Theses

On this page, you can find a number of topics for which we are looking for a student who is interested in working on them as part of their thesis (bachelor or master). The list is sorted in reverse chronological order; that means, the further a topic is towards the bottom, the more likely it is already taken.
However, this list is by no means exhaustive! In fact, we always have many more topics available. So, please also check out our research projects; in all projects, there are lots of opportunities for doing a thesis.
In addition, there are quite a few "free floating" topics, which are not listed here nor are they connected with research projects; those are ideas we would like to try out or get familiar with.

If you are interested in one of the topics, please send me (or the respective contact person) an email with your transcript of record and 1-2 sentences of motivation.

If you would like to talk to us abouth thesis topics, just make an appointment with one of the project members or researchers of my group.
You can also come to my office hours (mondays 6pm - 8pm, no appoitment needed).
Please make sure to send me or the researchers your transcript of records.

Ethics

Unlike 20 years ago, a lot of computer science research can and will have a huge impact on our society and the way we live. That impact can be good, but today, our research could also have a considerable negative impact.

I encourage you to consider the potential impact, both good and bad, of your work. If there is a negative impact, I also encourage you to try to think about ways to mitigate that.

As a matter of course, I expect you to follow ACM's Code of Ethics and Professional Conduct. I think, we all should go a step further and change the scientific peer-reviewing system, not only for paper submissions but also for grant proposal submissions, before we start a thesis, etc. Here is an interview with Brent Hecht, who has a point with his radical proposal, I think.

Doing Your Thesis Abroad

If you are interested in doing your thesis abroad, please talk to us, we might be able to help with establishing a contact.
You also might want to look for financial aid, such as this DAAD stipend.

Doing Your Thesis with a Company

If you are interested in doing your thesis at a company, we might be able to help establish a contact, for instance, with Kizmo, Kuka (robot developer), Icido (VR software), Volkswagen (VR), Dassault Systèmes 3DEXCITE (rendering and visualization), ARRI (camera systems), Maxon (Hersteller von Cinema4D), etc.

Formalities

If you feel comfortable with writing in English, I encourage you to write your thesis in English. (Or, if you want to become more fluent in English writing.)
I recommend to write your thesis using LaTeX! There are no typographic requirements regarding your thesis: just make it comfortable to read; I suggest you put some effort into making it typographically pleasing.
A good starting point is the Classic Thesis Template by André Miede. (Archived Version 4.6) But feel free to use some other style.

Regarding the structure of your thesis, just look at some of the examples in our collection of finished thesis.

Referencing / citation: with the natbib LaTeX package, this should be relatively straight-forward, just pick one of the predefined citation/referencing styles.
If you are interested in variants, here is the Ultimate Citation Cheat Sheet that contains examples of the three most prevalent styles. I suggest to follow the MLA style. (Source)

Recommendations While Doing the Actual Work

When you start doing your thesis, keep kind of a diary or log book, where you record your ideas, and keep track of what you have done.
Eamples:
- Max' notes on his tablet (thanks Max!)
- My notes as a stack of papers in a folder when I did my master's thesis (called "Diplomarbeit" at the time)
- Lab notebooks by Hahn and Bell
- Lab notebooks by other famous people: Leonardo da Vinci, Graham Bell, Thomas Edison 1, 2, 3. (Source)
- Good Laboratory Notebook Practices (Source)
As you can see, it doesn't matter which medium you use, so lang as you do it :-)
Have your laptop/computer make a backup every day automatically! (I just narrowly escaped a total disaster! one week after I had left the research institution where I did my thesis, the hard disk of the big machine (SGI Onyx) that contained all my data crashed completely! and that was one week before my deadline!)

Recommendations for Writing Up

Write in active voice, not passive voice, whenever you describe what you have done or when you have made choices.
Whenever you describe methods, algorithms, or software that others have developed, say so, i.e., "give credit where credit is due". (There is nothing wrong with using ideas, software, etc., from others, so long as you give credit.)
Motivate your decision and choices. You can do so by reasoning, by citing previous work, by making experiments, etc.
Evaluate your algorithms and methods. If you have developed an algorithm, the evaluation consists of experiments about its performance (quantitative and/or qualitative); ideally, you can also make a theoretical analysis using big-O calculus. If you have developed a user interaction method, the evaluation consists of user studies.
When you describe the prior work in Section 2 of your thesis (a.k.a. state-of-the-art), also try to assess their good features and their limitations. (Usually, one sentence is enough.)
In your chapter "Conclusions", try to summarize what you have done, describe for which cases your new method performs well and by what factor it performs better than the state-of-the-art; also, describe the limitations of your new method.
Look at some of the examples on our Finished Theses page.
Before you turn in your thesis, ask your advisor to have a quick look at it.
When you turn in your thesis, please send me a PDF via mail.

Guidelines for Type(s) of Chart to use in your Thesis

At some point in your work, you probably will generate some charts to present your results. Some charts are better in showing specific facets than other charts. In the following table, you can find an overview of which chart is useful in communicating which properties of the data [B. Saket, A. Endert, and Ç. Demiralp: "Task-Based Effectiveness of Basic Visualizations", IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, vol. 25, no. 7, pp. 2505–2512, July 2019].

How to use the table: first, pick the purpose of your visualization of your data; for example, let's assume you want to find correlations. So, you go to the "Correlations" row. Next, pick your top criterion; in our example, let's assume you strive to maximize user preference. So, you go to the cell under the "User preference" column. Finally, pick one of the chart types on the left hand side in that cell (they are ranked by score regarding the respective criterion you picked). In our example, you should probably use the lines chart; if that does not fit your purposes (for whatever other reasons), then you probably want to pick the bar chart instead. The arrows symbolize "performs better than" relationships between chart types (inside that cell).

Criteria we Use When Grading Your Thesis

Bei der Beurteilung einer Master- bzw. Bachelor-Arbeit verwenden wir folgende Kriterien:

Kenntnisse und Fähigkeiten (was bringt die Studentin mit?)
Systematik und Wissenschaftlichkeit (kann die Studentin wissenschaftlich arbeiten?)
Initiative, Einsatz, Durchhaltevermögen (wie stellt sich die Studentin während der Arbeit an? wie ist ihre Frustrationstoleranz? hat sie eigene Ideen und geht diese mit Energie an? macht sie evtl. "Dienst nach Vorschrift"?)
Qualität der Ergebnisse (was kam bei der Arbeit tatsächlich heraus?)
Präsentation der Ergebnisse (kann die Studentin präzise und verständlich über ihre Arbeit berichten? das betrifft sowohl die schriftliche Ausarbeitung als auch den Vortrag)

Recommendations for Your Presentation During Your Defense (Colloquium)

Length: for master's theses, your talk should not exceed 20 minutes; for bachelor's theses, you should err towards 15 minutes.
You can omit the slide "Structure of the talk" (contrary to what you probably learnt). Reason: the structure is always the same, i.e., motivation, problem/task, related/prior work, concept/architecture/algorithms, implementation, evaluation, conclusions, future work.
In your introduction, try to motivate your work; to do so, try to answer two questions: 1) what is the "big picture" where your works fit in? 2) what is the exact problem you are trying to solve? 3) in which way do existing solutions / scientific works fall short?
Focus on the "meat", i.e., your algorithms, your user study, your software architecture, any- and everything that is computer science.
Towards the end, show plots, show pictures, show videos.
Draw conclusions: what is now possible with your novel stuff? point out limitations that still exist.
Practice your talk! You can ask your friends, girl friend, or record yourself. (I know it might hurt, but it is helpful.)
Don't forget to invite your advisor/supervisor(s) to your defense!

Links

For printing your thesis, you might want to consider Druck-Deine-Diplomarbeit. We have heard from other students that they have had good experiences with them (and I have seen nice examples of their print products).
Also, there is a friendly copy shop, Haus der Dokumente, on Wiener Str. 7, right on the campus.

Master thesis: Determination and optimization of the accuracy of measured values of the "Virtuose™ 6D" haptic arm of the company Haption GmbH.

Subject

The "Virtuose™ 6D" haptic arm from the company Haption is used in a training system for drilling and milling in human bones. With the haptic arm, the training participant is given a very realistic feeling of the drilling or milling process. During the training, measured values for the forces and position of the drilling or milling tip in space are to be recorded, the accuracy of which is currently limited.

Your task

The task is to optimize the processing of the sensory information from the haptic arm so that these measured values achieve the required accuracy, i.e. about 0.5 mm in position and 0.2 N in force. The measured values are to be transmitted to a system that can store these data with high frequency and precise time stamps. The work includes the identification of the sources of error, in particular the deformation of the haptic arm structure under the action of the applied forces, their modeling and measurement, and their compensation.

Contact:

Prof. Dr. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de

Bachelor/Master thesis: Market Analysis for VR Hip Surgery Simulator

Subject

Orthopedic surgeon handling a robot while wearing a VR google.

