Studienabschlussarbeiten

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Erstellt: Mon, 04 Mar 2024 23:08:51 +0100 in 0.0690 sec


Riesmeyer, Michael;
Analysis of noise reduction algorithm performance regarding integration into PLD-based camera system. - Ilmenau. - 95 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Bildrauschen ist eine wesentliche Herausforderung in vielen bildgebenden Anwendungen. Eine Rauschunterdrückung ist daher typischer Bestandteil eines digitalen Bildverarbeitungssystemes. Welches Verfahren für diese Funktion am besten geeignet ist, hängt stark von den Rahmenbedinugnen der Anwendung und des Zielsystems ab. In dieser Arbeit wird ein Algorithmus zur Rauschfilterung für ein PLD-basiertes Kamerasystem mit geringer Latenzzeit vorgeschlagen. Die Kriterien für diese vergleichende Bewertung wurden von den Zielbedingungen abgeleitet: Eine qualitative Analyse der Integrierbarkeit in das Zielsystem und die Umsetzbarkeit der Implementierung sowie die Verbesserung des Bildes auf der Grundlage quantitativer Qualitätsmetriken wie FSIM und PSNR. Die für die qualitative Bewertung verwendeten verrauschten Rohdaten wurden mit verschiedenen Sensoren erfasst. Die Algorithmen wurden in verschiedenen Parametrisierungen und Positionen in der Bildverarbeitungskette angewendet, wobei das final verarbeitete Bild für die Qualitätsmetriken verwendet wurde. Da die Metriken rauschfreie Referenzbilder erfordern, wurde das Rauschen analysiert, um die Erzeugung zuverlässiger Referenzen zu gewährleisten. Darüber hinaus ergab letztere Untersuchung eine potenzielle Methode zur Automatisierung der Parametrierung des Filters. Zu den bewerteten Algorithmen gehören der bilaterale Filter, medianbasierte Filter sowie Wavelet-Thresholding. Das Resultat besteht aus einer kombinierten Verwendung eines Medianfilters zur Behandlung defekter Pixel sowie eines bilateralen Filters zur Reduzierung des zufälligem Rauschen. Das System ist fähig eine spürbare Verbesserung des Bildrauschens zu erzielen bei gleichzeitiger Konformität an die Anforderungen des Kamerasystems mit geringer Latenz und einem hinnehmbaren Ressourcenverbauch.



Denden, Aymen;
Optimierung des Klebeprozesses für Touch-Folien zur Reduzierung interner Fehlerkosten und Effizienzverluste unter Berücksichtigung der Bosch Qualitätsprinzipien. - Ilmenau. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

In dieser vorliegenden Masterarbeit mit dem Titel „Optimierung des Klebeprozesses für Touch-Folien zur Reduzierung interner Fehlerkosten und Effizienzverluste unter Berücksichtigung der Bosch Qualitätsprinzipien “ liegt der Schwerpunkt auf der Verbesserung des Klebeprozesses für Touch-Folien in Gehäuseoberteilen. Das Hauptziel besteht darin, die Klebequalität von Touch-Folien zu erhöhen, um die Anzahl der ausgefallenen Modulen aufgrund von Touch-Funktionsproblemen zu reduzieren. Dadurch soll die Effizienz und Produktivität in der Fertigungslinie gesteigert, Kosten und Materialverluste minimiert und Doppelprüfungen von Modulen reduziert werden. Zur Problemlösung wurde die 8D-Methode angewendet, wobei der erste Schritt die ausführliche Beschreibung des Grundproblems war. Auf Grundlage dieser Analyse wurden Sofortmaßnahmen ergriffen, um vorläufige Lösungen für das Grundproblem bereitzustellen. In der Wirkungs-Ursachen-Analyse wurden die Hauptursachen für das auftretenden Problem ermittelt. Anschließend wurden wirksame Abstellmaßnahmen definiert und umgesetzt, um die Grundursachen zu beseitigen. Präventive Maßnahmen wurden eingeführt, um das erneute Auftreten ähnlicher Probleme zu verhindern. Schließlich wurde die Arbeit bewertet.



