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Multi-modal on-body sensing of human activities
Get PDFIncreased usage and integration of state-of-the-art information technology in our everyday work life aims at increasing the working efficiency. Due to unhandy human-computer-interaction methods this progress does not always result in increased efficiency, for mobile workers in particular. Activity recognition based contextual computing attempts to balance this interaction deficiency. This work investigates wearable, on-body sensing techniques on their applicability in the field of human activity recognition. More precisely we are interested in the spotting and recognition of so-called manipulative hand gestures. In particular the thesis focuses on the question whether the widely used motion sensing based approach can be enhanced through additional information sources. The set of gestures a person usually performs on a specific place is limited -- in the contemplated production and maintenance scenarios in particular. As a consequence this thesis investigates whether the knowledge about the user's hand location provides essential hints for the activity recognition process. In addition, manipulative hand gestures -- due to their object manipulating character -- typically start in the moment the user's hand reaches a specific place, e.g. a specific part of a machinery. And the gestures most likely stop in the moment the hand leaves the position again. Hence this thesis investigates whether hand location can help solving the spotting problem. Moreover, as user-independence is still a major challenge in activity recognition, this thesis investigates location context as a possible key component in a user-independent recognition system. We test a Kalman filter based method to blend absolute position readings with orientation readings based on inertial measurements. A filter structure is suggested which allows up-sampling of slow absolute position readings, and thus introduces higher dynamics to the position estimations. In such a way the position measurement series is made aware of wrist motions in addition to the wrist position. We suggest location based gesture spotting and recognition approaches. Various methods to model the location classes used in the spotting and recognition stages as well as different location distance measures are suggested and evaluated. In addition a rather novel sensing approach in the field of human activity recognition is studied. This aims at compensating drawbacks of the mere motion sensing based approach. To this end we develop a wearable hardware architecture for lower arm muscular activity measurements. The sensing hardware based on force sensing resistors is designed to have a high dynamic range. In contrast to preliminary attempts the proposed new design makes hardware calibration unnecessary. Finally we suggest a modular and multi-modal recognition system; modular with respect to sensors, algorithms, and gesture classes. This means that adding or removing a sensor modality or an additional algorithm has little impact on the rest of the recognition system. Sensors and algorithms used for spotting and recognition can be selected and fine-tuned separately for each single activity. New activities can be added without impact on the recognition rates of the other activities
Architektur und Design eines personalisierten, situierten und integrierenden Online-Netzwerks zur Unterstützung individueller, informeller Lernroutinen
Get PDFInformelles Lernen findet überall statt. Es ist nicht institutionalisiert, i.d.R. gering strukturiert und die Lerninitiative geht einzig vom Lernenden aus. Essenzielle Kernpunkte, ohne die erfolgreiches informelles Lernen nicht möglich ist, sind die Interaktion und Vernetzung von Lernenden untereinander. D.h. man lernt informell, wenn man beispielsweise durch eigengesteuerte Informationsrecherche ein spezifisches, aktuell auftretendes Problem lösen möchte. Dadurch, dass wir uns im sogenannten Informationszeitalter befinden, in dem eLearning einen fundamentalen Stellenwert eingenommen hat und in immer mehr Institutionen an Bedeutung gewinnt, hat sich auch der Begriff ’informelles eLearning’ weiter etabliert. Durch die rasanten Entwicklungen im Bereich der Informationstechnologie stehen für das informelle eLearning immer mehr Bausteine und Optionen zur Verfügung. Daher ist das Ziel dieser Arbeit, einen umfassenden Unterstützungsansatz zu entwickeln, mit welchem, durch die