Today's orthopedic surgeons are learning hip surgery on organ donor's hips. This resource is, of course, limited and therefore quite costly. Currently, we are developing a virtual simulator for such operations to be used for training future surgeons; such simulators have comparatively low operating costs. They comprise a VR system (PC, VR headset) and a robotic device that acts as the virtual tool by rendering virtual forces in reality to the user (you can find more details here). Natural navigation is achieved through common VR interfaces. We are looking for a master's/bachelor's student to do a market analysis for such a VR simulator system.

Your task

Analyse the market under multiple aspects:

Assuming a good market penetration of 10%, how much revenue for a company would be possible globally.
Which industry leading corporations would be interested in such a product and what payout could be estimated.
How many hip surgeons are currently unable to train properly because of missing practice options.

Prerequisites

You should have

an economics background
a good understanding of methodology to perform market analyses

Contact:

Maximilian Kaluschke, mxkl at uni-bremen dot de
Prof. Dr. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de

Bachelor/Master thesis: Teaching Anatomy through Augmented Reality

Subject

Marching cubes rendering of a hip socket that is represented by an implicit surface.

The human anatomy is hard to convey through textbooks. Studies suggest that teaching anatomy through Mixed Reality can improve the learning effect, as well as the memory retention of the learned material. We developed a virtual reality (VR) immersive anatomy atlas that allows medical students to explore the human anatomy in a virtual 3D space. We want to experiment with other forms of mixed reality, such as augemnted reality (AR).

Your task

In this thesis you will build upon an existing application that is a VR Unreal Engine project. Your task is to adapt the anatomy atlas to work in AR. To do this, the project needs to be ported to the OpenXR framework. for hip surgery simulation that should work for Unreal and Unity game engine. Your task is to improve the visualization of the implicit surface which currently relies on marching cubes. The task should be solved by ray tracing/ ray marching.

Prerequisites

This thesis requires some knowledge of game engines, ideally with Unreal Engine. It would be helpful if you have already worked with VR in Unreal Engine (e.g. you have visited the course "Virtual Reality and Physically-Based Simulation").

Contact:

Maximilian Kaluschke, mxkl at uni-bremen dot de
Prof. Dr. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de

Master thesis: Real-Time Rendering of Implicit Surfaces in Unity and Unreal Engine

Subject

Medical simulations are becoming an increasingly important and convicing option to train medical students before real operations over standard textbooks, observation and practicing on phsyical dummies. In most (if not all) surgeries the performing surgeon has to remove material for example One important feature of most simulations is material removal. We are simulating total hip replacement where part of the hip socket and femur bone are removed. To visualize these objects we use implicit surfaces that can be adjusted by the simulation at runtime based on what the user is doing.

Your task

In this thesis you will build upon an existing application that is a plugin for hip surgery simulation that should work for Unreal and Unity game engine. Your task is to improve the visualization of the implicit surface which currently relies on marching cubes. The task should be solved by ray tracing/ ray marching.

Prerequisites

This thesis requires good C++ programming skills. CUDA or shader programming will be helpful, as well as being familiar with both game engines, however these skills can also be acquired during the thesis.

Contact:

Maximilian Kaluschke, mxkl at uni-bremen dot de
Prof. Dr. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de

Master thesis: Factors influencing correct perception of spatial realtionships in VR

Subject

Learning the human anatomy plays an important role in any surgeon's education. Patient's well-being depends to a significant degree on the surgeon's good understanding of the spatial relationships between all the structures in the human body, such as organs, blood vessels, nerves, etc. The reseaerch question in this thesis is: how much better do people (e.g., medical students) learn those spatial realationships between different structures of the human body when they learn those using virtual reality, as opposed to learning them from 2D books?

Your task

Design an experiment, based on the virtual anatomy atlas, for investigating the research question stated above? (which organs are best suited? what are good evlauation criteria?)
Investigate the accuracy of user's spatial perception in the anatomy atlas with a user study.
perform statistical analysis of the gathered data.

During this thesis, you will work with surgeons in Oldenburg to design and conduct the user study.

Prerequisites

This thesis does not require the excellent programming skills. You will need considerable knowledge of statistics (which you can learn, of course, during your thesis). In any case, it would be helpful if you had some experience with the Unreal Engine. Like any other thesis, you will need to do a lot of literature research. Participation in our VR course will provide a good basis for understanding virtual reality as a whole.

Contact:

Prof. Dr. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de

Master thesis: Morphing of textures on similiar objects

Subject

The use of robots at home is getting ever more popular (e.g. vacuum cleaner, lawn mower). For more complicated tasks, like preparing a meal, more general robots are needed which are able to manipulate arbitrary objects. One aspect of manipulation is grasping of objects. This is a very complicated task which is still actively investigated. A possible solution to enable robots to grasp is the creation of a grasping database for the most common objects in which the grasp of an object is represented as a heatmap (see image on the right).

These heatmaps are generated by humans grasping in VR and recording the contact points between the virtual hand and the object. The wide variety of different objects of the same kind (e.g. different cups) are a problem for the creation of the database. The task of this thesis is to look into methods to generalize heatmaps so they are valid for multiple instances of an object without collection data for every object. As a starting point the suitability of morphing algorithms is investigated. From there additonal methods may be investigated, like the use of neural networks.

Task / Challenges:

Investigation of morphing algorithms on heatmap textures
Validation of artificially created heatmaps with real ones
Development of new methods for heatmap transfer

Requirements:

Algorithmic thinking
Helpful:
- Experience in Blender/Maya/3ds Max
- Experience in machine learning

Contact:

Janis Roßkamp, j.rosskamp at cs.uni-bremen.de
Prof. Dr. Gabriel Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de

Master thesis: Influence of Self-Shadows on Presence in immersive virtual worlds

Subject

Creating a sense of presence in immersive virtual worlds has been a research topic for a long time. Fast hardware and software response times, exact tracking of your own position, and high resolutions are some of the many known requirements for a basic sense of presence when using head mounted displays (HMD).

In this master thesis another, possibly more subtle factor on the feeling of presence is to be examined: shadows of oneself rendered in virtual worlds using HMDs. Questions would be whether such self-shadows increase the sense of presence, and how detailed and realistic such shadows have to be in order to have an effect.

In order to render shadows of oneself in a virtual world that is perceived via HMDs, one could proceed as follows: One or more kinects take a depth image in real time, from which a point cloud is generated. The generated point cloud is used to render the shadow through virtual light sources in the virtual world.

Task / Challenges:

Implementation of one or more methods to render shadows of the user in a virtual world.
Planning and carrying out a suitable study to answer the questions as to whether and how much shadows can increase the sense of presence.

Requirements:

Algorithmic thinking
Experience in C++
Helpful:
- Knowledge/experience in shadow rendering techniques (e.g. shadow maps, shadow volumes)
- Experience in a game engine that enables the implementation of such a shadow and supports the use of HMDs.
- Experience in working with HMDs and Kinects.

Contact:

Andre Mühlenbrock, muehlenb at uni-bremen.de
Prof. Dr. Gabriel Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de

Master thesis: Virtual Anatomy Atlas

Subject

Learning the human anatomy plays an important role in any surgeon's education. Patient's well-being depends to a significant degree on the surgeon's good understanding of the spatial relationships between all the structures in the human body, such as organs, blood vessels, nerves, etc.
In addition, an interactive, virtual 3D anatomy atlas has the benefit of allowing students to practice "what-if" scenarios in a safe environments. For instance, what to do in case of accidental puncture of blood vessels.

Your task

In this thesis, you will build upon an exisiting application that was implemented on top of the game engine Unreal. This application already contains a lot of anatomy and several features to interact with the 3D geometry, but there are many more features still missing. During this thesis, you will work with surgeons in Oldenburg to gather requirements, get feedback, and (potentially) do a user study.
Potential topics are:

Requirements engineering
Develop an algorithm to do cross-sections with dynamically closing geometry
Multi-user VR ("everybody sees everybody")
Investigate the level of presence and how it affects spatial perception
Investigate the accuracy of user's spatial perception in the anatomy atlas (is it identical to real-world spatial perception?)

Prerequisites

Depending on which topics you focus, this thesis does not require the ultimate programming skills. For some of the topics, you probably will need decent C++ programming skills. In case you want to do a user study for evaluation towards the end, you will need considerable knowledge of statistics (which you can learn, of course, during your thesis). In any case, it would be helpful if you had some experience with the Unreal Engine. Like any other thesis, you will need to do a lot of literature research. Participation in our VR course will provide a good basis for understanding virtual reality as a whole.

Contact:

Prof. Dr. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de

Master (Bachelor) thesis: Depth Perception in VR

Subject

The goal of this thesis is to investigate the (distorted) depth perception that usually is recognized in VR. There are a variety of so-called depth cues, i.e., sources of information about the spatial relations of the objects in the environment, which are used by the human visual system to deduce depth. This includes visual monocular depth cues (e.g., occlusion, relative size), oculomotor depth cues (e.g., convergence, accommodation), and binocular depth cues (in particular, disparity). Unfortunately, there are frequent reports of underestimation of distances in virtual environments. There are many potential reasons for this effect, including hardware errors, software errors and errors of human perception. The difference in the images in the left and right eye is called binocular disparity and it is considered to be the strongest depth cue in the personal space. Using random-dot patterns, it was observed that it is possible to perceive depth with no other depth cue than disparity. However, the actual influence of the disparity on the depth perception in VR and probably, an algorithm to influence the disparity in software to correct the depth perception is still unknown. Such an automatic correction algorithm could be a goal changer for many application using VR.