Seufert, Anica;
Untersuchung webbasierter Methoden zur Projektnachverfolgung mit Hinblick auf die Verbesserung bestehender Systeme und Normkonformität nach DIN ISO 9001:2015 in kleinen und mittelständischen Unternehmen. - Ilmenau. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Das moderne Projektmanagement begründet sich in der Zeit des zweiten Weltkriegs. Mit den Rüstungs- und Raketenplänen in Deutschland oder dem Manhattan-Projekt in den USA kam es erstmalig zu komplexen und zeitkritischen Projekten. Erste Projektmanagement-Standards entwickelten sich und lieferten damit die ersten Leitfäden für die Durchführung von Projekten. Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Anforderungen der DIN ISO 9001:2015 in Bezug auf die Nachverfolgbarkeit von Projekten. Unter diesem Gesichtspunkt wurden webbasierte Werkzeuge untersucht und zum Teil umgesetzt. Im Fokus steht dabei die Fragestellung des Unternehmens TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH, ob sich webbasierte Projektnachverfolgungssysteme für sie eignen und ob diese auch den Anforderungen der DIN ISO 9001:2015 standhalten. Neben der Darstellung der bisherigen Umsetzung der Projektnachverfolgung, werden verschiedene webbasierte Werkzeuge vorgestellt und miteinander verglichen. Im Zuge dieser Masterarbeit wurde eines dieser Werkzeuge für Projektmanagement, namens Jira Software, eingeführt und umgesetzt. Mit diesem Werkzeug können Projekte erstellt, verfolgt und veröffentlicht werden. Begleitend zur Einführung und Umsetzung von Jira Software wurden Mitarbeiterbefragungen durchgeführt, dabei wurden die Themen Arbeitsalltag, Projektnachverfolgung vor und nach der Umstellung zu einem webbasierten Werkzeug überspannt. Als Ergebnis der Arbeit soll die Auswertung der Befragung Kenntnisse über die Akzeptanz und Wirksamkeit des webbasierten Werkzeugs im Unternehmen TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH liefern. Zusätzlich werden auch die von Jira automatisch erstellten Kennzahlen, die sogenannten Berichte, analysiert und auf ihren Aussagegehalt hin untersucht.



Hundeck, Martin;
Sitzkonzepte für innovative Mobilitätskonzepte. - Ilmenau. - 137 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Diese wissenschaftliche Arbeit konzentriert sich auf die Entwicklung von Sitzkonzepten im Kontext innovativer Mobilitätskonzepte. Das Hauptziel der vorliegenden Masterarbeit besteht darin, die Anforderungen und Möglichkeiten in der Sitzentwicklung zu ermitteln, die sich aus den veränderten Geschäftsmodellen der Automobilhersteller sowie dem Einsatz innovativer Technologien wie Elektrifizierung und Automatisierung von neuen Fahrzeugkonzepten ergeben. Zu diesem Zweck wird eine umfassende, mobilitätsübergreifende Wettbewerbs- und Marktanalyse der Sitzlandschaft in verschiedenen Fortbewegungsmitteln durchgeführt. Die im Rahmen der Wettbewerbsstudien identifizierten Entwicklungstrends bilden die Basis für die Formulierung spezifischer Produktanforderungen und Entwicklungsziele. Auf Grundlage dieser Anforderungsanalyse erfolgt die Konzepterstellung von verschiedenen Varianten eines modularen Sitzsystems nach entwicklungsmethodischem Vorgehen. Durch die erarbeiteten Sitzkonzepte wird der gezielte und einfache Austausch einzelner Module ermöglicht, um Fahrzeuge während und zwischen verschiedenen Lebenszyklen aufzuwerten, individuell an verschiedene Nutzer und Flottenbetreiber anzupassen und mit neuen Funktionen auszustatten und zu verbessern. Ab-schließend ermöglicht der modulare Aufbau der Sitze und die Zerlegbarkeit in Monomaterialien am Produktlebensende ein effizientes Recycling. Die erarbeiteten Konzepte werden gemäß der VDI-Richtlinie 2225 miteinander verglichen und einer umfassenden Bewertung unterzogen. Die Ergebnisse dieser Bewertung zeigen, dass sämtliche erstellten Konzepte die definierten Anforderungen erfüllen. Trotzdem ergeben sich spezifische konzeptionelle Vor- und Nachteile, die in dieser Arbeit ausführlich erörtert werden. Auf Grundlage dieser Diskussion werden Handlungsempfehlungen abgeleitet und zusätzliche Potenzialbereiche identifiziert.