Integration verschiedener Werkzeuge und Instrumente, das informelle eLearning unterstützt und damit erfolgreicher und zielführender gestaltet wird. Dies schließt vor allem mit ein, dass auch ein ortsunabhängiges Lernen an der gleichen Sache gewährleistet werden muss. Hierzu war es nötig, das zu diesem Zweck entwickelte Konzept eines personalisierten, situierten, integrierenden Online-Netzwerks (PSION) in einer Pilotstudie an der Universität Passau zu testen. Die vor Beginn der Untersuchungen festgelegte Klassifizierung der Studenten bedurfte einer Validierung und eines Belegs. Zur korrekten Einordnung der Studienergebnisse in den nötigen wissenschaftlichen Rahmen, werden die theoretischen Grundlagen im Bereich von Lernen und eLearning, hierbei speziell das informelle Lernen und das informelle eLearning, dargelegt. Dies umfasst Beschreibungen der einzelnen Aspekte, bekannte Definitionen und schließlich eigene Definitionen und Definitionsversuche. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse werden im unmittelbaren Anschluss daran mit den Intensionen von PSION in Verbindung gebracht. Dieses in Beziehung setzen ist speziell auf die Eigenschaften und Herausforderungen, welche beim informellen Lernen und informellen eLearning entstehen, ausgerichtet. Zum Erzielen der angestrebten Unterstützungswirkung erwies es sich als notwendig, eine dezentral verfügbare eLearning-Umgebung mit zentraler Datenspeicherung zu entwickeln. Sowohl der Begriff ’PSION’ und dessen Konzept, wie auch die einzelnen Unterstützungsansätze werden vorgestellt und bezugnehmend auf die eben genannten Probleme, Charakteristika und auch Forderungen der Wissenschaft erläutert. Der Schwerpunkt liegt einerseits auf dem integrativen und kontextunabhängigen Unterstützungsansatz und andererseits auf den für erfolgreiches informelles Lernen essenziellen Komponenten der Interaktion und Vernetzung der Lernenden untereinander. Als weitere wichtige Komponenten werden bei der Unterstützung die Informationsverwaltung und -rezeption betrachtet. Abschließend finden einige Ausführungen zur technischen Umsetzung des Konzepts der Windowsanwendung sowie des zugehörigen Onlineportals statt. Im Hinblick auf das Ziel dieser Arbeit werden die zu beantwortenden Fragestellungen dargelegt und die Vorgehensweise während der Studie erläutert. Darauf folgt die Auswertung des Einstiegs- und des Abschlussfragebogens, welche von den Studienteilnehmern im Rahmen des Studienverlaufs und der Softwarenutzung beantwortet wurden. Dabei werden zum einen der eingangs angenommene Anwendungsfall verifiziert und zum anderen die Voraussetzungen und Erwartungen, welche die Teilnehmer mitbringen, festgestellt1. Schließlich wird auf Grund der Anforderungen und Wünsche der Teilnehmer belegt, dass die integrierten Unterstützugnsansätze diese erfüllen und schließlich die Zielführung und Nachhaltigkeit des Ansatzes bewiesen. Darauf folgt eine Auswertung der Softwarenutzung. Die Ergebnisse der Arbeit stellen die aus den beiden Fragebögen gewonnenen Daten, wie auch die der Softwarenutzung zueinander in Relation und bewerten daraufhin die einzelnen Unterstützungsansätze. Als Resultat lässt sich festhalten, dass die Integration verschiedener Unterstützungsansätze in einer umfassenden Softwareumgebung, v.a. durch die Eigenschaft der ortsunabhängigen Verwendung, im Hinblick auf die Probleme und Charakteristika von informellem (e)Learning und die Forderungen der Wissenschaft, zielführend und erfolgreich ist. Als weiterführende Ergebnisse sind festzuhalten, dass die initiale Annahme des Anwendungsfalles korrekt war, der Datenschutz bei den Teilnehmern als sehr wichtig bewertet wird und die Möglichkeiten der Kooperation und Kommunikation in der Softwarelösung weiter ausbaufähig sind. Weiterhin ergibt sich aus einer Projektion der Ergebnisse zur Medienkompetenz auf die von Pannarale und Kammerl an der gleichen Universität, dass sich auf Grund der vorhandenen Kompetenzen eine allgemeine Einführung des Konzepts ’PSION’ an der Universität Passau ebenfalls als zielführend erweisen würde
Universitätsbibliothek Passau: Jahresbericht 2009
Get PDFJahresbericht der Universitätsbibliothek Passau - Berichtsjahr 200
The quality of mental-intellectual ability – oder eine typische Biografie lässt sich erzählen
