Wissensmanagement für kleine und mittlere Unternehmen (KMU):
Daten zu Wissen verdichten, Wissen pflegen, Wissen verteilen und Wissen vermitteln das sind wichtige Aktivitäten im Institut CV&CI. Fachleute aus dem Institut beschäftigen sich seit Jahren mit den Schwerpunkten des Wissensmanagements. Parallel arbeitet das Institut intensiv an e-Learning-Komponenten für den eigenen Bedarf und den Bedarf bei der Wissensvermittlung in der Hochschule und für die Weiterbildung. Beide Aktivitäten wurden zusammengeführt, dadurch kommt es zu nutzbaren Synergien für KMU. Wir möchten Sie gemeinsam mit der SIHK daran teilhaben lassen. Weiterbildungsangebote bestehen im Rahmen des Masterkurses CV&CI Modul Wissensmanagement und bei der SIHK Hagen. Bitte sprechen Sie uns an.

E-Learning für Wissensmanagement, Erstausbildung und berufliche Weiterbildung im Bereich Computer Science, Computer Vision und Computational Intelligence
An der FH Südwestfalen (FH SWF) in Iserlohn werden im Fachbereich Informatik und Naturwissenschaften (I+N) verschiedenste Formen des e-Learning eingesetzt. Die Bandbreite reicht von Teleteaching über e-Learning basierend auf Open-Source-Plattformen, professionellen Plattformen bis zum Blended Learning.
Es wurde ein e-Learning/e-Simulation-Ansatz einschließlich der Konzeption und Implementierung von Java-Applets entwickelt, der Studierenden aus berufsbegleitenden Bachelor- (BA) und Masterstudiengängen (MA) die Wissensgebiete Analyse, Modellbildung und Simulation aus der Prozessinformatik und Regelungstechnik ohne tiefere Kenntnis von Simulationssystemen spielerisch erschließen kann.
Eine laufende Evaluierung der e-Learning-Kurse führte zu guten bis sehr guten Ergebnissen. In groß angelegten Marktsondierungen stellte sich die Open-Scource-e-Learning-Plattform moodle als sehr gut geeignet für das Management des Wissens im Institut CV&CI heraus. Mehr Informationen

Computer Vision zur Biokompatibilitätsprüfung von Implantatwerkstoffen
Es soll ein Computer Vision Verfahren entwickelt werden. Ziel ist eine Analyse von Zellbildern ohne eine aufwendige Färbemethode der Probe für das Mikroskop. Durch Computer Vision in Kombination mit Computational Intelligence (Neuronalen Netzen) können biokompatibilitäts-relevante Zell- und Gewebeeigenschaften reproduzierbar und mit geringerem Zeitaufwand bestimmt werden. Das Computer Vision-System für die Messung der Dynamik der Zellen, der spezifischen Zellenzahl pro Fläche sowie der Ermittlung von Wachstumsparametern ist die Kopplung an eine Datenbank (Data Warehouse mit dem Erfahrungswissen der Experten) vorgesehen. Im Institut erfolgt eine enge Zusammenarbeit von Informatikern, Physikern mit Biologen. Hierfür bietet der Fachbereich Informatik und Naturwissenschaften an der Fachhochschule Südwestfalen Standort Iserlohn ideale Voraussetzungen. Ein Forschungsantrag wurde gestellt. Mehr Informationen ...

Südwestfalentag 2009 in Soest – mitmachen erwünscht!
Die Hochschulen des Landes sind dabei, wenn es darum geht, das Wir-Gefühl zu stärken. Die Universität Siegen und die FH Südwestfalen, die der Region Ihren Namen gegeben hat – ups oder war es doch umgekehrt (?), präsentieren sich Side-by-side. Ebenso die privaten Hochschulen mit BITS und FOM sowie Forschungsinstitute. Vielleicht kommt ja auch mal wieder Bill Clinton bei der BITS vorbei. Wirklich kein Witz, er war schon dort.
Die FH SWF zeigt unter der Leitung des Standortes Soest gemeinsam mit der Uni Siegen Wissenschaft zum Anfassen, Unterhaltsames und informiert über die Kooperationsprojekte, die bei der Regionale Südwestfalen ins Rennen geschickt wurden und werden. Sie können uns Ihre Meinung und Ideen dazu geben und den Energiebedarf Ihrer persönlichen Computer testen lassen (!). Wir freuen uns auf Ihre Anregungen. Mehr Informationen …

