die chirurgische Belastung verringert werden. Ein Ziel zukünftiger Assistenzsysteme ist die Bereitstellung einer kontextbezogenen Unterstützung des Chirurgen. Im Fokus der vorliegenden Arbeit stehen ein Konzept und die zugehörigen Methoden zur Realisierung solch einer Assistenz

Kontextsensitive Erkennung und Interpretation fahrrelevanter statischer Verkehrselemente

In dieser Arbeit werden Methoden und Verfahren zur Umwelterkennung und Situationsinterpretation entwickelt, mit denen statische Verkehrselemente (Verkehrszeichen und Ampeln) erkannt und im Kontext der Verkehrssituation interpretiert werden. Die Praxistauglichkeit der entwickelten Methoden und Verfahren wird durch umfangreiche Experimente demonstriert, bei denen auf die Verwendung realer Daten, kostengünstiger Sensorik und Echtzeitverarbeitung Wert gelegt wird

Notebookeinsatz beim selbstgesteuerten Lernen. Mehrwert für Motivation, Lernklima und Qualität des Lernens?

In einer empirischen Studie mit 152 TeilnehmerInnen eines einsemestrigen Softwarepraktikums wurde untersucht, welche Zusammenhänge zwischen dem Notebookeinsatz in einem universitätsweiten Funknetz und der Qualität selbstgesteuerten Lernens bestehen. Eingenommen wurde eine intrapsychische Perspektive auf die subjektive Interpretation der ubiquitären Lernsituation und die individuellen Parameter des Lernens. Die Ergebnisse zeigen Vorteile des Notebookeinsatzes für das selbstgesteuerte Lernen. Die Effekte fielen beim Erleben von Autonomie beim Lernen verhältnismäßig groß, bei Lernklima, Motivation und Lern-Leistung nur klein bis moderat aus. Darüber hinaus zeigte sich, dass die beobachtbar veränderten Nutzungsmuster ohne Einfluss auf die Qualität des Lernens waren. Zusammenhänge mit der Lern-Leistung zeigten sich dagegen mit Motivation und Lernklima. Auf der Basis dieser Befunde werden in diesem Beitrag Implikationen für die Gestaltung von Lernkontexten an einer Notebook-Universität diskutiert. (DIPF/Orig.

Videogestützte Umfelderfassung zur Interpretation von Verkehrssituationen für kognitive Automobile

Es wird einen holistischer Ansatz zur Interpretation von Verkehrssituationen vorgestellt, der aus den drei Teilen Umfelderfassung, Wissensmodellierung und Situationsinterpretation besteht. Die Umfelderfassung dient dazu, das Umfeld des Fahrzeug durch unterschiedliche Sensorik zu beobachten und die zur Fahrzeugführung relevanten Informationen zu extrahieren. Mit Hilfe einer Ontologie werden Situationen beschrieben und durch das Fallbasierte Schließen klassifiziert und bewertet

Zentrale, objektorientierte Situationsrepräsentation angewandt auf die Handlungsziele eines Cockpitassistenzsystems