Your task

The goal of this thesis is to take at least the first step to investiagte the influence of the disparity on the depth perception in VR. Our idea is to design a user study where the distance of the eyes is changed in VR (which is pretty straight forward by simply adjusting the virtual cameras) and compare the results to the depth perception in the real world but also with a changed dispartiy. To do that, we have a set of Hyperscopes, this are glasses that uses mirrors to change the disparity. Really challenging is the definition of an experiment that avoids other depth cues which can influence the results.

Prerequisites

This thesis does not require the ultimate programming skills. Nevertheless, it would be helpful if you have a little experience with the Unreal Engine to set up a scene and change the disparity of the virtual cameras. This thesis mainly requires a lot of literature research about the human depth perception but also about the design of good user studies. Moreover, some knowledge about statistics could be helpful for the analysis of the results. Participating our VR course can be a good starting point.

Contact:

Rene Weller, weller at informatik.uni-bremen.de
Prof. Dr. Gabriel Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de

Bachelor thesis: Collision Detection Server

Subject

The goal is to develop a client-server architecture for collision detection benchmarking suite, such that it enables the user to upload and benchmark their desired objects using various collision detection algorithms existing within the benchmarking suite and visually compare the results in form of heatmap & plot.

Your task

The client-server architecture was developed by previous students and will serve as foundation. However some new requirements are needed to improve the perfomance and usability of the existing architecture.

Some requirements for example

Compression of data transfer between client and server
A queue management system
Automatic heatmap and plot generation of given results

Prerequisites

Experience with Javascript
Nice to have: familiar with Nginx, node.js, and three.js

Contact:

Toni Tan, toni at informatik.uni-bremen.de
Prof. Dr. Gabriel Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de

Bachelor/Master thesis: 3D Auto-packing Project

Vision

The general goal is to pack various shaped 3D objects into a volume efficiently and with the least amount of empty space between objects. Now further requirements need to be considered for printing a 3D model/packing.

Your task

The packing part was developed in a previous master thesis and is a foundation. Therefore it is possible to use different generated packings for further improvements so that new/special constraints are met. The final form will eventually be CNC cut from foam and cast in bronze for public artwork. The previous thesis was not focusing on the printability of generated models/packings.

Some new goals/requirements for example

No object is detached from all other objects
Increasing the surface density
Cutting the inner model/packing in a way that there is no visual difference from the outside (less material usage)

General goals

For this specific project, we will work with 25 unique 3D scans of fruits and have them packed as tightly as possible within a volume of an enlarged hand so that the forms do not collide or overlap. The percentage of the various 3D fruits is predetermined. Like fruits should be positioned as far apart from one another as possible.

Prerequisites

C++ programming experience
Experience in 3D graphics programming (you should have attended computer graphics, advanced computer lectures)

Contact:

Peter Coffin Studio Inc., artist, petercoffinstudio at gmail.com,
Prof. Dr. Gabriel Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de

Master thesis: Semantic Segmentation of Art

Subject

The aim of this project is to develop software for searching and analyzing Rocaille forms, such that it facilitates the comprehension of, motives, composition form-related transfers, and attributions.

The Rocaille can be described as a freely-constructed, mostly asymmetrical base frame consisting of volute-like shapes— i.e. C- and S-shaped scrolls—which is marked by mostly independent and dominant extensions. All objects from the field of architecture, the applied arts, and all picture frames can be designed in this way: by employing a subtle form of the Rocaille to accentuate individual aspects, using ornamental exaggeration or constructing objects by means of the Rocaille itself.

Methods developed in this thesis could, for instance, be used in art historical databases such as Prometheus or applied to the ever-growing offers on the internet. They will help to answer questions critical to art history such as the relationship between the analysis of form and meaning.

Tasks/Challenges

The goal is to develop algorithms that can learn the appearance, forms, and composition of the different parts of Rocaille art.

Detect and segment major forms of the Rocaille
Establish requirements to extend the available training dataset for efficient training
Apply state of the art machine learning methods such as Convolutional Neural Networks in the field of art history

Prerequisites

Experience in Python
Nice-to-have: knowledge in machine learning, interest in art history

Contact:

Prof. Dr. Gabriel Zachmann, zach informatik.uni-bremen.de

Master thesis: Radiotherapy optimization

Subject

In radio therapy, tumors or other unheathly tissue is irradiated by a beam (or several beams) of high-energy electromagnetic (radio) waves. If the irradiated energy is large enough, then the unhealthy tissue is "killed", Of course, there is a challenge: the radio beams should hit all the unhealthy tissue, but only that one &emdash; it should leave the healthy tissue intact.

The beams are usually generated by linear accelerators, and the cross section of the beams can be shaped by multi-leaf collimators (think "frustum through arbitrarily shaped window").

In addition, it is possible to overlap several beams coming in from different angles, where the goal is to make the shape of the intersectoin volume as close to the treatment volume as possible. Then, it is easier to adjust the energy of the beams such that the sum of the energies in the intersection volume reaches the level where it can kill the unhealthy tissue, while the energy is below the threshold where it would harm the healthy tissue.

A further challenge arises from the characteristics of proton beams (which are usually used in this kind of therapy): they lose energy as they enter the tissue, but the energy loss does not depend linearly on the penetration depth ("Bragg peak"), and they spread out as they go deeper.

Tasks/Challenges

The goal is to develop algorithms that can compute the optimal positions and energy levels of the proton beams, given a specific target volume (tumor), healthy tissue, and bones in the form of a CT or MRI volume.

Understand the essential characteristics of the beams, the collimators, and the tissue
Obtain and understand suitable volume data for later testing from the TCAI
Probably investigate first inside-out (polygonal) rendering similar to the approach we have followed here
Investigate a ray-tracing approach (inside out); the idea is to shoot rays from the target volume outwards, taking scattering and dissipating effects into account.
If the ray-tracing approach is feasible, then you should investigate the potential of the new RTX graphics card, which provide support for ray-tracing

Prerequisites

Algorithmic thinking
Experience in C++
Nice-to-have: knowledge in computer graphics, medical imaging, or geometric computing

Contact:

Prof. Dr. Gabriel Zachmann, zach informatik.uni-bremen.de

Master thesis: Tracking of Hand Poses and Motion

Vision

For a natural experience in virtual reality, interaction with virtual objects is done by grasping them. In order to do so, it is necesary to infer the position of the virtual hand (including fingers and joints) by tracking the real hand. In our group, tracking is currently done by using a glove-based system (Cyberglove). Because this has several limitations (e.g., accuracy and obtrusiveness), we need a better method for tracking. This thesis aims to develop a more precise tracking method using optical markers and the OptiTrack system.

Tasks/Challenges

Labeling/Identifying markers. Which marker corresponds to which finger
Dealing with occluded markers, possibly by using a machine learning approach

Prerequisites

Experience in machine learning
Experience in C++
Algorithmic thinking
Familiarity with Unreal Engine 4 (nice to have)

Contact:

Janis Roßkamp, j.rosskamp at cs.uni-bremen.de
Prof. Dr. Gabriel Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de

Studienabschlussarbeit im Bereich Virtual Reality Methoden Fahrsimulation

Inhalt

Die BMW Group bietet dir eine Studienabschlussarbeit im Zentrum für Fahrsimulation, Forschung, neue Technologien und Innovationen. Im Rahmen deiner Arbeit begleitest du uns bei der Weiterentwicklung von Virtual Reality (VR) Methoden in der Fahrsimulation, welche u.a. ein immersiveres Fahr- und Innenraumerlebnis sicherstellen. Weiterhin bist du in die Erarbeitung einer Technologie eingebunden, welche die Evaluierung von Fahrzeuginnenraumkonzepten mittels VR in einem Realfahrzeug ermöglicht. Die Zusammenarbeit mit den internen Fachgruppen rundet deine Aufgaben ab.

Voraussetzungen

Studium der Medieninformatik, Digitalen Medien, Informatik oder ein vergleichbarer Studiengang.
Fundierte Kenntnisse im Bereich Virtual Reality.
Erweitere Kenntnisse von Graphik- und Multimedia- Anwendungen.
Kenntnisse im Umgang mit Game-Engines, Visualisierungs- software, Motion Tracking sowie Head Mounted Displays.
Erweiterte Programmierkenntnisse in C, C# und Python.
Sicherer Umgang mit MS Office.
Verhandlungssichere Deutsch- und Englischkenntnisse.
Team- und Kommunikationsfähigkeit.