Dittmann, Jan Thomas;
Anwendungsorientierte Charakterisierung des 3D-Scannings mit dem Apple iPhone 14 und Vergleich mit einem handgeführten 3D-Industriescanner. - Ilmenau. - 154 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

In den vergangenen Jahren haben 3D-Messverfahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Die hohe Nachfrage wird sich auch in der Zukunft fortsetzen und sehr wahrscheinlich noch weiter ansteigen. Durch die daraus resultierende stetige Weiterentwicklung sind 3D-Messverfahren schon seit einigen Jahren in Smartphones verfügbar. Das Apple iPhone 14 Pro Max besitzt einen Lidar-Sensor, welcher es dem Benutzer mit der dazugehörigen Software ermöglicht Objekte in 3D-Modelle zu überführen. Beim iPhone wurden zunächst verschiedene Modi untersucht, um deren Funktionsweise und Fähigkeiten zu evaluieren. Demgegenüber stehen professionelle 3D-Messgeräte, wie beispielsweise der Fraunhofer IOF goSCOUT3D, welcher ein handgeführter Scanner ist, der ebenfalls Objekte in 3D-Modelle überführen kann. Der goSCOUT3D arbeitet in nur einem Modus auf Basis der Photogrammetrie. In der vorliegenden Arbeit erfolgt eine anwendungsorientierte Charakterisierung beider Sensoren nach der VDI/VDE 2634, wobei anschließend ein Vergleich beziehungsweise eine Gegenüberstellung der ermittelten Ergebnisse durchgeführt wird. Neben der Messungen nach der VDI-Richtlinie sind für beide Sensoren zusätzlich der laterale Punktabstand innerhalb des Messvolumens sowie die Farbechtheit untersucht worden. Beim iPhone erfolgte außerdem eine Analyse, um herauszufinden welche Kamera beziehungsweise welcher Sensor in den jeweiligen Modi für einen 3D-Scan aktiv ist sowie die Ermittlung der realen Wellenlänge des eingebauten Lidar-Sensors im Smartphone durch ein Spektrometer.



Schmidt, Christoph;
Untersuchungen zur Konzeption eines steuerbaren multispektralen Beleuchtungssystems. - Ilmenau. - 148 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Die vorliegende Masterarbeit behandelt die Untersuchungen zur Konzeption eines steuerbaren multispektralen Beleuchtungssystems. Das Ziel der Arbeit ist es, verschiedene Konzepte zur Umsetzung einer Beleuchtung für einen Bildverarbeitungssensor an Portalmessgeräten zu erarbeiten. Dazu werden die alten und neuen Bildsensoren und Objektive des Systems auf ihre Lichtempfindlichkeit untersucht und miteinander verglichen. Anschließend werden die Abstrahlcharakteristiken verschiedener LEDs und Fokussieroptiken analysiert und geeignete Kombinationen ausgewählt. Dabei überzeugte eine LED-Reihe von Osram durch eine gute Lichtleistung. Durch die Variation der Anordnung der Lichtquellen und verschiedene vorgesetzte Optiken ergaben sich sieben Konzepte, die mit der Hilfe der VDI-Richtlinie 2225 miteinander verglichen und bewertet wurden. Dabei zeichnete sich das Konzept mit zur optischen Achse geneigten LEDs und zusätzlicher Fokussieroptik durch eine effiziente Nutzung der Lichtenergie und geringe Herstellungskosten aus. Aus diesem Grund wird das Konzept zur weiteren Bearbeitung empfohlen.



Investigations for the detection of recyclable printer cartridges and conception for an automated system for sorting and logistics. - Ilmenau. - 76 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

Recycling spielt eine entscheidende Rolle bei der Verringerung des Ressourcenverlusts und beim Schutz der Umwelt. Durch die Wiederaufbereitung und Wiederverwendung von Materialien, anstatt sie als Abfall zu entsorgen, bietet Recycling mehrere wichtige wirtschaftliche Vorteile. Diese Arbeit basiert auf der Untersuchung von Druckerpatronen mit Hilfe eines Bildverarbeitungssystems, die dann sortiert und wiederverwendet werden sollen, um den Verlust von Ressourcen zu verringern und die Umwelt vor Abfall zu schützen. Diese Arbeit stellt eine Studie zur Erkennung von Druckerpatronen für die Wiederverwendung und ein Konzept für ein automatisches Sortier- und Logistiksystem dar. Bei der Erkennung von Druckerpatronen wird eine vorher festgelegte Zielgröße verwendet, die auf bestimmten Bildkenngrößen basiert, um die Bildqualität zu bewerten. Die Herausforderungen bei der Erkennung von Druckerpatronen und die entsprechenden Lösungen werden ebenfalls erläutert. Das Konzept zur Übergabe von Druckerpatronen an ein Logistiksystem zur Sortierung wird vorgestellt. Außerdem wird eine detaillierte Untersuchung der auf dem Markt verfügbaren Förderbänder für den Transport von Druckerpatronen durchgeführt. Die Ergebnisse des Identifikationsprozesses werden am Ende der Arbeit zusammengefasst.



