Universität der Bundeswehr München: AtheneForschung
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Text-Independent Voice Conversion
Get PDFThis thesis deals with text-independent solutions for voice conversion. It first introduces the use of vocal tract length normalization (VTLN) for voice conversion. The presented variants of VTLN allow for easily changing speaker characteristics by means of a few trainable parameters. Furthermore, it is shown how VTLN can be expressed in time domain strongly reducing the computational costs while keeping a high speech quality. The second text-independent voice conversion paradigm is residual prediction. In particular, two proposed techniques, residual smoothing and the application of unit selection, result in essential improvement of both speech quality and voice similarity. In order to apply the well-studied linear transformation paradigm to text-independent voice conversion, two text-independent speech alignment techniques are introduced. One is based on automatic segmentation and mapping of artificial phonetic classes and the other is a completely data-driven approach with unit selection. The latter achieves a performance very similar to the conventional text-dependent approach in terms of speech quality and similarity. It is also successfully applied to cross-language voice conversion. The investigations of this thesis are based on several corpora of three different languages, i.e., English, Spanish, and German. Results are also presented from the multilingual voice conversion evaluation in the framework of the international speech-to-speech translation project TC-Star
Gestaltung visuell-haptischer Telepräsenz- und Teleaktionssysteme mittels psychologischer Grundlagen
Get PDFVor dem Hintergrund multimodaler Displays zukünftiger TPTA-Systeme wurde in dieser Arbeit die unimodal haptische und bimodale visuell-haptische Wahrnehmungsfähigkeit des Menschen beim Explorieren unterschiedlicher Materialproben untersucht und das menschliche Auflösungsvermögen in Abhängigkeit der Variation physikalischer Parameter bestimmt. Hierzu waren als relevante Materialeigenschaften Textur, bzw. Körnigkeit, und Härte, bzw. Nachgiebigkeit, sowie als bestimmende geometrische Eigenschaft, die Objektkante, ausgewählt worden
Objekt-Manipulation und Steuerung der Greifkraft durch Verwendung von Taktilen Sensoren
Get PDFThis dissertation describes a new type of tactile sensor and an improved version of the dynamic tactile sensing approach that can provide a regularly updated and accurate estimate of minimum applied forces for use in the control of gripper manipulation. The pre-slip sensing algorithm is proposed and implemented into two-finger robot gripper. An algorithm that can discriminate between types of contact surface and recognize objects at the contact stage is also proposed. A technique for recognizing objects using tactile sensor arrays, and a method based on the quadric surface parameter for classifying grasped objects is described. Tactile arrays can recognize surface types on contact, making it possible for a tactile system to recognize translation, rotation, and scaling of an object independently.Diese Dissertation beschreibt eine neue Art von taktilen Sensoren und einen verbesserten Ansatz zur dynamischen Erfassung von taktilen daten, der in regelmäßigen Zeitabständen eine genaue Bewertung der minimalen Greifkraft liefert, die zur Steuerung des Greifers nötig ist. Ein Berechnungsverfahren zur Voraussage des Schlupfs, das in einen Zwei-Finger-Greifarm eines Roboters eingebaut wurde, wird vorgestellt. Auch ein Algorithmus zur Unterscheidung von verschiedenen Oberflächenarten und zur Erkennung von Objektformen bei der Berührung wird vorgestellt. Ein Verfahren zur Objekterkennung mit Hilfe einer Matrix aus taktilen Sensoren und eine Methode zur Klassifikation ergriffener Objekte, basierend auf den Daten einer rechteckigen Oberfläche, werden beschrieben. Mit Hilfe dieser Matrix können unter schiedliche Arten von Oberflächen bei Berührung erkannt werden, was es für das Tastsystem möglich macht, Verschiebung, Drehung und Größe eines Objektes unabhängig voneinander zu erkennen