Kontakt

Prof. Dr. Gabriel Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de
Hier hast du die Möglichkeit, dich direkt online zu bewerben:
www.karriere.bmwgroup.de

Praktikum VR-Methodenentwicklung

Ihre Aufgaben

Volkswagen ist einer der größten Automobilhersteller der Welt - werden Sie Teil davon!
Wir bringen innovative Ideen zur Serienreife, damit jeder davon profitieren kann. Effiziente und nachhaltige Technologien kennzeichnen nicht nur unsere Produkte, sondern auch deren Entstehungsprozess. Und weil jeder Volkswagen nur so gut ist wie die Menschen, die dahinter stehen, bieten wir jedem einzelnen Mitarbeiter optimale Entwicklungsperspektiven. Wenn Sie mit uns gemeinsam die automobile Zukunft gestalten wollen - steigen Sie ein.

Für unser junges, engagiertes Team im Bereich Visuelle Kommunikation suchen wir für den Zeitraum von mindestens 5 Monaten studentische Verstärkung.
Unser Tätigkeitsfokus liegt auf der Produktion von Bildern und Filmen zur Kommunikation technischer Sachverhalte.

Sie haben Spaß am Film und kennen sich in Game-Engines aus? Kommen Sie zu uns und erarbeiten Sie anhand eines konkreten Beispiels die Umsetzung einer Animation mithilfe der Game-Engine Unity. Bearbeiten Sie neben den technischen Herausforderungen u.a. folgende Fragestellungen :

Wieviel und welche Art der Interaktion ist in einer Animation sinnvoll?
Führt Interaktion im Film zu einem besseren Verständnis, wann wird sie als störend empfunden?
Welche Freiheitsgrade kann ich einem Betrachter der Animation einräumen, wie muss genau dies eingeschränkt werden?
Welche Vor/Nachteile erfahren Betrachter und Produzent?

Ihre Qualifikationen

Studium in einem gestalterischen Studiengang
Abgeschlossenes Grundstudium
Sehr gutes gestalterisches und kommunikatives Verständnis
Gute Kenntnisse in Photoshop, Maya, Unity, Fusion, AfterEffects oder vergleichbares
Teamfähigkeit, Einsatzbereitschaft, schnelle Auffassungsgabe, Eigeninitiative

Haben wir Ihr Interesse geweckt? Dann freuen wir uns auf Ihre Bewerbung.

Weitere Informationen

Diese Stelle ist bei der Volkswagen AG in Wolfsburg zu besetzen.
Ein Einsatz ist möglich ab: Zeitnah

Referenzcode: E-1676/2018

Ihre Fragen beantwortet: Frau Jana Juenemann
unter der Telefonnummer +49-5361-9-14185

Master/ Bachelorstudenten (m/w)

Sprachein- und -ausgabe für Virtual Reality (VR) am Beispiel der Unreal Engine

Die vr-on GmbH mit Sitz in Herrsching am Ammersee bietet individuelle und umfassende Virtual- und Augmented-Reality Lösungen für Kunden im B2B Bereich (hauptsächlich Automotive und Aerospace). Neben der Entwicklung von kundenspezifischen Anwendungen wollen wir Computerspiele Engines bei professionellen Virtual- und Augmented-Reality Anwendern etablieren. Dafür entwickeln wir eine eigene Software auf Basis der Unreal Engine.

Inhalt

Die vr-on GmbH entwickelt das System stage, welches eine Kollaboration innerhalb von VR bei der Entwicklung neuer Produkte unterstützt. Anwender können dabei Produktdaten visualisieren, Varianten schalten und Annotationen erzeugen. Annotationen stellen dabei virtuelle Post-Its dar, die auf Problemstellen am Modell hinweisen und neben dem Ort auch eine Textinformation beinhalten. Diese Textinformation wird aktuell mit Hilfe der physischen Tastatur (Bildschirm) und mit Hilfe einer virtuellen Tastatur eingegeben. Die Eingabe von längeren Texten ist dabei wenig benutzerfreundlich.

Im Rahmen dieser Arbeit soll das Microsoft Speech SDK an das System stage abgebunden werden. Dies soll sowohl die Eingabe von Texten für Annotationen ermöglichen, als auch als Sprachausgabe von Texten genutzt werden können. Letztere soll perspektivisch im Bereich der Online Hilfe eingesetzt werden.

Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Anbindung und Nutzung der Spracheingabe. Nach der Anbindung der Spracherkennung, soll untersucht werden, welche unter anderem Möglichkeiten der Anwendungssteuerung sich durch die Spracherkennung ergeben.

Mit diesen Erkenntnissen soll ein Szenario aufgebaut werden, anhand dessen Benutzerstudien durchgeführt werden können. Innerhalb der Benutzerstudien sollen Vergleiche zwischen der bisherigen Anwendungssteuerung und Texteingabe mit Hilfe von Zeigestrahl und Taste und der Eingabe mit Hilfe der Sprache erfolgen. Dabei sind sowohl die Interaktionszeiten als auch Parameter zum Anwenderkomfort zu erheben.

Voraussetzungen

Die Bewerber sollten fundierte Kenntnisse im Bereich C++ Entwicklung mitbringen. Kenntnisse im Bereich von Computerspiele Engines sind gewünscht. Teamfähigkeit, Einsatzbereitschaft und Kommunikationsfähigkeiten werden erwartet.

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Prof. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460

Master/ Bachelorstudenten (m/w)

Hilfe für immersive Systeme am Beispiel der Unreal Engine

Inhalt

Heutige VR Systeme weisen einen umfangreichen Funktionsumfang auf. Viele diese Funktionen sind nicht intuitiv und erfordern Expertenwissen. Werden manche Funktionen nicht regelmäßig verwendet, so fällt es dem Anwender schwer diese zu nutzen. Heutige Systeme unterstützen den Anwender in der Benutzung nicht, da innerhalb der VR System z.B. keine Online Hilfe verfügbar ist.

Im Rahmen dieser Arbeit soll untersucht werden, wie dem Anwender eine Online Hilfe angeboten werden kann. Hierbei muss davon ausgegangen werden, dass die Hilfe-Informationen in einem separaten System, wie einer Datenbank oder als Webseite, gespeichert sind.

Es muss untersucht werden, wie diese externen Inhalte an das VR System angebunden werden können.

Weiterhin ist ein Workflow zu konzipieren, wie der Benutzer seine Absicht dem System mitteilt, dass er eine Unterstützung benötigt und das System anzeigt, welche Informationen vorliegen. Die Information kann dabei

System bezogen sein, z.B. In welchem Modus bin ich, welche generellen Funktionen stehen zur Verfügung,

oder

Objekt bezogen (welche Art von Objekt ist es, was kann ich mit dem Objekt machen).

Anschließend muss der Anwender die benötigte Information auswählen können.
Das System muss ihm schließlich die Information in geeigneter Weise darbieten.
Für die unterschiedlichen Aspekte sind Konzepte zu entwickeln und zu bewerten, wobei unterschiedliche Ausgabe- und Eingabegeräte zu berücksichtigen sind. Eine praktische Umsetzung soll auf Basis der Unreal Engine erfolgen.

Voraussetzungen

Kontakt

Prof. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460

Bachelor/Master thesis: Virtual Spacecraft Assembly in Virtual Reality

Vision

Enable spacecraft engineers to assemble spacecraft immersively and interactively in a virtual environment.

Your task

Your task is the development of suitable 3D interaction metaphors using a CyberGlove and the integration of required technologies (collision detection, CyberGlove tracking, HMD support) into one prototype application in Unreal Engine. Additionally, the protoype should portray several realistic use cases (e.g. feasibility of sensor and actuator assembly, mass distribution, ...). Several libraries for CyberGlove tracking and collision detection exist in our research group and can be directly used. Your work directly resides in a current research project with the German Aerospace Center (DLR). Contact and support from spacecraft engineers is intended throughout the thesis work.

Prerequisites

Experience in 3D graphics programming (you should have attended computer graphics, advanced computer graphics or virtual reality lecture)
Nice to have is a bit of experience with Unreal Engine

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Masterarbeit zum Thema Tropfendetektion

Inhalt

In dieser Arbeit sollen Machine_Learning-Verfahren zur robusten Detektion von Tropfen in Kamerabildern untersucht werden. Ziel der Detektion ist es, sowohl die Kontur des Tropfens (Kontaktfläche Tropfen-Luft) als auch die sogenannte Basislinie (Kontaktfläche Tropfen-Festkörper) zu bestimmen. Da oftmals auch das dynamische Verhalten eines Tropfens gemessen wird, ist die Laufzeit ein wichtiges Kriterium. Deshalb sollen die Methoden auf ihre Tauglichkeit zur Parallelisierung untersucht und ggf. ein massiv paralleles Verfahren implementiert werden.
Wir bieten Ihnen eine anspruchsvolle, interessante und abwechslungsreiche Aufgabe in einem dynamischen und innovativen Umfeld sowie ein motiviertes Team innerhalb einer gemeinschaftlich gestalteten Unternehmenskultur. Flexible Arbeitszeiten und kurze Entscheidungswege ermöglichen sehr eigenverantwortliches Arbeiten und viel Gestaltungsspielraum.