Kompetenzzentrum für optische Technologien Südwestfalen
Optische Technologien sind Schlüsseltechnologien für die Wettbewerbsfähigkeit der produzierenden Industrie in Südwestfalen. Mit dem „Zentrum für Sensorsysteme (ZESS)“ der Universität Siegen und dem Institut „Computer Science, Vision und Computational Intelligence“ der Fachhochschule Südwestfalen gibt es im Bereich der Forschung und Lehre entsprechende Angebote. Gemeinsam mit diesen beiden Hochschulen prüfen die Akteure des „Netzwerkes Maschinenbau Südwestfalen (NEMAS)“ derzeit, ob die Einrichtung eines südwestfälischen Kompetenzzentrums für optische Technologien eine Chance für die Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit der heimischen Unternehmen darstellt. Der Zwischenstand der Erhebung fällt trotz der Finanzkrise überraschend positiv aus. Neben schneller, fertigungsbegleitender optischer Prüftechnik mit 600 bis 1200 Prüfungen pro min. ist ein großer Bedarf für Röntgen- und Computertomographie, optische 3-D-Messtechnik sowie kombinierte Oberflächen- und Formprüfung erkennbar. Eine Realisierung im Rahmen der Regionale Südwestfalen wird angestrebt. Die Projektidee basiert auf der PROGNOS-Studie „Innovationsregion Südwestfalen“ aus dem Jahre 2007. Die Optik wird darin als eine Schlüsseltechnologie dargestellt, die einerseits als Technologieentwicklung und andererseits in der Produktionseffizienz und der Produktqualität der Region adressiert wird. Ein „Kompetenzzentrum für optische Technologien“ ist dabei die abstraktere Ausrichtung einer „Beratungs- und Transferstelle für optische Prüftechnik und Qualität in der Produktion“. Mehr Informationen … 
Ein Fragebogen für die Industrie kann elektronisch bezogen werden.

Fahrerassistenzsysteme – Messung der Aufmerksamkeit
Auf diesem Gebiet werden derzeit weltweit Forschungsarbeiten durchgeführt. Insbesondere die Automobilindustrie hat ein großes Interesse an den Ergebnissen dieser Arbeiten. Das Institut CV&CI hat im LIPS (Laboratory for Image Processing Soest) ein Konzept entwickelt, welches in Kooperation mit einem regionalen Industriepartner intensiv weiter entwickelt und prototypisch realisiert werden soll. Im Rahmen dieses Projektes werden bis 2011 zahlreiche Studierende ihre Abschlussarbeiten erstellen.
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Low-cost-Vektor-Supercomputer
Auf Basis von schnellen Grafikkarten mit derzeit bis zu 240 SPs (Streaming Processors) werden für Computer Vision, Echtzeit-Bildverarbeitung und für das schnelle Training von künstlichen neuronalen Netzen (KNN) Vektor-Supercomputer mit bis zu 960 SPs aufgebaut. Open Source-Entwicklungsumgebungen für Computational Intelligence und Computer Vision werden auf den Vektor-Supercomputer portiert. Mehr Informationen...

Multicomputer-Multiprozessor System
Auf Basis von Multi-Core-CPUs (Central Processing Units) werden mit Hilfe von schnellen Netzwerken Multicomputer-Systeme aufgebaut. Mögliche Anwendungen sind Echtzeitsimulation von schnellen dynamischen Vorgängen, Computer Vision, Training von großen künstlichen Neuronalen Netzen (KNN mit mehr als 1000 Neuronen) und evolutionäre Optimierung der Architektur von künstlichen neuronalen Netzen für technische Anwendungen. Das Multicomputer-Multiprozessor System mit bis zu 32 CPUs kann professionelle Simulationssysteme auf Standard Multiprozessor-Betriebssystemen ablaufen lassen. Mehr Informationen...

