Informatik und Kommunikation
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Institut
360° and IR- Camera Drone Flight Test: Superimposition of two data sources for Post-Fire Inspection
(2023)
This video highlights a recent flight test carried out in our cutting-edge robotics lab, unveiling the capabilities of our meticulously crafted thermal and 360° camera drone! We've ingeniously upgraded a DJI Avata with a bespoke thermal and 360° camera system. Compact yet powerful, measuring just 18 x 18 x 17 cm, this drone is strategically engineered to effortlessly navigate and deliver crucial thermal and 360° insights concurrently in post-fire or post-explosion environments.
The integration of a specialized thermal and 360° camera system enables the simultaneous capture of both data sources during a single flight. This groundbreaking approach not only reduces inspection time by half but also facilitates the seamless superimposition of thermal and 360° videos for comprehensive analysis and interpretation.
360° Camera at a small UAV
(2021)
360° UAV Flight in a collapse test setup at the German Resuce Robotik Center
This paper presents a novel approach to build consistent 3D maps for multi robot cooperation in USAR environments. The sensor streams from unmanned aerial vehicles (UAVs) and ground robots (UGV) are fused in one consistent map. The UAV camera data are used to generate 3D point clouds that are fused with the 3D point clouds generated by a rolling 2D laser scanner at the UGV. The registration method is based on the matching of corresponding planar segments that are extracted from the point clouds. Based on the registration, an approach for a globally optimized localization is presented. Apart from the structural information of the point clouds, it is important to mention that no further information is required for the localization. Two examples show the performance of the overall registration.
This video shows a model computed from 124 images taken at the Tjex 2015 of the trade project (www.tradr-project.eu). The images were acquired by walking around the object and reconstruct the structure with VisualSfm software.
This video shows a model computed from 320 images taken at the Tjex 2015 of the trade project (www.tradr-project.eu). The images were acquired with a falcan 8 drone (AscTec) and reconstruct the structure with VisualSfm software. The flight was in 150 m. The Tower is about 95 meter high.
From the 360° images of the former video (
• German rescue robotic center captured... ) we now generate the 3D point cloud. The UAV needs 3 minutes to capture the outdoor scenario and the hall from inside and outside. The 3D point cloud generation is 5x slower than the video. It uses a VSLAM algorithm to localize the k-frames (green) and with 3 k-frames it use a 360° PatchMatch algorithm implemented at a NVIDIA graphic card (CUDA) to calculated the dense point clouds.The hall ist about 70 x 20 meters.
Global registration of heterogeneous ground and aerial mapping data is a challenging task. This is especially difficult in disaster response scenarios when we have no prior information on the environment and cannot assume the regular order of man-made environments or meaningful semantic cues. In this work we extensively evaluate different approaches to globally register UGV generated 3D point-cloud data from LiDAR sensors with UAV generated point-cloud maps from vision sensors. The approaches are realizations of different selections for: a) local features: key-points or segments; b) descriptors: FPFH, SHOT, or ESF; and c) transformation estimations: RANSAC or FGR. Additionally, we compare the results against standard approaches like applying ICP after a good prior transformation has been given. The evaluation criteria include the distance which a UGV needs to travel to successfully localize, the registration error, and the computational cost. In this context, we report our findings on effectively performing the task on two new Search and Rescue datasets. Our results have the potential to help the community take informed decisions when registering point-cloud maps from ground robots to those from aerial robots.
The video shows a snapshot of a 16 minute flight of a DJI Phantom 3 professional over the Schloss Birlinghoven at Sankt Augustin, Germany. The castle is located at the Fraunhofer Campus at Sankt Augustin. The 3D model is generated out of 400 key frames of the 4k video which are cut out with ffmpeg. The work is part of an evaluation in the Tradr Project (www.tradr-project.eu)
A Robust Interface for Head Motion based Control of a Robot Arm using MARG and Visual Sensors
(2018)
Head-controlled human machine interfaces have gained popularity over the past years, especially in the restoration of the autonomy of severely disabled people, like tetraplegics. These interfaces need to be reliable and robust regarding the environmental conditions to guarantee safety of the user and enable a direct interaction between a human and a machine. This paper presents a hybrid MARG and visual sensor system for head orientation estimation which is in this case used to teleoperate a robotic arm. The system contains a Magnetic Angular Rate Gravity (MARG)-sensor and a Tobii eye tracker 4C. A MARG sensor consists of tri-axis accelerometer, gyroscope as well as a magnetometer which enable a complete measurement of orientation relative to the direction of gravity and magnetic field of the earth. The tri-axis magnetometer is sensitive to external magnetic fields which result in incorrect orientation estimation from the sensor fusion process. In this work the Tobii eye tracker 4C is used to increase head orientation estimation because it also features head tracking even though it is commonly used for eye tracking. This type of visual sensor does not suffer magnetic drift. However, it computes orientation data only, if a user is detectable. Within this work a state machine is presented which enables data fusion of the MARG and visual sensor to improve orientation estimation. The fusion of the orientation data of MARG and visual sensors enables a robust interface, which is immune against external magnetic fields. Therefore, it increases the safety of the human machine interaction.