Voraussetzungen

Abgeschlossenes Bachelorstudium im Bereich Informatik
Grundkenntnisse in Linearer Algebra
Kenntnisse der Programmiersprache C++
Erfahrungen im Umgang mit der Bibliothek Open CV sind von Vorteil
Selbstständige, verlässliche, strukturierte und zielorientierte Arbeitsweise
Technisches Verständnis und Freude am Arbeiten in einem Innovationsumfeld
Gute Deutsch- und Englischkenntnisse

Organisatorisches

Zu Beginn der Arbeit sollte der/die Masterstudent/in für 1 Woche Vollzeit in der Firma arbeiten.
Während der gesamten Bearbeitungszeit sollte der/die Masterstudent/in mindestens für 1 Tag alle 2 Wochen in der Firma arbeiten.
Für mehr Informationen bitte hier schauen.

Kontakt

Herrn Dr. Daniel Mohr, KRÜSS GmbH, d.mohr at kruss.de
G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460

Continuous Collision Detection und Stable Collision Response

Goal

Grasping is one of the most important methods for humans to interact with the environment. However, in virtual reality simulations grasping is still a big challenge. Projection-based immersive virtual environments usually lack haptic feedback for the users. In order to solve this problem, we developed a small, light-weight and wireless prototype device for electro-tactile feedback.
Your task during your master thesis will be to improve the current rigid body simulation in order to get a more realistic, physically based behavior. You will do an in-depth literature research and create a metric to evaluate already developed algorithms. Afterwards you will select one algorithm and improve it. At the end of your master thesis you will extend our virtual reality software framework and evaluate the users’ acceptance of your algorithm in a user study. The goal of your work will be to improve grasping for on-orbit servicing missions in immersive virtual environments.

Prerequisites

Bachelor in computer science
Experience in C++ software development
Nice to have is experience with physics engine.

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Johannes Hummel
Simulation and Software Technology
Phone: +49 531 295-2773
Send message

Prof. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460

Erfassung menschlicher Bewegungen innerhalb einer Montagelinie mithilfe mehrerer Tiefenbildkameras

Inhalt

Im Rahmen dieser Arbeit soll untersucht werden, inwiefern sich mehrere räumlich zueinander registrierte Kinect Sensoren für ein robustes, markerloses Menschtracking innerhalb der manuellen Endmontage eignen. In diesem Zusammenhang ist ein Ansatz zu entwickeln, der das Skelett einer Person mithilfe von fusionierten Punktwolken rekonstruiert, die aus mehreren Tiefenbildkameras aufgenommen werden. Die Fusionierung mehrerer Punktwolken aus mehreren Kinect-Kameras ist bereits verfügbar. Das Hauptaugenmerk der Arbeit soll - im Gegensatz zu dem proprietären Skelettracking der Kinect - auf der Robustheit gegenüber Verdeckungsgeometrien liegen, die sich im getrackten Raum befinden, da zu erwarten ist, dass in realen Anwendungen die zu trackende Person häufig teilverdeckt ist. Darüber hinaus wäre interessant zu untersuchen, welcher Detaillierungsgrad des menschlichen Bewegungsapparates mithilfe dieser Technik rekonstruiert werden kann und welche zusätzlichen Informationen über den jeweiligen Werker abgeleitet werden können.
Die Arbeit soll in enger Abstimmung mit der Forschungs- und Entwicklungabteilung Production-oriented Product Validation der Daimler AG durchgeführt werden.

Verwendetes Multi-Kamerasystem

Michael Otto, Philipp Agethen, Florian Geiselhart, und Enrico Rukzio: Towards ubiquitous tracking: Presenting a scalable, markerless tracking approach using multiple depth cameras. Proc. of EuroVR 2015 (European Association for Virtual Reality and Augmented Reality)

Mögliche Ansätze zur Skelettrekonstruktion

2D Ansätze, z.B.: N. Hasler, B. Rosenhahn, T. Thormählen, M. Wand, J. Gall, and H.-P. Seidel: Markerless motion capture with unsynchronized moving cameras. In Computer Vision and Pattern Recognition, 2009. CVPR2009. IEEE Conference on, pages 224–231, 2009.
Pedestrian detection, Automobilindustrie
Kinect Skelettracking, z.B. Jamie Shotton, Ross Girshick, Andrew Fitzgibbon, Toby Sharp, Mat Cook, Mark Finocchio, Richard Moore, Pushmeet Kohli, Antonio Criminisi, Alex Kipman, and Andrew Blake: Efficient human pose estimation from single depth images. Trans. PAMI, 2012.
Handtracking Uni Bremen, z.B. Daniel Mohr and Gabriel Zachmann: Hand Pose Recognition — Overview and Current Research, 2013.

Voraussetzungen

Sicherer Umgang mit einer objektorientierten Programmiersprache, idealerweise C# oder C++
3D-Graphik-Programmierung
Vorkenntnisse in 2D/3D Bildverarbeitung (z.B. OpenCV, PCL, etc.)

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Prof. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460
Philipp Agethen, philipp.agethen at daimler.com, Tel: +49 731 5052426

Literatur zum Einstieg

J. Sell and P. O’Connor: The xbox one system-on-a-chip and Kinect sensor. Micro, IEEE, 34(2):44–53, 2014.

Kollisionserkennung mittels Kugelfüllungen in 3D Szenen der Automobilmontage

Inhalt

Ziel der studentischen Arbeit ist es zu untersuchen, wie gut Bewegungen eines virtuellen Werkers auf Kollisionen mit Objekten einer starren Szene geprüft werden können. Dabei soll das am Lehrstuhl für Computergraphik und Virtuelle Realität entwickelte Verfahren, basierend auf Kugelfüllungen, verwendet werden. Die Werkerbewegungen stehen dabei als Menschmodell mit Gelenkwinkeltrajektorien zur Verfügung. Es sollen sowohl die kollidierenden Objekte als auch die kollidierenden Körperteile identifiziert werden. Insbesondere soll die Beziehung zwischen Genauigkeit und Rechenaufwand für Szenen aus der Automobilmontage analysiert werden. Arbeit zu dokumentieren und zu diskutieren.
Ergänzend soll untersucht werden, ob und wie der Ansatz der Kugelfüllungen zur Kollisionsauflösung, d.h. zur Behebung von Kollisionen geeignet ist. Dabei können auch Kombinationen mit anderen Ansätzen in Betracht gezogen werden.
Die Arbeit soll in enger Abstimmung mit der Forschungs- und Entwicklungabteilung Production-oriented Product Validation der Daimler AG durchgeführt werden.

Beispielhafte Szenen

Die Beispielszenen sind bereits erstellt und für die Untersuchung verfügbar. Sie liegen aktuell im JT-Format vor. Die Konvertierung in ein anderes Format sollte nicht Bestandteil der Arbeit sein. Entweder wird direkt per JT Open von Siemens PLM auf die JT-Dateien zugegriffen, oder die Dateien werden dem Studierenden im Vorfeld der Arbeit in einem anderen Format (z.B. Collada) bereitgestellt. Es liegen bereits Aussagen zur Performance der Kollisionserkennung der Bullet-Engine vor.

Voraussetzungen

Fundiertes Wissen im Bereich Computergraphik und Szenengraph-Manipulation
Mathematisches Denkvermögen
Erfahrung im Bereich Programmierung, idealerweise in C++
Teamfähigkeit, systematisches und selbständiges Arbeiten

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Prof. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460
Dr.-Ing. Martin Manns, martin.manns at daimler.com, Tel: +49 731 505 2975

Marktpotential für UAVs zur Schadenserkennung an Flugzeugen

Inhalt

Wir suchen jemand, der/die folgende Forschungsfrage bearbeiten möchte: Wir nehmen an, es gäbe Quadcopter-Systeme (UAVs), die automatisch um ein auf einem Flugplatz parkendes Flugzeug (z.B. eine A380) fliegen können, dieses dabei mittels Kameras, Time-Of-Flight-Kameras und/oder Lidar einscannen können, und damit das Flugzeug auf Schäden an der Außenhülle untersuchen können. Wie groß wäre das Marktpotential für solch eine Technologie? Dabei soll es zum einen um das Marktpotential aus Sicht einer Quadcopter-Firma gehen (Verkauf der Systeme), zum anderen aus Sicht der Airlines und Flughafen-Gesellschaften (Reduzierung der Down-Times). Am Schluss sollten konkrete Zahlen (Schätzungen) herauskommen.

Hintergund der Frage

es gibt im Moment ein starkes Interesse an solch einer Technologie sowohl von Seiten der Airlines, als auch von Seiten der Flugzeug-Bauer. Das Window-of-Opportunity scheint sich im Moment auch insofern gerade zu öffnen, als die dazu nötigen Basis-Technologien allmählich weit genug entwickelt sind, um solche Systeme in absehbarer Zukunft zu bauen.

Diese Frage kann man, je nach Ausbaustufe, im Rahmen einer Bachelor-Arbeit, Master-Arbeit, oder Independent Study angehen.