Arsalan, Muhammad;
AI-supported improvement of pose estimation of ChArUco markers for camera calibration. - Ilmenau. - 96 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

In der Mensch-Roboter Kollaboration sowie bei Anwendungen mit unbemannten Fluggeräten (engl. Unmanned Aerial Vehicle, UAV) hat hierbei die Posenschätzung sowie Kalibrierung eine wichtige Schlüsselrolle. UAVs finden in verschiedenen Anwendungsbereichen wie Luftbildfotografie, Kartierung und Vermessung Verwendung. Das Landen in anspruchsvollen Umgebungen wie auf einem sich bewegenden Objekt bei Nacht oder in unwbwnwm Boden stellt jedoch aufgrund von schlechten Lichtverhältnissen und hoher Bewegung eine Herausforderung dar. Die Kamerakalibrierung ermöglicht es dem UAV, seine Position und Entfernung genau zu schätzen und somit eine sichere und präzise Landung durch Echtzeit-Anpassung des Flugwegs zu gewährleisten. Hierfür werden beispielsweise Marker wie ArUco-Marker verwendet. Bei Verwendung der traditionellen OpenCV-Methode gestaltet sich die Markererkennung unter den genannten Umweltbedingungen schwierig, was zu einer ungenauen Schätzung der Kamerakalibrierungsparameter und der Position führt. Diese Masterarbeit beschreibt die Implementierung des DeepChArUco Frameworks (nicht frei verfügbar) nach der Veröffentlichung [HDC+18]. Dieses Framework umfasst zwei Deep Convolutional Neural Networks (ChArUcoNet und RefineNet). Für das Training des Modells werden zwei Datensatze verwendet: ein realer Datensatz des Fachgebiets Qualitätssicherung und Industrielle Bildverarbeitung (TU Ilmenau) für ChArUcoNet und eigene synthetisch generierte Daten für das RefineNet. Es werden verschiedene Datenaugmentierungstechniken angewendet, um die schwierigen Bedingungen im Datensatz widerzuspiegeln. Es werden vier verschiedene Testfallstrategien entwickelt, um die Markererkennungsleistung auf dem Testdatensatz zu bewerten: (1) traditionelle Methode, (2) ChArUcoNet ohne Verfeinerung, (3) ChArUcoNet mit traditioneller Verfeinerung und (4) ChArUcoNet mit RefineNet. Die Testergebnisse zeigen, dass die traditionelle Methode unter extremen Bedingungen schlechte Leistung erbringt und nur 54 % der ChArUco-Marker erkennt, was zu einer ungenauen Kalibrierungsparameterschätzung führt. Die trainierten Modelle verbessern die Markererkennung jedoch signifikant auf 92 %, was zu verbesserter Schätzung der Kalibrierungsparameter und präziser ChArUco-Positionsbestimmung unter komplexen Bedingungen führt. Eine Einschränkung der Implementierung besteht darin, dass in einigen Bildern identische IDs zweimal erkannt werden, was zu fehlerhafter Klassifizierung der IDs führt. In dieser Arbeit werden zukünftige Arbeiten beschrieben, um die Gesamtleistung der eigen umgesetzten DeepChArUco Methode zu verbessern. Im Rahmen dieser Arbeit entstand eine frei verfügbare Umsetzung des DeepChArUco-Frameworks (GitLab).