Robot arms are one of many assistive technologies used by people with motor impairments. Assistive robot arms can allow people to perform activities of daily living (ADL) involving grasping and manipulating objects in their environment without the assistance of caregivers. Suitable input devices (e.g., joysticks) mostly have two Degrees of Freedom (DoF), while most assistive robot arms have six or more. This results in time-consuming and cognitively demanding mode switches to change the mapping of DoFs to control the robot. One option to decrease the difficulty of controlling a high-DoF assistive robot arm using a low-DoF input device is to assign different combinations of movement-DoFs to the device’s input DoFs depending on the current situation (adaptive control). To explore this method of control, we designed two adaptive control methods for a realistic virtual 3D environment. We evaluated our methods against a commonly used non-adaptive control method that requires the user to switch controls manually. This was conducted in a simulated remote study that used Virtual Reality and involved 39 non-disabled participants. Our results show that the number of mode switches necessary to complete a simple pick-and-place task decreases significantl when using an adaptive control type. In contrast, the task completion time and workload stay the same. A thematic analysis of qualitative feedback of our participants suggests that a longer period of training could further improve the performance of adaptive control methods.
The two churches, San Francesco and Sant'Agostino in Amatrice, Italy was hit by an earthquake on August 24 2016. Both churches are in a state of partial collapse, in need of shoring to prevent potential further destruction and to preserve the national heritage. The video show the mission at 1.Sept.2016 in clips of 10 seconds.
The TRADR project was asked by the Italian firebrigade Vigili del Fuoco to provide 3D textured models of two churches.
The team entered San Francesco with two UGVs (ground robots) and one UAV (drone, flown by Prof. Surmann), teleoperating them entirely out of line of sight and partially in collaboration. We entered Sant'Agostino with one UAV (also flown by Prof. Surmann) while two other UAVs were providing a view from different angles to facilitate maneuvering them entirely out of line of sight.
Selbstständig und selbstbestimmt essen und trinken zu können gehört zu den Grundbedürfnissen des Menschen und wird den Aktivitäten des täglichen Lebens (ATLs) zugeordnet. Körperliche Beeinträchtigungen, die mit Funktionsverlusten in Armen, Händen und ggf. der Beweglichkeit des Oberkörpers einhergehen, schränken die selbstständige Nahrungszufuhr erheblich ein. Die Betroffenen sind darauf angewiesen, dass ihnen Getränke und Mahlzeiten zubereitet, bereitgestellt und angereicht werden. Zu dieser Personengruppe gehören Menschen mit querschnittbedingter Tetraplegie, Multiple Sklerose, Muskeldystrophie und Erkrankungen mit ähnlichen Auswirkungen. Derzeit gibt es verschiedene assistive Technologien, die das selbstständige Essen und Trinken wieder ermöglichen sollen.Wie aber muss ein Interaktionsdesign für einen Roboterarm gestaltet sein, damit er von den Betroffenen zur Nahrungsaufnahme genutzt werden kann? Welche Anforderungen gibt es und welche Aspekte sind in Bezug auf die Akzeptanz eines Roboterarms zu berücksichtigen?
ARGUS is a tool for the systematic acquisition, documentation and evaluation of drone flights in rescue operations. In addition to the very fast generation of RGB and IR orthophotos, a trained AI can automatically detect fire, people and cars in the images captured by the drones. The video gives a short introduction to the Aerial Rescue and Geospatial Utility System -- ARGUS
Check out our Github repository under
https://github.com/RoblabWh/argus/
You can find the dataset on kaggle under
https://www.kaggle.com/datasets/julienmeine/rescue-object-detection
Bachelor/Master-Studiengänge
(1999)
An EJB container can host three types of beans: Session beans to model business processes, entity beans to represent business objects and message-driven beans to provide for asynchronous method calls. This paper addresses entity beans and their mapping to persistent storage, especially relational and object-relational databases. A tool named BeanMaker is presented which can do object mapping either automatically by metadata analysis of a database schema or manually based on intrinsic real world semantics supplied by the user. BeanMaker is a running prototype system with an intuitive GUI interface. This paper looks what's behind the scenes and focuses on design issues and concepts of code generation.