Bei Interesse oder Fragen

Christoph Schröder, schroeder.c at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63993
Prof. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460

Master Thesis in Computer Science or Digital Media
Damage Detection on Airplanes via Quadcopters

Content

Aircraft can be damaged in-service (for instance, by ground staff when loading/unloading the aircraft). The airline has to inspect their aircraft for damages. For some areas, for example at the top shell, it is not easy to detect and, in any case, the detection is a time consuming process. The use of a quadcopter or a climbing robot could bring advantages in term of accessibility and time savings. The drone or robot has to be equipped with a device which is able to film/scan/capture damages for subsequent analysis (either by humans or automatically). Damages can be dents, scratches, corrosion, burn marks due to a lightning strike, delamination, etc.

Goal of thesis work

The aim of the project is to develop the concept of a device, which is capable to detect such kinds of damages, and to implement a first prototype. For a lightning strike, a picture from a regular camera (e.g., Alpha Sony 7) can be sufficient. However, it is not capable to capture dents or scratches.

Identification of suitable imaging acquisition technology for capturing the damage (e.g., depth camera, laser scanner, etc.) that can be mounted on a quadcopter (or any UAV)
identification of suitable kinds/models of UAVs (size, payload, remote control, autonomous flight mode, ...)
Implementation of a complete system, i.e., hardware and software, that can be controlled by human staff to asses damages on the hull of an airplane
Implementation of some basic computer vision and image processing algorithms to process the incoming stream of depth images
Evaluation of the complete system regarding future potential in everyday damage assessment, ease-of-use, and future research challenges. The work will be carried out mostly in Bremen with visits to Airbus, Hamburg, as often as necessary.

Prerequisites

Depending on your intended direction of research and your study program (CS or DM):

Programming in C++ or any other language suitable for the tasks (above)
Basic knowledge and experience in image processing
Nice-to-have are skills in working with hardware (e.g., cameras, controllers, etc.)

For more information please see the detailed description.

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Prof. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460

Datenbrillen-Tracking und Konzipierung einer Augmented Reality Visualisierung

Inhalt

Die aktuellen Entwicklungen um Google Glass & Co. beleben derzeit den Markt der Datenbrillen. Dadurch sind neue Einsatzszenarien möglich, bei denen Datenbrillen in jeglichen Lebenssituationen genutzt werden. In der hier ausgeschriebenen Arbeit sollen verschiedene Trackingverfahren analysiert, ein System in einen Aufbau mit besonderen Rahmenbedingungen integriert und an die Datenbrille angebunden werden. Danach gilt es, Konzepte für kongruente Anzeigen im realisierten Aufbau zu entwickeln und eine davon prototypisch umzusetzen. Es existieren bereits diverse interne Vorarbeiten, auf die bei der Themenbearbeitung aufgesetzt werden kann. Das Erstellen der Arbeit wird im VRLAB der Konzernforschung der Volkswagen AG in Wolfsburg durchgeführt und wird vergütet.

Voraussetzungen

StudentIn der Fachrichtung Informatik oder vergleichbar, Programmierkenntnisse (Android, C#)

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Prof. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460

Johannes Tümler
Volkswagen AG | Konzernforschung | K-EFP/V
Postbox 1511, 38436 Wolfsburg
Tel. +49.(0)5361.9.49087
Fax +49.(0)5361.957.49087
E-Mail: johannes.tuemler at volkswagen.de

Medizinische Bildanalyse: Tracking deformierbarer Organe mittels Machine Learning Verfahren

Inhalt

In der Medizin ist das Detektieren und Klassifizieren von Organen von entscheidender Bedeutung. Zum Beispiel benötigt ein Chirurg während der OP die genaue Position des Zielorgans inklusive der zu entfernenden Teile (z.B Lesionen in der Leber). In der Regel wird als Bildgebendes Verfahren Ultraschall verwendet, da dies Echtzeitfähig ist. Das Problem beim Ultraschall sind das schlechte Signal-zu-Rausch Verhältniss und der geringe Kontrast.

In dieser Arbeit soll in Zusammenarbeit mit dem Mevis ein robustes Verfahren zur Detektion und Klassifizierung von Lesionen in der Leber entwickelt werden. Zur Zeit werden die Positionen der Lesionen von einem Mediziner von Hand markiert und dann mit speziellen, vom Mevis entwickelten, Verfahren in Echtzeit getrackt. Das Hauptproblem ist der Vorgang der manuellen Markierung der Lesionen, da dies durch den hohen Zeitaufwand für Mediziener und Patient sehr mühsam ist.

Hier wollen wir Abhilfe schaffen und die manuelle Markierung durch ein Verfahren ersetzen, dass das Trackingverfahren des Mevis mit Machine Learning Algorithmen kombiniert. Am vielversprechendsten sind hier Random Forests. Random Forests sind eine Menge von Entscheidungsbäumen die auf einer Kette von einfachen Tests basieren. Der Hauptvorteil der Random Forests ist die Generalisierung, d.h. sie funktionieren robust für neue Daten (Ultraschallbilder), die nicht während des Trainings verwendet wurden. Dies ist in der Praxis ein essentielle Eigenschaft.

Ziel der Arbeit

Entwicklung eines Verfahrens zur Detektion und Klassifikation von Lesionen in der Leber durch Kombination von speziellen auf Ultraschall optimierten Similaritätsmaßen und Maschine Learning Verfahren.

Voraussetzungen

Wünschenswert sind Kenntnisse in C/C++, Bildverstehen und Machine Learning

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Virtuelle 3D Simulation von Korallenriffen

Inhalt

Das Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie (ZMT) forscht über Küstenökosysteme in den Tropen und ihre Reaktion auf Änderungen in ihrer Umwelt. Basierend auf realen Daten zur Interaktion von Korallen und ihrer Reaktion auf Umweltveränderungen ist am ZMT ein abstraktes Simulationsmodell eines Korallenriffes entstanden, das zeigt, wie es sich unter Einfluss verschiedener Stressfaktoren entwickelt. Zur besseren Veranschaulichung soll auf Basis des vorhandenen Wissens über die Abläufe in Korallenriffen eine dreidimensionale virtuelle Umgebung (ggf. auch immersiv) geschaffen werden, mit der interaktiv die Entwicklung des Riffs beeinflusst und naturnah verfolgt werden kann.

Mögliche Aufgaben

Programmierung von 3D Simulationen ausgewählter Rifforganismen, wie z.B. verschiedener Korallenarten und Rifffische. Insbesondere sollen dabei die Regeln und Algorithmen des ZMT umgesetzt werden, die Veränderungen dieser Organismen unter Einfluss von Umweltstressoren beschreiben.
Entwicklung von Algorithmen zur Darstellung von Veränderungen ausgewählter 3D simulierter Rifforganismen.
Integration verschiedener, ausgewählter Rifforganismen in eine gemeinsame virtuelle Umgebung.
Entwicklung und Implementierung von Interaktionsmetaphern, die es z.B. Ausstellungsbesuchern erlauben, sehr einfach und intuitiv mit der virtuellen Umgebung zu interagieren (z.B. Navigation) und Umweltfaktoren (z.B. Temperatur) zu verändern.

Voraussetzungen

Kenntnisse in der Modellierung von 3D Objekten mit Maya oder 3DS Max.
Erfahrung mit Game-Engines (z.B. Ogre3D, Unity, CryEngine) und der Programmierung in diesen API’s bzw. Frameworks.
Programmiererfahrung in C++ oder einer Game-Engine-Skript-Sprache
Computergraphik-Kenntnisse

Kontakt

Je nach Schwerpunkt und Studiengang liegt die Betreuung überwiegend bei der AG Computergraphik und Virtuelle Realität oder beim ZMT.
Prof. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460

PD Dr. Hauke Reuter
Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie GmbH Bremen
E-Mail: Hauke.reuter at zmt-bremen.de

Direct Animation für Roboter-Pfadplanung

Inhalt

In vielen Produktionsprozessen werden Arbeitsschritte von Robotern übernommen. Dabei führen die Maschinen mitunter komplexe Bewegungsabläufe aus, die der Art wie Menschen mit ihren Händen arbeiten nicht unähnlich ist. Schließlich verfügen Menschen über ein hochausgebildetes kognitiv-motorisches System zur Manipulation ihrer Umwelt. Hieraus motiviert sich ein Ansatz der Robotik, menschliche Tätigkeiten als Vorlage für die Planung von Robotersteuerung zu nehmen, also dass Roboter Bewegungsabläufe von Menschen „lernen“.

Ein bisher selten verfolgter Ansatz ist es, innovative Techniken zur Animationserstellung (Direct Animation) für die Pfadplanung von Robotern zu verwenden. So könnten z.B. Menschen mittels Touch- oder 3D-Eingabegeräten die Bewegung von realen oder virtuellen Roboterarmen interaktiv wie eine Gliederpuppe steuern (Digital Puppetry). Wird dies aufgenommen, kann die Bewegung wieder abgespielt werden und durch erneute Steuerung in weiteren Layers oder Passes erweitert und verfeinert werden (Layered Animation). Mittels intuitiver Methoden wie Dragimation können zeitliche Abläufe dieser Bewegungen einfach und schnell angepasst werden.