Künstliches Neuronales Netz zur Regelung von Montageprozessen im Flugzeugbau
Das Materialverhalten der Seitenschale einer Flugzeugrumpfsektion wird mit Künstlichen Neuronalen Netzen (KNN) modelliert. Des Weiteren wird zur Regelung des Montageprozesses ein Neuro-I-Regler mit der inversen nichtlinearen Kennlinie des Materialverhaltens der Seitenschale entwickelt, damit die Geometrie der Seitenschale auch bei einer Abweichung aus der Sollposition in die optimale Montageposition geregelt werden kann.

Entwicklung und Analyse von Methoden zur Detektion und Klassifizierung von Defekten in stark verrauschten und kontrastarmen Bildern 
Für die Röntgenstrukturuntersuchung an Leistungshalbleitern sollen geeignete Methoden zur Erhöhung des Kontrastes entwickelt und untersucht werden. Das Bildrauschen soll analysiert werden und auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse Verfahren zur Rauschfilterung untersucht und evtl. neuartige Verfahren herausgearbeitet werden. Ein besonderer Schwerpunkt ist hierbei auf den Erhalt der Bildinformationen wie z.B. die Kantensteilheit (Schärfe und Kontrast) zu legen. Es kommen CI-Verfahren für die Klassifikation der Defekte zum Einsatz. Mehr Informationen …

Optische Qualitätskontrolle von Diesel-Rußfiltern
Zur berührungslosen Qualitätskontrolle von Partikelfiltern wird ein Visionsystem eingesetzt, mit dem die Öffnungen der Filtertaschen auf geometrische Merkmale hin überprüft werden. Dabei ist durch die Verwendung Standardbilderfassung und modernster Bildverarbeitungsbibliotheken eine subpixelgenaue und reproduzierbare Vermessung sichergestellt. Die Programme werden in C oder C++ ausgeführt und haben kurze Laufzeiten. Mit der vorhandenen Infrastruktur können Versuchsmessungen schnell durchgeführt werden.

Energiemanagement in Fahrzeugen
Der Druck der EU auf die Fahrzeughersteller zur Reduktion des CO2-Ausstoßes bei Kfz zwingt zu neuen Innovationen. Ohne Soft-Hybrid-Antrieb benötigt das Bordnetz eines PKW eine mittlere elektrische Leistung von P = 600 W. Diese muss derzeit noch als mechanische Energie, erhöht um die Verluste bei der Umsetzung, vom Motor aufgebracht und mittels Generator erzeugt werden. Der Kraftstoffverbrauch und damit der CO2-Ausstoß ließe sich jedoch um 5% reduzieren, wenn Nutzenergie beim Bremsen und/oder Sonnenenergie über ein Solardach (Photovoltaik) und/oder thermoelektrische Energie von einem Thermoelektrischen Generator (TEG:  seit Jahrzenten in der Raumfahrt eingesetzt) aus dem Abgasstrang in das Bordnetz zurückgespeist wird. Ein ausgeklügeltes Energiemanagement auf Basis von Computational Intelligence und Mikroelektronik kann die Energieausnutzung optimieren und reduziert den CO2-Ausstoß nachhaltig.

Photogrammetrie für die Vermessung von Freiformflächen und Konturen
Mit einem photogrammetrischen System ist es möglich, Höheninformationen von beliebigen Objekten wertemäßig mit hoher Genauigkeit durch die Aufnahme der Bilder mit zwei Kameras zu ermitteln. Das Prinzip basiert auf dem Vorbild der Natur für das Stereosehen des Menschen mit zwei gesunde Augen. Für eine optimale Korrespondenzanalyse ist eine strukturierte Oberfläche notwendig. Daher wird mittels Beamer eine Struktur belichtet, so dass auch strukturarme Objekte optimal vermessen werden  können. In Kombination mit Automatisierungstechnologien wie der Robotik, können so komplexe Prozesse, z.B. die PKW-Lackierung automatisiert werden.