Get PDFZum Thema „Schlesischer Adel im 20. Jahrhundert. Krisenerfahrung, Elitentransformation und Selbstverständnis im Zeitalter der Extreme“ habe ich als „typical biography“ die Lebensgeschichte von Petra W. (43) gewählt. Petras Urgroßeltern von väterlicher Seite gehörten dem Schlesischen und Böhmischen Adel, die Großeltern wurden nach dem zweiten Weltkrieg nach Ungarn in die Puszta deportiert. Ihre Eltern haben unter magyarisierten Namen studiert, und fast nicht mit ihr Deutsch gesprochen – aber die promovierte Petra hat ihre Stolz und Stehaufmännchenfähigkeit geerbt. Ab 2003 lebt sie in Deutschland, ihr deutscher Wiedereinbürgerungsantrag wurde jahrelang und regelmäßig - ohne schriftliche Antwort - wörtlich abgelehnt. Ihre obligatorischen Integrationskurserfahrungen (zusammen mit Rußlanddeutschen und Türken) und die Diplomanerkennungsprozeduren waren für sie tief erschütternd. Hat Petra, „die höhere Tochter“ aus der dritten titel- und vermögenslosen oststämmigen Adelsgeneration in Deutschland eigentlich Zukunftsperspektiven am Anfang des 21sten Jahrhunderts
Zyklische Levelzeichnungen gerichteter Graphen
Get PDFThe Sugiyama framework proposed in the seminal paper of 1981 is one of the most important algorithms in graph drawing and is widely used for visualizing directed graphs. In its common version, it draws graphs hierarchically and, hence, maps the topological direction to a geometric direction. However, such a hierarchical layout is not possible if the graph contains cycles, which have to be destroyed in a preceding step. In certain application and problem settings, e.g., bio sciences or periodic scheduling problems, it is important that the cyclic structure of the input graph is preserved and clearly visible in drawings. Sugiyama et al. also suggested apart from the nowadays standard horizontal algorithm a cyclic version they called recurrent hierarchies. However, this cyclic drawing style has not received much attention since. In this thesis we consider such cyclic drawings and investigate the Sugiyama framework for this new scenario. As our goal is to visualize cycles directly, the first phase of the Sugiyama framework, which is concerned with removing such cycles, can be neglected. The cyclic structure of the graph leads to new problems in the remaining phases, however, for which solutions are proposed in this thesis. The aim is a complete adaption of the Sugiyama framework for cyclic drawings. To complement our adaption of the Sugiyama framework, we also treat the problem of cyclic level planarity and present a linear time cyclic level planarity testing and embedding algorithm for strongly connected graphs
Multi-kritäres Mapping und Scheduling von Workflow-Anwendungen auf heterogenen Plattformen
Get PDFThe results summarized in this thesis deal with the mapping and scheduling of workflow applications on heterogeneous platforms. In this context, we focus on three different types of streaming applications: * Replica placement in tree networks * In this kind of application, clients are issuing requests to some servers and the question is where to place replicas in the network such that all requests can be processed. We discuss and compare several policies to place replicas in tree networks, subject to server capacity, Quality of Service (QoS) and bandwidth constraints. The client requests are known beforehand, while the number and location of the servers have to be determined. The standard approach in the literature is to enforce that all requests of a client be served by the closest server in the tree. We introduce and study two new policies. One major contribution of this work is to assess the impact of these new policies on the total replication cost. Another important goal is to assess the impact of server heterogeneity, both from a theoretical and a practical perspective. We establish several new complexity results, and provide several efficient polynomial heuristics for NP-complete instances of the problem. * Pipeline workflow applications * We consider workflow applications that can be expressed as linear pipeline graphs. An example for this application type is digital image processing, where images are treated in steady-state mode. Several antagonist criteria should be optimized, such as throughput and latency (or a combination) as well as latency and reliability (i.e., the probability that the computation will be successful) of the application. While simple polynomial algorithms can be found for fully homogeneous platforms, the problem becomes NP-hard when tackling heterogeneous platforms. We present an integer linear programming formulation for this latter problem. Furthermore, we provide several efficient polynomial bi-criteria