Die Arbeitsgruppe Digitale Medien und die Arbeitsgruppe Computergraphik und Virtuelle Realität suchen nach AbschlusskandidatInnen, die Interesse an einer Arbeit in diesem Themenbereich haben. Ziel ist es, Interaktionstechniken zur Steuerung von Robotersimulationen zu entwickeln und zu evaluieren. Konzepte und Techniken der Direct Animation sollen dabei Modell stehen. Konkret sollen verschiedene Ansätze entwickelt, in vorhandene Systeme integriert, und auf ihre Eignung für die Roboter-Pfadplanung untersucht werden. Dabei spielen ebenso Themen wie Motion Capture eine Rolle wie Aspekte der Computersimulation (etwa Kollisionserkennung).

Voraussetzungen

Grundkenntnisse Computergraphik
Interesse an Mensch-Computer-Interaktion und Evaluation
Programmierkenntnisse bzw. -erfahrungen (vorzugsweise in C/C++)

Kontakt

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B. Walther-Franks
AG Digitale Medien
Raum 5320, MZH, Bibliothekstr. 1
Sprechstunde nach Vereinbarung
E-Mail: bw at tzi.de

Novel Interaction Techniques for Future Flight Guidance Systems

Content

Traditional, mostly heterogenic and inefficient, controller input devices and 2D representations of a 3D world make it challenging to maintain the growing traffic complexity. The idea behind this Master’s project is to look at future air traffic control workspaces utilizing immersive virtual reality technology to visualize the airport within an immersive display, such as CAVE, Powerwall or L-Bench, and to display trajectories of air traffic in 3D with which the user can intuitively interact, e.g. freely change the view and when flight path collisions are detected simply grasp “in the air” to select an airplane and reassign it to a new trajectory.

For our institute Simulation and Software Technology in Braunschweig, we wish to recruit a qualified Master Thesis Novel Interaction Techniques for Future Flight Guidance Systems

Prerequisites

Bachelor in Computer Science or related areas
C/C++ programming experience
Basic knowledge in Computer Graphics

For more information please see the detailed description.

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Dr. Robin Wolff (DLR) robin.wolff at dlr.de by calling +49 (0)531 295-2970

Abschlussarbeit oder Praktikum bei KUKA

Inhalt

Weltweit setzt die KUKA AG Maßstäbe in der Robotertechnologie. Wir sind ein global expandierendes Unternehmen im Bereich Robotik und Automatisierungstechnik.

Für Forschungsarbeiten in den Bereichen

Umweltmodellierung mit Sensorik
Abstandsberechnung
Kollisionsfreie Bahnplanung

sucht die KUKA Laboratories GmbH in Augsburg engagierte MINT-Studenten mit

guten Programmierkenntnissen (C++, Java)
Kenntnissen in 3D Computergraphik und/oder virtueller Realität
schneller Einarbeitungsfähigkeit
konzeptionellem Denkvermögen
Selbständiger Arbeitsweise und Eigeninitiative
Kommunikations- und Teamfähigkeit
Kreativität und Interesse an der Robotik

In Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Zachmann, Lehrstuhl für Computergraphik und virtuelle Realität, erwarten Sie vergütete Praktika und Abschlussarbeiten in spannenden Aufgabenfeldern. Mehr Infos beim Lehrstuhl (cgvr.cs.uni-bremen.de) und im Internet unter:
www.kuka.jobs

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Virtuelle Techniken in der Automobilentwicklung

Inhalt

Die steigende Komplexität moderner Fahrzeuge zählt heute zu den wesentlichen Herausforderungen der Automobilentwicklung. Ein Faktor für diese hohe Komplexität ist die Vielzahl an Fahrzeugfunktionen, die durch das Zusammenspiel verschiedener mechatronischer Komponenten realisiert werden. Virtuelle Techniken und neue Entwicklungsmethoden helfen dabei, die daraus resultierenden Herausforderungen in der Fahrzeugentwicklung zu beherrschen. Anhand von virtuellen Produktmodellen lassen sich bereits in der frühen Entwicklungsphase Analysen, Designstudien und Simulationen durchführen. Hierdurch können sowohl die Produktqualität erhöht als auch Entwicklungszeiten gekürzt und Kosten eingespart werden. Wenn Sie sich für eine Arbeit im industriellen Umfeld im Bereich der virtuellen Techniken interessieren, nehmen Sie bitte mit uns Kontakt auf, so dass wir uns über ein geeignetes Thema unterhalten können.

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in Computer-Graphik, Programmierung und XML.

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Objekterkennung auf dem iPhone

Inhalt

Objektlokalisation und -verfolgung findet zahlreiche Anwendungen. Durch die Positionsbestimmung der menschlichen Hand könnte man z.B. eine Interaktion mit der Umgebung oder dem System (z.B. Handy) selbst realisieren. Durch einfache Zeigegesten mit der Hand könnten Objekte in der realen Welt markiert, photographiert und digital archiviert werden.

Besonders reizvoll ist die Realisierung des Verfahrens auf mobilen Geräten, z.B. auf dem iPhone von Apple. Wegen der automatischen Helligkeitssteuerung und Weissabgleichs in den Geräten und weil sich die Lichtverhältnisse schnell ändern können sind robuste und dennoch schnelle Verfahren zur Objektdetektion erforderlich. Auf Kanten-Features basierende Verfahren haben diese Eigenschaft, da sie sowohl auf Helligkeits- als auch auf Farbveränderungen robust reagieren.

Ziel der Arbeit

Portierung eines von uns entwickelten kantenbasierten Verfahrens zur Objekterkennung auf das iPhone.

Voraussetzungen

Hilfreich sind Grundkenntnisse in C/C++.

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Migration und Refactoring einer graphischen Kollisionserkennungsbibliothek

Inhalt

Bei der Kollisionserkennung geht es darum, zu erkennen, wann sich im Computer repräsentierte 3D-Objekte durchdringen. Dies ist eine fundamentale Technologie in zahlreichen Bereichen der Informatik, z.B. der Computergraphik oder der Robotik.

Diese 3D-Objekte werden meist in so genannten Szenengraphen organisiert. Dabei handelt es sich um eine objektorientierte Datenstruktur, mit der die logische und räumliche Anordnung der darzustellenden Szene beschrieben wird.

Eine direkte Anbindung einer Bibliothek zur Kollisionserkennung an ein Szenengraphensystem kann von der effizienten Speicherung der 3D-Objekte profitieren, andererseits wird dadurch die Portabilität allerdings enorm eingeschränkt.

Eine an der TU Clausthal entwickelte Kollisionserkennungsbibliothek basiert derzeit auf dem freien Szenengraphensystem OpenSG. Ziel der Diplomarbeit ist es, diese Bibliothek von der engen Anbindung an OpenSG zu lösen. Es sind also saubere und effiziente software-technische Mechanismen zu entwickeln, die es mit möglichst minimalem Aufwand erlauben, die Kollisionserkennungs-Library auch mit anderen Szenengraphensystemen verwendet werden kann. Dabei stellt insbesondere die plattformübergreifende Behandlung von Multithreading eine besondere Herausforderung dar.

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in Softwareengineering und C/C++. Nützlich aber keine Voraussetzung sind Erfahrung mit OpenGL, OpenSG oder einem vergleichbaren Szenegraphensystemen, plattformunabhängiger Programmierung, Multithreading und linearer Algebra.

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Computer-Graphik und Hardware

Inhalt

Bisher wurden in der Computer-Graphik fast ausschließlich Algorithmen zur Darstellung von Geometrie in Hardware “gegossen”. Das Erkennen von Kollisionen zwischen graphischen Objekten ist aber eine weitere sehr zeitaufwendige Berechnung, die in vielen Bereichen benötigt wird (Spiele, Animation, Simulation, Virtual Prototyping, etc.).

Darum haben wir zusammen mit der Universität Bonn eine spezielle Hardware entwickelt, die in einen PC eingesteckt werden kann. Diese Hardware ist inzwischen (auf einem FPGA) implementiert, so dass nun eine prototypische Applikation entwickelt werden soll, die diese Hardware verwendet.

Ziel der Arbeit

Zunächst eine Anbindung dieser Hardware zu implementieren. Danach soll eine kleine physikalisch-basierte Simulation von starren Körpern als “Demo” für diese Hardware implementiert werden.

Voraussetzungen

C/C++, Interesse an system-naher Programmierung und der high-level Programmierung einfacher physikalischer Sachverhalte.

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Kollisionserkennung

Inhalt

Bei der Kollisionserkennung geht es generell darum, zu erkennen, ob sich zwei graphische Objekte berühren oder gar durchdringen. Meistens sind diese Objekte in Form von Polygonen gegeben (sog. “polygon soups”), aber andere Repräsentationen sind mindestens ebenso interessant.