Die als Bologna-Prozess bezeichnete Umstrukturierung des europäischen Hochschulsystems begann in Deutschland etwa 1999 mit den Strukturvorgaben der KMK
2. Darin wird auch von einem berufsqualifizierenden Profil der Bachelor- und Master-Studiengänge und von weiterbildenden Masterstudiengängen gesprochen. Im Folgenden wird über einige Erfahrungen zu diesen beiden Themenbereichen und das lebensbegleitende Lernen berichtet. Gewonnen wurden diese Erfahrungen vor allem durch die Tätigkeit im Fachbereichstag Informatik, im Bundesleitprojekt Virtuelle Fachhochschule und in der Akkreditierung von neuen Studiengängen an Universitäten und Fachhochschulen.
Ein weiterer Prozess, der die Neugestaltung der Studiengänge begleitet, ist durch den Europäischen Qualifikationsrahmen gegeben.
In seiner letzten Ausprägung werden auch die berufliche Qualifikation und das lebensbegleitende Lernen thematisiert.
Der Kultursektor ist weiterhin ein attraktiver Arbeitsmarkt. Doch immer häufiger merken Unternehmen: Es klafft eine Lücke zwischen ihren Erwartungen und den Ansprüchen der jungen Generation von Berufstätigen. Um diese Lü-cke zu schließen, werden im Folgenden die Ergebnisse ei-ner Studie über die „Candidate Experience“ dargestellt, die von der Westfälischen Hochschule Gelsenkirchen durchgeführt wurde. Abgeleitet werden Handlungsempfehlungen sowohl für Bewerberinnen und Bewerber als auch für Institutionen.
Hintergrund
Während der SARS-CoV-2-Pandemie ist es vorrangig, die Mitarbeiter vor Infektionsrisiken zu schützen und die Geschäftstätigkeit zu sichern. Neue Virusvarianten mit erhöhter Ansteckungsgefahr erfordern eine weiterentwickelte Risikostrategie.
Material und Methoden
Mehrere Standardmaßnahmen wie Tests, Isolierung und Quarantäne werden zu einer neuartigen Risikostrategie kombiniert. Epidemiologische Modellrechnungen und wissenschaftliche Erkenntnisse über den Verlauf der SARS-CoV-2-Infektiosität werden zur Optimierung dieser Strategie herangezogen. Das Verfahren ist in einem einfach zu bedienenden Rechner auf Excel-Basis implementiert.
Aufbau in der Praxis und Ergebnisse
Alternative Maßnahmenkombinationen und praktische Aspekte werden erörtert. Anhand von Beispielrechnungen wird die Wirkung der diskutierten Maßnahmen demonstriert.
Schlussfolgerung
Der aus diesen Grundlagen abgeleitete Quarantäne-Rechner ermöglicht es auch Nicht-Fachleuten, eine differenzierte Risikoanalyse durchzuführen und optimierte Maßnahmen einzuleiten. Gezielte Prüfroutinen und alternative Maßnahmen sichern die Personalverfügbarkeit.
Background: Emotions play a central role in mental disorder and especially in depression. They are sensed in the body, and it has recently been shown in healthy participants that these sensations can be differentiated between emotions. The aim of the current study was to assess bodily sensations for basic emotions induced by emotion eliciting pictures in depression.
Methods: 30 healthy controls (HC), 30 individuals suffering from Major depressive disorder (MDD) without medication use (MDDnm) and 30 individuals with MDD with medication use (MDDm) were shown emotional and neutral pictures and were asked to paint areas in an empty body silhouette where they felt an increase or decrease in activation. Body sensation maps were then calculated and statistical pattern recognition applied.
Results Results indicated statistically separable activation patterns for all three groups. MDDnm showed less overall activation than HCs, especially in sadness and fear, while MDDm showed stronger deactivation for all emotions than the other two groups.