Computational-Intelligence-Controller (CI-Regler) für nichtlineare und zeitvariante Regelstrecken
Industrielle Prozesse sind häufig nichtlinear und sehr komplex bezüglich der Modellbildung. Robuste Regelungen mit optimaler Regelgüte und hohen Genauigkeitsanforderungen zu dimensionieren überfordert schnell bekannte Verfahren aus der Theorie. In diesem Projekt wurde ein allgemeiner Ansatz für einen selbstoptimierenden neuro-adaptiven PID-Industrieregler entwickelt, der sich im laufenden Betrieb durch Evolutionäre Optimierung an unbekannte Betriebspunkte anpasst und durch Parameter-Logging (variable Strecken- und zugehörige Reglerparameter werden in einer Datenbank gespeichert) mit einem Neuronalen Netz (KNN) sehr schnell in der Lage ist, bekannte Betriebspunkte eines nichtlinearen Prozesses zu erkennen und optimal im Sinne der Anforderungen an die Regelgüte zu den veränderlichen Prozess zu regeln. Das KNN wird mit den Parametern aus der Evolutionären Optimierung trainiert. Der Regler verhält sich im Test wie ein Experte, der mit fortlaufender Betriebszeit der Anlage die Regelgüte steigert. Die Vorgabe der Gütekriterien und die Adaption erfolgt im Zeitbereich.  Die Evolutionäre Optimierung erfolgt parallel zur Real-Time-Regelung an einem Streckenmodell das durch Messung der Prozesswerte vom CI-Regler erzeugt wurde. Mehr Informationen

Hochauflösendes Photonen-Tunnel-Mikroskop (PTM) für die Inspektion von Halbleitern

 

Im Rahmen mehrerer Diplomar­bei­ten [1-11] und einer kooperativen Promotion [12], sowie in enger Zusammenarbeit mit der Firma Leica Microsystems, wurde ein Verfahren zur Auflösungssteigerung der klassischen Auflichtmikroskopie durch evaneszente Anregung im Nahfeld konzi­piert und in Form eines Prototyps mit der Bezeichnung Photonen-Tunnel-Mikroskop (PTM) bzw. simultanes optisches Nahfeldmikroskop (SONM) realisiert.

Für die Entwicklung des Prototyps wurde ein herkömmliches Auflichtmikro­skop modifiziert und mit speziell kon­struierten Komponenten ausgestattet. Auf diese Weise kann die bereits vorhandene Mikroskop-Infrastruktur erhalten bleiben und ein kostengünstiger Umbau ermöglicht werden (Abb. 1). Mehr...... 

Genetische Algorithmen zur Erkennung von sternförmigen Konturen bei Bildern mit geringem Kontrast
Evolutionäre Algorithmen werden zur Lösung komplexer Optimierungsprobleme eingesetzt. Anwendung finden diese Algorithmen im Bereich der Mustererkennung und zur Strukturierung von Daten, sowie. Zum Einsatz kommen sie besonders dann, wenn klassische Lösungsverfahren versagen. Ein praktisches Anwendungsgebiet ist die Erkennung von Konturen in Grauwertbildern. Es werden bewusst Prinzipien der biologischen Evolution nachgeahmt. Während in der Natur der biologische Vorgang im Wesentlichen zur immer besseren Anpassung an eine variable Umwelt dient, werden hier die gleichen Mechanismen zur Anpassung an ein konkretes Grauwertbild genutzt. Die Kontur wird dabei durch einen B-Spline approximiert.

Einen wichtigen Anwendungsbereich in der digitalen Bildverarbeitung stellt die medizinische Informationstechnik dar. In diesem Bereich wird die Bildverarbeitung besonders in der Mikroskopie und zur automatisierten Auswertung von medizinischem Bildmaterial aus der Radiologie eingesetzt. Bei dieser Art der Anwendung stellt das Erkennen von Konturen, sowie das Klassifizieren von Objekten in Grauwertbildern ein Problem dar. Bei stark verrauschten oder schlecht belichteten Bildern lassen sich mit den klassischen Kantendetektoren keine vollständigen Kanten erzeugen. Einen Ansatz zur Lösung eines solchen Problems findet man in einem evolutionären Algorithmus zur Konturerkennung. Dieser wurde auf eine Reihe künstlicher, mikroskopischer und medizinischer Bilddaten angewendet und liefert sehr gute Ergebnisse.