Mahmood, Muhammad Hassan;
Investigations of 3D reconstruction of uncooperative surfaces for cameras in the visible spectral range using the deep stereo framework. - Ilmenau. - 88 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Stereo-Matching-Algorithmen sind in der Computer Vision weit verbreitet, um die 3D-Strukturen einer Szene aus Stereobildpaaren zu schätzen. Derzeit bestehen Herausforderungen bei einer 3D Rekonstruktion von unkooperatiben Objekten, wie stark reflektierende, spiegelnde, transparente oder strukturarme Oberflächen. Diese Schwierigkeiten beeinträchtigen die Genauigkeit von Stereo-Matching-Methoden. Um diese Herausforderungen zukünftig zu minimieren, wird im Rahmen dieser Arbeit das Fast Disparity Fusion (FD-Fusion) Framework, ein Deep Stereo Framework, verwendet. Dies ist in der Lage, die Ergebnisse verschiedener Stereo-Matching-Methoden zu fusionieren. Die Evaluation erfolgt auf verschiedenen Trainingsstrategien. Für das Training des Modells werden zwei Datensätze verwendet: der bewährte Middlebury-Datensatz und ein neuerer Datensatz, namens Booster, der explizit die Herausforderungen bestimmter Oberflächen und Objekte hervorhebt. In mehreren Trainingsrunden werden verschiedene Techniken zur Datenerweiterung in die Trainingsstrategien integriert. Nach jeder Trainingsrunde werden die Ergebnisse ausgewertet. Obwohl diese Forschung keine bahnbrechenden Ergebnisse liefert, bietet sie mögliche Ansätze zur Bewältigung der Herausforderungen, die durch nicht-lambertianische Oberflächen entstehen. Durch ein besseres Verständnis der Beziehung zwischen der Beschaffenheit des Datensatzes und den am besten geeigneten Augmentierungstechniken soll diese Forschung einen Beitrag zur Weiterentwicklung von Stereo-Matching-Techniken für unkooperative Oberflächen leisten. Es wird erwartet, dass die Ergebnisse dieser Forschung wertvolle Erkenntnisse zur Lösung der anhaltenden Herausforderungen liefern, die mit der Nutzung von KI-basierten Stereo-Matching-Methoden für unkooperative Objekte langfristig verbunden sind. Darüber hinaus werden in dieser Studie potenzielle Wege für zukünftige Untersuchungen aufgezeigt, um die Schwierigkeiten, die nicht kooperative Oberflächen im sichtbaren Spektralbereich für Stereo-Matching-Algorithmen mit sich bringen, zu beseitigen.



Zhu, Qingfei;
Body features and face-mesh based video data cleaning for sleep condition monitoring. - Ilmenau. - 84 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

In den letzten Jahren leiden immer mehr Mensch unter den Symptomen von Schlafstörungen. Diese Symptome können durch die Überwachung der Vitalparameter diagnostiziert werden. Herkömmliche Überwachungsmethoden wie die Polysomnographie (PSG) sind kompliziert in der Anwendung und beeinträchtigen die Qualität des Schlafs des Patienten. Ein multimodales und multispektrales Sensorsystem ermöglicht die Fernschätzung der Vitalparameter des menschlichen Körpers direkt aus dem Video, das von der Kopfposition, -orientierung und -bewegung abhängig ist. Um sicherzustellen, dass die Vitaldaten effektiv extrahiert werden können, muss daher in der Phase der Datenvorverarbeitung die Auswertbarkeit der erfassten Videodaten bestimmt werden. In der vorangegangenen Arbeit wurde das oben genannte Sensorsystem zur Langzeitüberwachung der Vitalparameter von Patienten mit Schlafapnoe im Schlaflabor des Universitätsklinikums Essen eingesetzt. Nach dem Stand der Technik gibt es keinen Anwendungsfall für die Reinigung von Gesichtsvideos zur Extraktion von Vitaldaten im medizinischen Umfeld. In dieser Arbeit wird eine stabile und effektive Methode auf der Grundlage von maschinellem Lernen und Techniken zur Gesichtsdetektion für die Bereinigung von Gesichtsvideodaten in diesem speziellen Szenario vorgeschlagen. Zunächst wird für jedes aufgenommene Bild das Gesicht detektiert und mit 478 Landmarken auf der Grundlage des Mediapipe Solution Face Mesh dargestellt. Diese Landmarken werden weiter definiert und als Gesichtsmerkmale ausgewählt. Mit den definierten und ausgewählten Gesichtsmerkmalen kann die Datenauswertbarkeit durch die Einstellung der Schwellenwerte bestimmt werden. In dieser Arbeit wurde maschinelles Lernen integriert, um die traditionelle Schwellenwertmethode für diese binäre Klassifizierung zu ersetzen. Darüber hinaus werden auch Arm- und Handdetektion berücksichtigt, um die Bilder mit typischen Verdeckungen des Gesichts zu bereinigen. Um die Leistung der vorgeschlagenen Methode zu bewerten, wurden 128-stündige Videos von 16 Patienten während des Schlafs mit 15,2-Hz-Bildern aufgenommen. Obwohl die Qualität der Grundwahrheit aufgrund der menschlichen Subjektivität variieren kann, was sich negativ auf das Modelltraining auswirkt, kann die vorgeschlagene Methode bei der Leave-One-Out-Validierung immer noch eine Genauigkeit von über 90 % erreichen.