Robust Risik-Optimization with multi-objective Neural Networks
Get PDFZiel dieser Dissertation ist es die Schwierigkeiten bei der Modellierung mit Black-Box Modellen aufzuzeigen, zu quantifizieren und Lösungsvorschläge zu bieten. Als primäres Beispiel für Black-Box-Approximatoren werden Neuronale Netze in verschiedenen Ausprägungen gewählt. Teil I konzentriert sich auf die Approximationsfähigkeit von Neuronalen Netzen in Hinblick auf Dichtheitsaussagen der Form amp;quot;die Klasse der single-layer Neuronalen Netze mit einer diskriminatorischen Aktivierungsfunktion liegt dicht in C(D) mit D kompaktamp;quot;. Bestehende Ergebnisse werden an mehreren Stellen erweitert. Zudem wird in Kapitel 3 die Rolle von Redundanzen in Wavelet-Entwicklungen und die Verbindung zu Wavelet Neuronalen Netzen sowie deren Robustheit gegenüber Störungen in den Wavelet-Koeffizienten untersucht. Teil II stellt das geeignete Fundament für die Analyse der Robustheit von Black-Box Modellen gegenüber in der Praxis unvermeidlicher Störungen zur Verfügung. In diesem stochastischen Rahmen werden die folgenden Aspekte aus verschiedenen Sichtweisen heraus beleuchtet: Empirische Risiko-Minimierung mit Black-Box Approximatoren in stochastischem Rahmen, Konsistenz in der empirischen Risiko-Minimierung, Topologische Einschränkungen von Hypothesenräumen und die Verbindung zu modelltheoretischen Problemstellungen (Bias-Variance-Dilemma) sowie die gleichmäßige Konvergenz der Schätzer gegen die Zielfunktion als Hauptproblem bei der praktischen Anwendung von Neuronalen Netzen. Hierbei werden vor allem sowohl Konvergenz in N (Anzahl Trainingsdatenpunkte) als auch in M (entspricht Modellkomplexität) betrachtet. Weiterhin werden verschiedene Definitionen von Robustheit für Black-Box Approximatoren (Hypothesenstabilität, Ausreißerstabilität, Kondition des Optimierungsproblems) verwendet und diskutiert sowie neue Konstruktionsalgorithmen für Neuronale Netze auf Grundlage von der Komplexität nach geordneten Modellstrukturen. Diese Algorithmen werden auf Robustheits- und Stabilitätseigenschaften hin untersucht. In Teil III werden die in Teil I und II erarbeiteten Zusammenhänge angewendet, so dass ein Konstruktionsalgorithmus angegeben werden kann, der sich bezüglich mehrerer Aspekte (Hypothesen-Stabilität, Komplexität, Konsistenz, Ausreißer-Immunität und Kondition) als optimal erweist. Neuronale Netze werden somit auf neuartige Weise als ganzheitliches Modellierungsproblem präsentiert, denn ein“gutes Modell“ ist nur durch die simultane Optimierung verschiedener Aspekte erreichbar (Multi-Objective Modellierung). Ein zentraler Punkt dieser Dissertation ist in diesem Zusammenhang die Abschätzung des Bias-Fehlers mit Hilfe eines erweiterten greedy-Algorithmus. Es gelingt den Gesamtfehler der Approximation in Abhängigkeit von Modellkomplexität und Anzahl der Trainingsdatenpunkte analytisch nach oben abzuschätzen und zu minimieren
Untersuchung eines monolithisch-integrierten aktiven optischen Schmalbandfilters mit einstellbarem Frequenzgang
Get PDFIn dieser Arbeit wird ein integriertes, aktives optisches Bandpassfilter vorgestellt. Das Filter besteht aus aktiven planaren integrierten Wellenleitern die durch Gitter gekoppelt sind und dient zur Extraktion und gleichzeitigen Verstärkung eines einzelnen Kanals aus einem dichten Wellenlängenmultiplexsignal. Die Filterwirkung beruht auf der Wellenlängenabhängigkeit der Kopplung durch die Gitter. Durch Variation der Gittergeometrie kann die Form des Frequenzgangs beeinflusst werden. In der Arbeit wird der Frequenzgang des Filters abhängig von den Wellenleiter- und den Gittergeometrien ermittelt und ein Verfahren entwickelt, welches zu gegebenen Vorschriften an den Frequenzgang die nötigen Gittergeometrien liefert