heuristics, whose relative performances are evaluated through extensive simulation. As a case-study, we provide simulations and MPI experimental results for the JPEG encoder application pipeline on a cluster of workstations. * Complex streaming applications * We consider the execution of applications structured as trees of operators, i.e., the application of one or several trees of operators in steady-state to multiple data objects that are continuously updated at various locations in a network. A first goal is to provide the user with a set of processors that should be bought or rented in order to ensure that the application achieves a minimum steady-state throughput, and with the objective of minimizing platform cost. We then extend our model to multiple applications: several concurrent applications are executed at the same time in a network, and one has to ensure that all applications can reach their application throughput. Another contribution of this work is to provide complexity results for different instances of the basic problem, as well as integer linear program formulations of various problem instances. The third contribution is the design of several polynomial-time heuristics, for both application models. One of the primary objectives of the heuristics for concurrent applications is to reuse intermediate results shared by multiple applications.In meiner Dissertation beschäftige ich mich mit dem Scheduling von Workflow-Anwendungen in heterogenen Plattformen. In diesem Zusammenhang konzentriere ich mich auf drei verschiene Anwendungstypen.: * Platzierung von Replikaten in Baumnetzwerken * Dieses erste Schedulingproblem behan-delt die Platzierung von Replikaten in Baumnetzwerken. Ein Beispiel hierfür ist die Platzierung von Replikaten in verteilten Datenbanksystemen, deren Verbindungsstruktur baumartig organi-siert ist. Die Platzierung soll dabei unter mehreren Constraints (Serverkapazitäten, sowie Dienstgüte und Bandbreitenbeschränkungen) durchgeführt werden. In diesem Anwendungstyp stellen Clients Anfragen an verschiedene Server. Diese Client-Anfragen sind im Voraus bekannt, während Anzahl und Platzierung der Server erst ermittelt werden müssen. Die in der Literatur gängige Strategie fordert, dass alle Anfragen eines Clients vom nächstgelegenen Server im Baum behandelt werden. Es werden zwei neue Verfahrensweisen vorgestellt und untersucht. Ein wichtiges Teilergebnis dieser Studie bewertet die Auswirkung der beiden neuen Strategien auf die globalen Replikationskosten. Ausserdem wird der Einfluss von Heterogenität aus theore-tischer und praktischer Sicht untersucht. Es werden verschiedene Komplexitätsergebnisse erar-beitet und mehrere effiziente Polynomialzeit-Heuristiken für NP-vollständige Instanzen des Problems vorgestellt. * Lineare Workflow-Anwendungen * Als nächstes werden Workflow-Anwendungen untersucht, die als lineare Graphen dargestellt werden können. Ein Beispiel dieses Applikationstyps ist die digitale Bildverarbeitung, in der Bilder mittels einer Pipeline verarbeitet werden. Es sollen ver-schie¬dene gegensätzliche Kriterien optimiert werden, wie zum Beispiel Durchsatz und Latenz-zeit, beziehungsweise eine Kombination der beiden, aber auch Latenzzeit und Ausfallsicherheit der Anwendung. Während für vollhomogene Plattformen polynomiale Algorithmen gefunden werden können, wird das Problem NP-hart, sobald heterogene Plattformen angestrebt werden. Diese Arbeit beinhaltet eine vollständige Komplexitätsanalyse. Für die bisher unbekannten polynomialen Varianten des Problems werden optimale Algorithmen vorgeschlagen. Ein ganz-zahliges lineares Programm für das bekannte „chains-on-chains“ Problem für heterogene Plattformen wird vorgestellt. Des weiteren werden verschiedene effiziente polynomiale bi-kritäre Heuristiken präsentiert, deren relative Effizienz durch umfangreiche Simulationen eruiert werden. Eine Fallstudie beschäftigt sich mit der JPEG-Encoder-Pipeline. Hierbei werden Simulationen und MPI-basierte Auswertungen auf einem Rechen-Cluster erstellt. * Komplexe Streaming-Anwendungen * Als letztes wird die Ausführung von Anwendungen, die als Operator-Bäume strukturiert sind, untersucht. Konkret bedeutet dies, dass ein oder mehrere Operator-Bäume in stationärem Zustand auf mannigfaltige Datenobjekte angewendet werden, welche fortlaufend an verschiedenen Stellen im Netzwerk aktualisiert werden. Ein erstes Ziel ist, dem Benutzer eine Gruppe von Rechnern vorzuschlagen, die gekauft oder gemietet werden sollen, so dass die