Das Situationsverständnis kognitiver Systeme zum Zwecke einer Verbesserung der Kooperationsfähigkeit zwischen dem Menschen und der Maschine weiter zu steigern, ist Ziel der Arbeit. Beschrieben ist ein neuartigen Systemansatz, der wesentlich dazu beiträgt, eine konsistente, zielorientierte Funktionsweise der kognitiven Teilfunktionen eines kognitiven Assistenzsystems sicherzustellen. Das Situationswissen des Assistenzsystems ist hierfür in symbolischer Form als dessen amp;quot;mentaler Zustandamp;quot; repräsentiert. Dies ist eine wichtige Voraussetzung für die Fähigkeit des Assistenzsystems, seine Handlungsziele für eine effektive Kooperation mit der Cockpitbesatzung und die daraus abgeleiteten Handlungen selbst zu erläutern, d.h. erklären zu können. Für den Aufbau der Arbeit wurde eine Struktur gewählt, die dem Entwurfsprozess objektorientierter Systeme entspricht. Die entwickelten Konzepte werden frühzeitig im Standard der Unified Modelling Language (UML) dargestellt. Es werden zunächst im Rahmen der Analyse der Anforderungen die Leistungsmerkmale an eine zentrale, objektorientierte Situationsrepräsentation definiert. Die Voraussetzung für die Umsetzung dieser Anforderungen, insbesondere für eine effektive Mensch-Maschine-Kooperation, ist die maschinelle Analyse der Situation. Im Rahmen der Systemanalyse wird die Funktionsweise der maschinellen Situationsanalyse aus den Erkenntnissen der menschlichen Informationsverarbeitung abgeleitet. Die Grundlagen der Kognition werden zur Analyse des Gesamtsystems erörtert. Auf Basis des gewonnenen Systemansatzes wird ein Entwurf erstellt, welcher den gestellten Anforderungen an eine zentrale, objektorientierte Situationsrepräsentation genügt. Die für die Modellbildung entscheidende Aufgabe der Wissenserhebung wird behandelt und es wird die Frage beantwortet, welche Repräsentationsform für das gewonnene Wissen herangezogen werden kann, die für Mensch wie Maschine verständlich ist. Die Umsetzung der zentralen, objektorientierten Situationsrepräsentation in eine geeignete Software-Architektur erfolgt mit Hilfe standardisierter Entwicklungsverfahren unter Berücksichtigung von etablierten Ansätzen, die dem Fachgebiet der künstlichen Intelligenz entnommen werden. Die Modellbildung zielt hier auf den Anwendungsfall eines militärischen Transportfluges. Basierend auf den erarbeiteten Methoden zu Wissensakquisition und Wissensrepräsentation erfolgt die Erstellung entsprechender expliziter amp;quot;mentaleramp;quot; Modelle. Die Erprobung der zentrale, objektorientierte Situationsrepräsentation erfolgt hinsichtlich des Modells der Handlungsziele unter Laborbedingungen anhand aufgezeichneter Daten, die während der Flugversuchserprobung eines kognitiven Cockpitassistenzsystems gewonnen wurden. Die Bewertung der Kompliziertheit der Situation und die auftretende Situationskomplexität sind Teil der quantitativen Untersuchungen. Ziel der qualitativen Untersuchung ist es, die in den Systementwurf eingeflossenen Anforderungen anhand möglichst realitätsnaher Belastungen zu bestätigen

Adaptive Verhaltensentscheidung und Bahnplanung für kognitive Automobile

In der vorliegenden Arbeit wird eine biologisch motivierte Verhaltenssteuerung für ein kognitives Automobil vorgestellt, die ein hohes Maß an Rückmeldung liefert und damit die Grundlage für zukünftige Lernverfahren bildet. Weiterhin wird eine universell einsetzbare Bahnplanungskomponente entwickelt. Wesentliches Element des vorgestellten Ansatzes ist die Repräsentation von Fahrintention und Fahrzeugumfeld mit Hilfe von dynamischen Gefahrenkarten

Modellbasierter Ansatz zur probabilistischen Interpretation von Fahrsituationen

Diese Arbeit stellt ein methodisches Konzept vor, welches eine probabilistische Interpretation von Fahrsituationen auf Basis der Objekte im Fahrzeugumfeld ermöglicht. Wissen über Fahrsituationen wird in einer formalen Repräsentation abgelegt. Abhängig von den gemessenen Objektinformationen der Umfeldsensorik wird daraus ein graphisches Modell erzeugt. Aus diesem werden durch Inferenz Schlüsse über die Fahrsituation gezogen. Das Konzept wurde in Experimenten und realen Situationen erprobt

Analyse endoskopischer Bildsequenzen für ein laparoskopisches Assistenzsystem

Rechnergestützte Assistenzsysteme zielen auf eine Minimierung der chirurgischen Belastung und Verbesserung der Operationsqualität ab und werden immer häufiger eingesetzt. Im Fokus der vorliegenden Arbeit steht die Analyse endoskopischer Bildsequenzen für eine Unterstützung eines minimalinvasiven Eingriffs. Zentrale Themen hierbei sind die Vorverarbeitung der endoskopischen Bilder, die dreidimensionale Analyse der Szene und die Klassifikation unterschiedlicher Handlungsaspekte