Spam-Filter auf Basis von Computational Intelligence zur Filterung von relevanten e-Mails
Spam-Mails, frei übersetzt: unerwünschte Werbe-E-Mails, sind ein grundlegendes Problem für das Internet. Laut den Umfragen der Radicati Group geben bereits 94% der Anwender an, dass Spam für sie ein großes Problem ist. Aber nicht nur für die Anwender stellt Spam ein großes Problem dar.
Abbildung 1 zeigt die Entwicklung der zusätzlichen Kosten durch Spam auf, gemessen an einem Unternehmen mit 10.000 Mitarbeitern. Die Kosten ergeben sich aus weiteren Servern, die für die Bearbeitung der Spam-Mails benötigt werden.

Abbildung 1 / Kosten von Spam pro Mailbox/Jahr (Kosten Spam – Radicati Group, Kalifornien Palo Alto)

Es wurde eine neue Architektur und Arbeitsweise für einen Spam-Filter auf Basis von Computational Intelligence (CI) entwickelt. Zum Einsatz kommen künstliche Neuronale Netze (KNN) in Kombination mit Bayes-Filtern (BN). Der Spam-Filter lernt mit der Zeit dazu. Der Filter kann sowohl einzeln (Stand-Alone-Server) als auch in Kombination mit bestehenden kommerziellen Spam-Filtern betrieben werden.
Für die Entwicklung des Filters wurden verschiedene CI-Methoden für ihren Einsatz bei der Spam-Abwehr bewertet, ausgewählt und optimiert. In der vorgestellten Lösung kommt ein Bayes-Filter für „Spam-Wörter“ in gewichteter Kombination mit zwei KNN für statistische Informationen und Spam-Wörter sowie eine Whitelist zum Einsatz. Ein Feedback-Verfahren (Closed loop) in Form einer geschlossenen Schleife regelt die Verbesserung der Filterwirkung im laufenden Betrieb.

Sicheres Homebanking mit Computational-Intelligence-Profilbildung für Kontoinhaber
Sicherheit wurde bei der Entwicklung des Programms groß geschrieben: "Mon€yP€nny" verwendet als Betriebssystem Linux. Wenn das Programm von der Live CD gestartet wird, hat man zusätzlich die Gewähr dafür, dass diese nicht von Sabotageprogrammen verfälscht werden kann, weil sie ganz einfach nicht beschreibbar ist. Für eine sichere Datenübertragung sorgt eine kryptographische Verschlüsselung nach dem neuesten HBCI Standard (Home Banking Computer Interface). Der HBCI Standard, ab 2005 FinTS (Financial Transaction services) wird in Deutschland von den Volksbanken, Sparkassen und vielen anderen Banken unterstützt.

Intelligente Optimierung von Lagerbeständen in Unternehmen
Bei einem internationalen Produzenten wurden die inhomogenen Logistikabwicklungen mit SAP R/3 an den mittelständischen Werksstandorten einer Stärken-/Schwächen-Analyse unterzogen. Aufbauend auf einer systematischen Artikelstrukturierung und Bestandspotentialanalyse wurden dann detaillierte Konzepte zur Vereinheitlichung und Optimierung der dispositiven Logistikfunktionen entwickelt und systematisch geschult. Die parallele systemseitige Realisierung und Live-Setzung im SAP R/3 umfasste u.a. optimierte Funktionalitäten zur Verfügbarkeitsprüfung innerhalb der Wiederbeschaffungszeit, zur Lieferplanabwicklung (Vermeidung von Bestandskannibalisierung und Radikalverbräuchen) sowie insbesondere zur differenzierten Verbrauchssteuerung. Die jeweils optimalen SAP-Dispositionsmerkmale werden den Artikeln auf Basis von spezifischen Kriterien automatisiert zugewiesen.