Anwendung einen minimalen stationären Durchsatz erzielt und gleichzeitig Plattformkosten minimiert werden können. Anschließend wird das Modell auf mehrere Anwendungen erweitert: verschiedene nebenläufige Anwendungen werden zeitgleich in einem Netzwerk ausgeführt und es muss sichergestellt werden, dass alle Anwendungen ihren Durchsatz erreichen können. Beide Modelle werden aus theoretischer Sicht untersucht und eine Komplexitäts-analyse für unterschiedliche Instanzen des Grundproblems, sowie Formulierungen als lineare Programme erstellt. Für beide Anwendungsmodelle werden verschiedene Polynomialzeit-Heuristiken präsentiert und charakterisiert. Ein Hauptziel der Heuristiken für nebenläufige Anwendungen ist die Wiederverwertung von Zwischenergebnissen, welche von mehreren Anwedungen geteilt werden
Hausdorff measure of uniform self-similar fractals
Get PDFLet d ≥ 1 be an integer and E a self-similar fractal set, which is the attractor of a uniform contracting iterated function system (UIFS) on Rd. Denote by D the Hausdorff dimension, by HD(E) the Hausdorff measure and by diam (E) the diameter of E. If the UIFS is parametrised by its contracting factor c, while the set ω of fixed points of the UIFS does not depend on c, we will show the existence of a positive constant depending only on ω, such that the Hausdorff dimension is smaller than one and HD = (E) D if c is smaller than this constant. We apply our result to modified versions of various classical fractals. Moreover we present a parametrised UIFS where ω depends on c and HD (E)D, if c is small enough
Kontext-basierte Mobilität: Ein verteilter Ansatz zum Kontext-Management
Get PDFThe recent development of a whole plethora of new wireless technologies, such as IEEE 802.11, IEEE 802.15, IEEE 802.16, UMTS, and more recently LTE, etc, has triggered several efforts to integrate these technologies in a converged world of transparent and ubiquitous wireless connectivity. Most of these technologies have evolved around a certain use case and with some user behaviour being assumed; however, there still lacks a holistic solution to adapt access to user needs, in an automatic and transparent manner. One major problem that has to be addressed first, is mobility management between heterogeneous wireless networks. Current mobility management solutions mostly originate from cellular networking systems, which are operator specific, centralised, and focused on a single link technology. In order to deal with the wireless diversity of future wireless and mobile Internet, a new approach is needed. Adaptive wireless connectivity that is tailored around the user needs and capabilities is named context-aware mobility management. Context refers to the information describing the surroundings of the user as well as his/her behaviour, and additional semantic information that could optimise the adaption process. Context management normally entails discovering and tracking context, reasoning based on the discovered information, then adapting (or acting) upon the context-aware application or system. This context management chain is adapted throughout the thesis to the task of context-aware mobility management. The added complexity is necessary to adapt the ubiquitous access to the condition of both the user and the surrounding networks, while assuming that overlapping wireless networks could still be managed in separate management domains. Linking these management domains and aggregating this composite information in the form of a network context is one of the major contributions of this work. An overlay-based solution takes into account this scattered nature of the context management system, which is modelled as a decentralised dynamic location-based service. The proposed architecture is generalised to support ubiquitous location-based services, and a design methodology is proposed to ensure the localised impact of mobility-led context retrieval overhead
Optimal quantization for the one-dimensional uniform distribution with Rényi -α-entropy constraints
Get PDFWe establish the optimal quantization problem for probabilities under constrained Rényi-α-entropy of the quantizers. We determine the optimal quantizers and the optimal quantization error of one-dimensional uniform distributions including the known special cases α = 0 (restricted codebook size) and α = 1 (restricted Shannon entropy)
Universitätsbibliothek Passau: Jahresbericht 2007
Get PDFJahresbericht der Universitätsbibliothek Passau - Berichtsjahr 200