Kollisionserkennung ist eine wichtige Basistechnologie für viele Bereiche der Computergraphik, z.B. Animation, physikalisch-basierte Simulation, Interaktion in virtuellen Umgebungen, Robotik, virtual prototyping, etc.

Die zur Zeit gängigen hierarchischen Algorithmen scheinen an eine Grenze zu stoßen. Deswegen suchen wir hier nach neuartigen Algorithmen in anderen Richtungen.

Ein weiteres großes noch weitgehend unerforschtes Gebiet sind Algorithmen zur Kollisionserkennung von deformierbaren Objekten. Diese sind natürlich eine Voraussetzung für die Simulation von Kleidern, Bauteilen aus Plastik oder Gummi, etc.

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in Computer-Graphik und linearer Algebra, C/C++.
"Nice-to-Have" wäre Unix/Linux, das läßt sich aber schnell nachholen.

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Natürliche Interaktion in VR

Inhalt

Im Bereich der Virtuellen Realität interessieren uns vor allem intuitive und natürliche Interaktion. Das langfristige Ziel ist, die Interaktion mit virtuellen Umgebungen so natürlich zu gestalten wie unsere täglich gewohnte Interaktion mit der realen Umwelt.

Insbesondere die Hand (genauer gesagt: die virtuelle Hand) wurde bisher vernachlässigt, obwohl sie eigentlich unser wichtigstes “Werkzeug” ist. Deswegen bieten wir verschiedene Themen zu diesem Komplex an.

Ein Ziel ist z.B. das “natürliche Greifen”. Dazu muß einerseits eine realistische, deformierbare Hand modelliert werden, andererseits muß das Greifen eines Objektes an sich simuliert werden.

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in Computer-Graphik und linearer Algebra, C/C++.
“Nice-to-Have” wäre Unix/Linux, das läßt sich aber schnell nachholen.

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Visualization of complex automotive, function-oriented Product Data

Content

In the automotive industry, a function-oriented development helps to implement vehicle functions as mechatronic systems and to master the increasing product complexity. In combination with CAD data, automotive function architectures can be visualized as complex geometric data. Current visualization systems offer different types of visualization. However, there are little cues on which kind of visualization is best suited to support consensus building, depth perception and general communication of such complex geometric data.

For this thesis, the student needs to implement different variants of virtual product data visualization within a 3D visualization system. The target of research is to develop and use appropriate methods to evaluate these variants. The goal of this thesis work is to find out which visualization variants are effective for displaying and communicating function-oriented, geometric data. Technically, it is recommended to use an established visualization system which is also used in automotive industry (Siemens Teamcenter VisMockup), however, another system with similar features can also be used.

Goal of thesis work

Evaluation of different visualization techniques and finding which are effective for understanding communicating and function-oriented, geometric data.

Requirements

Basic knowledge of computer graphics. Experiences in programming and CAD tools are welcome, but not a hard requirement.

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Prof. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460

Function-oriented Analysis of Geometric CAD Data for Automotive Development

Content

In the automotive industry, a function-oriented development helps to implement vehicle functions as mechatronic systems and to master the increasing product complexity. In combination with CAD data, automotive function architectures can be visualized as complex geometric data. However, current visualization software is not capable of fully exploiting the potentials of function-oriented metadata which is integrated with geometric CAD data.

This master thesis aims at developing advanced methods and features for a 3D application that enable an intuitive exploration of geometric data which is enhanced with function-oriented metadata. One possible example of those methods is the following: A user right-clicks on a geometric part and a context menu brings up function-oriented information about the part, like its type, relation to other parts, etc. Another example would be that a user is interested in which functions this part is related to and in highlighting the elements of these function in 3D.

This thesis requires a prototypical implementation of such novel features. The thesis should evaluate these features and explore the question, which features are needed to ideally explore the data. The implementation can be done in any 3D visualization software that is capable of handling representative data.

Goal of thesis work

Implementation and evaluation of novel features in a 3d visualization system to utilize and explore geometric data that is enhanced with function-oriented metadata.

Requirements

Basic knowledge of computer graphics and programming experiences are required.

Contact

Prof. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460

Stereoscopic visualization for analysis and communication of automotive, function-oriented product geometry

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In the automotive industry, a function-oriented development helps to implement vehicle functions as mechatronic systems and to master the increasing product complexity. In combination with CAD data, automotive function architectures can be visualized as complex geometric data. While it is kown that stereoscopic visualization may increase the depth perception of geometric data, the significance of this effect has not been investigated for complex, function-oriented product data for automotive development.

The goal of this thesis work is to investigate the impact of stereoscopic visualization on the depth perception, consensus building and communication of complex, function-oriented data in automotive product-lifecycle management. Therefore, the student needs to develop appropriate methods to conduct a user study that compares usual 2D visualization with stereoscopic visualization technologies. Technically, it is recommended to use an established visualization system which is also used in automotive industry (Siemens Teamcenter VisMockup), however, another system with similar features can also be used. This thesis work requires access to stereoscopic visualization technologies (like a Power-Wall, Cave, etc.)

Goal of thesis work

Conducting a user study in order to investigate the benefit of stereoscopic visualization for communicating function-oriented data within automotive development.

Requirements

Basic knowledge of computer graphics. Experiences in programming and CAD tools are welcome, but not a hard requirement.

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Objekterkennung auf dem iPhone

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Ziel der Arbeit

Portierung eines von uns entwickelten kantenbasierten Verfahrens zur Objekterkennung auf das iPhone.

Voraussetzungen

Hilfreich sind Grundkenntnisse in C/C++.

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Physikalisch-basierte Simulation von festen Körpern auf Basis einer Hardware-Kollisionserkennung

Inhalt

Physikalisch-basierte Simulation spielt eine wichtige Rolle in vielen Anwendungsgebieten der Computer-Graphik. Dabei ist oft die Kollisionserkennung ein Bottleneck. Für diese wird darum in Kooperation mit der Uni Bonn eine Hardware entwickelt, die Kollisionstests zwischen 3D-Objekten beschleunigt.

Ziel dieser Diplomarbeit soll es sein, einen Simulator und Demonstrator zu entwickeln, der diese Hardware anbindet und verwendet. Die Verwendung soll durch eine physikalisch-basierte Simulation starrer Objekte erfolgen (z.B. Teilerüttler oder Sanduhr); die zu erstellende Schnittstelle (API) setzt auf einem schon vorhandenen Gerätetreiber zu dieser Hardware auf und soll in die vorhandene Kollisionserkennungsbibliothek integriert werden.

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in Computer-Graphik und linearer Algebra, C/C++, Unix/Linux.

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Virtuelle Städte

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Eine von vielen Anwendungen von VR ist die Visualisierung von Städten. Damit kann man z.B. anschaulich Umweltgrößen (Temperatur, Ozon, Schatten) darstellen, den Verkehrsfluß oder das zukünftige Aussehen eines neugestalteten Platzes. Insbesondere ist diese Technik gut geeignet, Entscheidungsträgern und Laien (nämlich den betroffenen Bürgern) diese Dinge zu veranschaulichen.

Was z.Z. noch fehlt ist die Interaktion mit solchen virtuellen Städten. Das Ziel sind hier möglichst intuitive Metaphern, um schnell eine bestehende virtuelle Stadt zu modifizieren, d.h., sogenannte “was wäre wenn”-Untersuchungen zu machen (z.B. ein Haus verschieben, eine Straße durch einen Tunnel führen, etc).

Voraussetzungen

Grundkenntnisse in Computer-Graphik und linearer Algebra, C/C++.
“Nice-to-Have” wäre Unix/Linux, das läßt sich aber schnell nachholen.

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Prof. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460

Praktikum/Abschlussarbeit im Bereich Softwareentwicklung Kartengrafik

Inhalt

Unterstützung in der Entwicklung von Algorithmen und Konzepten zur Kartendarstellung in Navigationssystemen
Selbstständige Bearbeitung eines Entwicklungsthemas mit Anforderungsanalyse, Konzepterstellung, Implementierung, Dokumentation

Voraussetzungen

Interesse an Computergrafik und Datenstrukturen für die grafische Darstellung
Gute Kenntnisse in C/C++ und der Softwareentwicklung im Allgemeinen
Selbstständige, analytische und systematische Vorgehensweise
Verbindliches Auftreten und Teamfähigkeit
Gute Kenntnisse der englischen Sprache in Wort und Schrift
Wünschenswert sind Kenntnisse/Erfahrungen in OpenGL und OpenSceneGraph

Detallierte Informationen zum Download

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Prof. Dr. Gabriel Zachmann
Prof. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460

Computer-Graphik und Hardware

Inhalt

Ziel der Arbeit

Zunächst eine Anbindung dieser Hardware zu implementieren. Danach soll eine kleine physikalisch-basierte Simulation von starren Körpern als “Demo” für diese Hardware implementiert werden.

Voraussetzungen

C/C++, Interesse an system-naher Programmierung und der high-level Programmierung einfacher physikalischer Sachverhalte.

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Prof. G. Zachmann, zach at informatik.uni-bremen.de, Tel. 63991, Bibliothekstraße 5, 3.OG MZH 3460