Controlling mit Kennzahlen in vernetzten Versorgungsstrukturen des Gesundheitswesens
Get PDFKern der Arbeit ist der Vorschlag eines theoretisch begründeten und zugleich pragmatisch-praxisnahen Controllingansatzes für das (medizinische) Versorgungsmanagement in vernetzten Versorgungsstrukturen des Gesundheitswesens. Dieser Ansatz wird deduktiv aus allgemeinen und spezifischen Merkmalen von Netzwerken des Gesundheitswesens abgeleitet. Anschließend wird der Ansatz - unter Rückgriff auf die Ziele einer Modell-Versorgungsstruktur - am Beispiel der Behandlung des Diabetes mellitus Typ 2 konkretisiert
Entwicklung und Erprobung eines multifunktionalen Geo-Sensornetzwerkes für ingenieurgeodätische Überwachungsmessungen
Get PDFZiel dieser Arbeit ist es zunächst den Fachterminus des drahtlosen Sensornetzwerke zu erläutern und bereits bestehende Verknüpfungen zur Geodäsie zu betrachten und zu bewerten. Anschließend soll die Thematik auf die ingenieurgeodätische Überwachungsmessung übertragen werden. Es werden dabei die wesentlichen Gemeinsamkeiten, aber auch die signifikanten Unterschiede zu bisherigen Ausprägungen von Überwachungsmesssystemen herausgestellt
Finite Stabelemente für mehrteilige nachgiebige Verbundquerschnitte zur Berechnung von Brettrippenschalen
No full textDie Brettrippenbauweise bietet Ingenieuren und Architekten die Möglichkeit, leistungsfähige, ökonomische und ästhetische gekrümmte Flächentragwerke zu realisieren. Bei den Brettrippenschalen werden auf der Baustelle mehrere Brettlagen durch Holzschrauben oder Nägel zu einem in Längsrichtung nachgiebigen Verbundquerschnitt zusammengefügt. Es entsteht ein gekrümmtes Gitternetz. Trotz ihrer Vorzüge sind Brettrippenschalen vergleichsweise gering verbreitet. Grund ist der Mangel an geeigneten Berechnungsverfahren für derartig komplexe statische Systeme aus nachgiebigen Verbundquerschnitten. Bisherige Lösungsmethoden basieren lediglich auf Spezialfällen oder stellen Näherungen dar. Eine leistungsfähige, anwenderfreundliche und zuverlässige Berechnungsmethode würde ihre häufigere Realisierung fördern. Hierzu wird in dieser Arbeit ein auf der Finite-Elemente-Methode (FEM) basierendes Rechenmodell entwickelt. Es werden zwei Finite Stabelemente für nahezu beliebige, mehrteilige, nachgiebige Verbundquerschnitte mit räumlicher Tragwirkung nach Theorie II. Ordnung aufgestellt. Dazu werden Steifigkeitsmatrizen hergeleitet und in ein konventionelles FEM-Programmsystem eingebaut. Auf Grundlage der Verformungen der Berechnungsknoten werden Gleichungen zur Verfügung gestellt, die Aussagen über die Schnitt- und Verformungsgrößenverläufe zwischen den Berechnungsknoten über die Stablänge liefern. Daraus können in bekannter Weise nach der Stabtheorie die Normalspannungen ermittelt werden. Für die Ermittlung der Schubspannungen von nachgiebigen Verbundquerschnitten werden Angaben gemacht. Aus der Verteilung der Schubspannungen im Querschnitt lässt sich die Lage des Schubmittelpunkts ermitteln. Es zeigt sich, dass die Lage des Schubmittelpunkts bei nachgiebigen Verbundquerschnitten keine feste Querschnittsgröße ist und er über die Stablänge variiert. Bei nachgiebigen Verbundquerschnitten kann Querzug in der Fuge auftreten. Hierfür werden Gleichungen hergeleitet. Die Verbundelemente werden an analytischen Lösungen validiert. Die Genauigkeiten der Ergebnisse sind von der Fugensteifigkeit im Verhältnis zu den Steifigkeiten der Teilquerschnitte und von der Elementlänge abhängig. Es werden Anwendungsgrenzen empfohlen, um Ungenauigkeiten in den Ergebnissen zu vermeiden. Im Vergleich zu anderen Verfahren, wie der Schubanalogie, sind