Conclusions: We could show that emotion experience was associated with bodily sensations that are weaker in depression than in healthy controls and that antidepressant medication was correlated with an increased feeling of bodily deactivation.
Results give insights into the relevance for clinicians to acknowledge bodily sensations in the treatment of depression.
Die Sportpresse hat gegenüber anderen Medien einen fundamentalen Aktualitätsnachteil und muss verstärkt als Komplementärmedium agieren, um für ansprechende Inhalte zu sorgen. Fraglich ist neben dem Inhalt jedoch ebenso die Art der Berichterstattung, auf sprachlich-stilistischer und formal-gestalterischer Ebene. Untersucht wird die Berichterstattung (N = 455) der Süddeutschen Zeitung über die Fußball-Europameisterschaften 2000, 2008 und 2016 hinsichtlich eines möglichen Boulevardisierungstrends. Zur Ermittlung eines möglichen Trends wurde ein Boulevardisierungsindex entwickelt. Dem Index kann ein leichter Boulevardisierungstrend für den 16-jährigen Zeitraum entnommen werden. Dabei ist die Berichterstattung besonders zwischen den Jahren 2000 und 2008 boulevardesker geworden. Die Befunde zeigen zudem, dass insgesamt vermehrt auf Boulevardvariablen (z. B. Emotionalisierung) gesetzt wurde, die vor dem Hintergrund journalistischer Qualität als weniger kritisch anzusehen sind.
Brand Purpose in aller Munde. Was gilt es in der werthaltigen Kommunikation von Marken zu beachten?
(2020)
Unternehmen positionieren sich gern mit Bezug auf die gesellschaftliche Relevanz ihres Unternehmenszwecks. Diese Orientierung findet sich zunehmend auch in der Kommunikation auf Markenebene. Statt den Produktnutzen zu betonen, liefert die Markenkommunikation Input zu gesellschaftlichen Debatten wie Gleichstellung oder Nachhaltigkeit. Unter dem Stichwort „Brand Purpose“ zeigen Beratungen und Agenturen gern auf, wie positiv diese Art der Kommunikation von Konsumenten und Stakeholdern eingestuft wird. Erste Stimmen gehen davon aus, dass sich diese Tendenzen nach der Coronakrise noch verstärken werden. Doch was bringt die Konzentration auf Sinnstiftung tatsächlich der Marke? Studien weisen darauf hin, dass eine reine Konzentration in der Kommunikation auf Zweck und Sinn einer Marke die Geschäftsentwicklung nicht unbedingt positiver beeinflussen muss als klassische Produktkommunikation und im schlimmsten Fall sogar kontraproduktiv wirken kann. Der Beitrag untersucht deshalb die Frage, welche Voraussetzungen erfüllt sein müssen, damit wertorientierte Kommunikation tatsächlich einen Mehrwert für die Marke bieten kann.
At the beginning of the pandemic in Feb. 2020 I had a little time and wanted to do something new i.e. bring my 3D printer, AI and computer science together somehow. The result is a printed portrait with a lot of computer science. Using style transfer I transferred the etching style of a Göthe portrait to a young girl I call Carolin. By means of image processing I made a black and white picture out of it. Then, using the problem of the traveling salesman, each black point in the picture is interpreted as a city and the whole picture is drawn by only one line. Since this line is very long, it is optimized and shortened by a so-called simulated annealing algorithm. The result is printed in 5 layers on a 3D printer.
The dataset is used for 3D environment modeling, i.e. for the generation of dense 3D point clouds and 3D models with PatchMatch algorithm and neural networks. Difficult for the modeling algorithm are the reflections of rain, water and snow, as well as windows and vehicle surface. In addition, lighting conditions are constantly changing.
Challenging visual localization of an UAV while flying out of a room into a snowy environment (~ 4:50). The UAV is equipped with a 360° camera. The localization is done with OpenVSLAM.
The video was recorded in Jan. 2019 at the Fire Brigade training center in Dortmund
To achieve nearly real time conditions the original resolution of 5k (30 fps) was reduced to 2k (ffmpeg -i video.mp4 -vf scale=1920:-1 -crf 25 vido-small.mp4) with high compression (-crf 25). This reduce the original size from 3.2 GB to 93MB (~ 4 MBit/s which could be transmitted online via a radio link). The localization shown did not use frameskip. With a frameskip above 1 the localization fails while the UAV is flying through the window. Indoor localization can be done with a frameskip of 3 in real time.