Optimierung der Parameter für die Vagusnervstimulation mit CI-Methoden zur Behandlung refraktärer Epilepsie bei Kindern (OptiVaNeS)
Refraktäre Epilepsien bei Kindern können nicht mit Medikamenten behandelt werden und nehmen schwere Formen an. Die Belastung der kleinen Patienten und der betroffenen Familien kann mit Hilfe eines Vagusnervstimulators (VNS) gemildert werden. Ein solcher Stimulator wird am Vagusnerv (VN) mittels einer Elektrode angeschlossen und sendet regelmäßig elektrische Impulse aus, die eine Funktionsunterbrechung großer Teile des Nervs verursachen. Die Anordnung ist mit einem Herzschrittmacher vergleichbar. Der Vagusnerv selbst besteht aus verschiedenen Fasern, die unterschiedliche Funktionen erfüllen. Daher kann der Stimulator durch Veränderung der Stimulations-Parameter unterschiedliche Wirkungen erzeugen.
Im Rahmen des OptiVaNeS Projekts wurde mit Data Mining auf Basis von CI-Methoden die statistische Wirksamkeit bestimmter Parameter untersucht, die in der Praxis bei langwieriger Anwendung zur Unterdrückung von epileptischen Anfällen führen. Dabei wurden die zahlreichen, vom Arzt wählbaren, Einstellkombinationen aus Pulsstärke, Pulsdauer, Pulsweite, Anwendungszeit und Pause auf eine kleine Zahl wirksamer Parameter reduziert.

Intelligenter Automat zur Dosierung von dermatologischen Pflegemitteln nach Expertenrezeptur
Ein intelligentes System zur Herstellung von individuellen Pflegeprodukten. Wie arbeitet es? Basierend auf einer computergestützten Hautanalyse (Fettgehalt, Feuchte, pH-Wert) errechnet das Betriebsprogramm des Automaten, welche Inhaltsstoffe für den aktuellen Hautzustand optimal sind. Aus über 2500 Rezepturen ermittelt der Computer basierend auf Computational-Intelligence-Verfahren (multikriterielle Optimierung) dann die individuelle Pflegeformel, die direkt vor Ort für die Klienten/innen hergestellt wird.
Fazit des Projektpartners: Die Haut bekommt jederzeit die Nährstoffe, die sie im jeweiligen Zustand benötigt. Individueller geht es nicht! Zu jeder Zeit, für jeden Zustand das optimale Produkt für die optimale Pflege. Ein Labormuster des Systems wurde auf der Medica 2008 gezeigt.

Teleteaching (E-Teaching) für Fernvorlesungen für die berufliche Weiterbildung
Teleteaching hat große Zukunftsperspektiven. Es gehört zum Bereich E-Learning. Wir können damit Lehrveranstaltungen oder Kurse aus einem Vorlesungssaal räumlich über größere Entfernungen verteilen. Die Präsentation (Power Point oder ähnlich) wird neben Video und Audio im Datenkanal übertragen. Praktisch ohne Qualitätseinbuße. Remote Rückfragen aus dem entfernten Auditorium an den Vortragenden sind über schaltbare Rückkanäle (Audio und Video) möglich. Viele Lebensbereiche werden seit geraumer Zeit durch die stärkere Nutzung des sich immer weiter ausweitenden WWW (World Wide Web) beeinflusst. Dadurch beschleunigt sich auch die Entwicklung der so genannten E-Techniken. Die bekannteste ist sicherlich E-Mail. Egal wo ich mich befinde, egal mit wem an welchem Punkt auf der Welt ich kommunizieren möchte, ob mit meinem Mitarbeiter im gleichen Gebäude, der leider gerade nicht in seinem Büro ist, oder mit der Uni in Kalifornien, oder mit den Kollegen aus einem Arbeitskreis, der sich über ganz Europa verteilt, oder mit dem Studierenden, der sich gerade im Rahmen eines Auslandsaufenthaltes irgendwo in Europa aufhält – ich habe keine Probleme eine Nachricht zu hinterlassen oder wichtige Informationen zuzuleiten oder Forschungsergebnisse zuzustellen oder gemeinsam an einem Buchprojekt zu arbeiten. E-Mail hat damit nicht nur die Auslandspost, sondern auch den Bereich der internen Mitteilungen bereichert, beschleunigt und erweitert. E-Mail-Programme sind zu E-Registraturen geworden, die genauso leistungsfähig arbeiten, wie die Registratur in einem Ministerium. Ein Beispiel dafür ist MS-Outlook.