Proseminar und Übungen zur Mustererkennung und Klassifizierung in der Teichenphysik und Fernerkundung mit neuronalen Netzen und Wavelet-Analysen

WS 2000/2001, Freitags  14:15 - 15:45

Fachbereich Physik, Jungiusstr.11, Bibliothek, Inst. Ang. Physik

(Letzte Änderung: 15. 11. 2000)



Zielsetzung:
In diesem Proseminar sollen Mustererkennungs- und Klassifizierungsverfahren in der Physik und der Meereskunde vorgestellt werden. Mustererkennung und Klassifizierung werden erforderlich, wenn mehrdimensionale Meßdaten nach unterschiedlichen Merkmalen sortiert und analysiert werden sollen. Wir werden Beispiele aus der Teilchenphysik, der Meereskunde und der multispektralen Fernerkundung betrachten. Die Klassifizierungsverfahren arbeiten mit verschiedenen aktuellen statistischen Methoden. Die Übungen werden als Blockveranstaltung an drei Nachmittagen gegen Semesterende am Computer durchgeführt.


Programm:
 
Termin Vortragende  Thema  Betreuer
27.10. Werner Alpers
Günter Grindhammer
Hartwig Spitzer
a) Vorbesprechung, 
b) Klassifizierung in der Physik und Ozeanographie: 
   Überblick über Anwendungsfelder
 
03.11. Dr. Sabine Dippel (Philips Forschungslabor)  Bildverbesserung und Mustererkennung in der medizinischen Bildverarbeitung   
10.11. Hartwig Spitzer  Überwachte Klassifizierung von Multispektralbildern: Bayes Statistik und Maximum-Likelihoodverfahren   
17.11. Niklas Rega  Klassifikation mit Fuzzy-Verfahren   
24.11. Joachim Brod  Neuronale Netze in der Natur als Grundlage für künstliche neuronale Netze und Bildverarbeitung im Auge  TS 
01.12. Andre Rothkirch  Änderungsdetektion auf multispektralen Luft- und Satellitenbildern   
08.12. Michael Traut  Grundlagen künstlicher neuronaler Netze (Aufbau, Lernverfahren)  GG 
15.12. Andre Wirthmann  Anwendung von neuronalen Netzen zur schnellen Ereignisfilterung in der Teilchenphysik  SS 
22.12.      
12.01. Dr. Sigrid Roessner (Geoforschungszentrum Potsdam)  Klassifizierung städtischer Gebiete auf Multispektralbildern   
19.01. Alex Philippu  Einführung in die Wavelet-Analyse  WA 
26.01. Simon Albrecht  Wavelet-Analysen in der Meereskunde  WA 
02.02. Jochen Scholz  Fernerkundung maritimer Ölverschmutzung  WA 
09.02. Werner Alpers, Günter Grindhammer, Hartwig Spitzer Synthese des Seminars und eigene Forschungsarbeiten  


Veranstalter:
 
Prof. Werner Alpers (Inst. f. Meereskunde) Dipl. Phys. Guido Nellen (MPI für Physik)
Dr. Günter Grindhammer (MPI für Physik) Dipl. Phys. André Rothkirch (II. Exp. Physik)
Dipl. Phys. Birger Koblitz (MPI für Physik) Dipl. Phys. Thomas Schlick (Inst. f. Meeresk.)
Dipl. Phys. Gerhard Meister (II. Exp. Physik) Dipl. Phys. Sebastian Schmidt (MPI für Physik)
  Prof. Hartwig Spitzer ( II. Exp. Physik)


Reservethemen / Gastvorträge:
 

  • Neuronale Netze zur Analyse von Seegangsspektren aus Radardaten
  • Entstehung von Multispektralbildern als physikalischer Prozeß
  • Medizinische Bildverarbeitung für Kernspintomographie, Dr. Rainer Graumann (Siemens, Erlangen)
  • Validierung von Hardwarelösungen für neuronale Netze, Larsson (FBI)

  •  

     
     


    Literatur:


    Hinweise:

    1. Wir erwarten,daß alle Teilnehmer/innen, die einen Schein erwerben wollen,

    2. a) regelmäßig am Seminar teilnehmen und
      b) ein Referat übernehmen und dazu eine schriftliche Ausarbeitung erstellen.
    3. Zusätzlich zum Seminar werden Bildverarbeitungs- bzw. Netzwerktrainingsübungen angeboten, im Zeitraum 22.-25.01.2001 bzw. 29.01.-01.02.2001 für 3x4 Stunden (insgesamt 12 Stunden pro Teilnehmer, max. 12 Teilnehmer). Ort:

    4. a) Informatikum, Vogt-Kölln-Str. 30, Haus R (hinter Haus F), R003,
      b) DESY, Notkestr.85, Laborgebäude 1d, 1. Stock, Zi. 35,36, c/o Birger Koblitz.
      c) IfM, Troplowitzstr. 7, III. Obergeschoss.
    5. Jedes Thema wird von einem der Veranstalter betreut. Zur Betreuung gehören in der Regel eine Vorbesprechung zwei bis drei Wochen vorher und mindestens eine weitere Besprechung einige Tage vor dem Vortragstermin!
    6. Bei der ersten Vorbesprechung geht es darum, sich über Gliederung und Literaturauswahl zu verständigen. Bei der zweiten Vorbesprechung sollen das Konzept für das Referat bzw. die Entwürfe der Transparentfolien fertig vorliegen und besprochen werden.
    7. Wir wünschen uns, daß Sie über die angegebene Literatur hinaus selbst auf Literatursuche gehen!
    8. Das Referat oder die beiden Teilreferate an einem Termin sollen insgesamt nicht länger als 60 Minuten Redezeit dauern, so daß genügend Zeit (ca. 25 Minuten) für Rückfragen und Dikussion bleibt.
    9. Bitte halten Sie einen Probevortrag vor dem Spiegel oder vor Freunden/innen, um sich zu vergewissern, ob Sie die Redezeit einhalten.
    10. Einen Schlüssel zu einem guten und lebendigen Referat bildet das didaktische Dreieck:

    11.  

                                                Ich    (ReferentIn)
                                                      /  \
                                                     /    \
                                                    /___\
                                  Das Thema        Die Gruppe

      Es gilt, die drei Elemente des Dreieck zum Sprechen zu bringen und in Balance zu halten:

      Was ist Ihr Zugang zum Thema? Was spricht Sie daran an?

      Welche Anknüpfungspunkte hat die Gruppe zum Thema? Was können Sie (nicht)  voraussetzen? Wie reagiert die Gruppe? (Auf "Störungen" achten und gegebenfalls darauf eingehen.)

      Wie kann das Thema zum "Sprechen" gebracht werden durch:
      a) Veranschaulichung und Beispiele ("An Bekanntem anknüpfen")
      b) Gliederung ("Struktur vor Detail")
      c) Bezüge zum Gesamtthema des Seminars
      d) Aufzeigen von Widersprüchen oder konzeptionellen Schwierigkeiten
       

    12. Versuchen Sie für den Vortrag einen attraktiven Einstieg zu finden, denn in den ersten Minuten entscheidet sich, ob Sie die Zuhörer für sich gewinnen. Sagen Sie, warum Sie das Thema gewählt haben, was Sie dazu bewegt. Zu Beginn eine Gliederung zeigen.
    13. Informieren Sie sich vor dem Vortrag darüber, welche Vortragsmittel benötigt werden und zur Verfügung stehen, z.B. Overheadprojektor, Diaprojektor, Tafel (Kreide?).
    14. Für einen einstündigen Vortrag sollen nicht mehr als 20 Folien verwendet werden. Die Folien sollten nicht dem Manuskript entsprechen, sondern das gesprochene Wort unterstützen, d.h., nur die wichtigsten Formeln und Aussagen enthalten. Wichtiges farbig herausheben. Ein eifach aus einem Buch kopierter Text auf Folie ist meist nicht zu lesen und bringt wenig. Holzschnittartige Stichworte, gutes Bildmaterial, farbliche Hervorhebungen und freie kommentierende Rede sind gefordert. Zum Schluß eine Zusammenfassung.
    15. Zu kleine Schaubilder und zuviel Schrift auf einer Folie vermindern die Wirkung. "Eine Abbildung soll eine Botschaft enthalten". Vergrößern Sie klein geratene Abbildungen aus Büchern. Legen Sie sie probeweise auf den Overheadprojektor und schauen Sie sich das Bild aus der letzten Reihe an.
    16. Folien können gegebenfalls während des Vortrages ergänzt werden, um anhand einer Zeichnung komplizierte Zusammenhänge zu erklären und das Vortragstempo den Zuhörern anzupassen.
    17. Weiterführende Literatur zur Vortragstechnik:

    18. H.F. Ebel, C. Bliefert, Vortragen in Naturwissenschaft, Technik und Medizin, VCH Weinheim, 1992.
    19. Gute Fachbibliotheken:

    20. a) Univ. der Bundeswehr, Hamburg, Holstenhofweg 85
      b) TU HH, Harburg, Denickestr.22, Mo.-Fr. 9:00-19:00.