größere Elementlängen möglich. Die Steifigkeitsverhältnisse von baupraktischen Verbundquerschnitten des Holzbaus lassen Elementlängen im Meterbereich zu. Werden nachgiebige Verbundquerschnitte tordiert, findet die Lastabtragung nicht nur durch die Eigentragwirkung der Teilquerschnitte statt, sondern auch durch ihr Zusammenwirken als Verbundquerschnitt. Es werden Gleichungen für die Torsionssteifigkeiten und für die Abschätzung der Schubspannungen aus Torsion aufgestellt. Als ein mögliches Anwendungsfeld wird mit einem der beiden Verbundelemente eine Brettrippenschale berechnet. Es wird auf die spezifischen Probleme der Bauart, wie die Einflüsse der Zwangskrümmung der Zwangskrümmung und der daraus entstehenden Spannungen, eingegangen. Es werden Vorschläge zur möglichen Modellierung von Brettrippenschalen mit dem Verbundelement gemacht. An einem konkreten Beispieltragwerk wird das Vorgehen demonstriert und die Berechnungsergebnisse werden ausgewertet.The so called board rib construction offers engineers and architects the possibility to realise efficient, economic and aesthetical curved structural systems. For producing a board rib shell, several layers of wooden boards are joined together by screws or nails. The result is a composite section, which is flexible in longitudinal direction. The board ribs form a curved grid. Board rib shells are relatively under-utilized in spite of their advantages. The reason for this is the lack of a suitable computation method for these complex structural systems of flexible composite sections. The solution methods used so far are based only on special cases or represent only approximations. With an efficient, user-friendly and reliable computation method, such structures will be realised more frequently than at present. For this, a computation method based on the finite element method (FEM) is developed. Two finite bar elements are created for almost any multilayered flexible composite sections with spatial structural behaviour at second order theory. For this, stiffness matrices are derived and implemented in a commercial FEM program. The functions of internal forces and deformations are determined on the basis of the displacements of the computation nodes. Out of this, the normal stresses can be calculated in a common way. Formulations for the determination of the shear stresses of the flexible composite sections are given. The shear centre of a flexible composite section can be calculated by the distribution of the shear stresses. It will be shown that the position of the shear centre is no characteristic of the cross section and varies in the longitudinal direction of the beam. Transverse tensile stresses can occur in the joints of the flexible composite sections. For this, equations are derived. The composite elements are validated by analytical solutions. The accuracies of the results depend on the ratio of the joint stiffness to the stiffnesses of the sub-sections and on the element length. Limits of applicability are recommended to avoid inexact solutions. In comparison to other methods, for example the shear analogy method, longer elements are possible. The stiffness ratios of practical composite sections in timber engineering allow element lengths in the range of meters. The torsional structural behaviour is characterised by the structural behaviour of the sub-sections and of the joints. Equations are given for the torsional stiffnesses and for torsional shear stresses. A board rib shell is calculated as an example of a possible application. Specific problems of the construction method are mentioned, such as the influences of imposed deformations and resulting stresses. Recommendations are presented for the modelling of board rib constructions. The procedure is demonstrated by an example and the results of the calculations are evaluated