Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg

Praktikum beim IWR

Hallo,
Mein Name ist Henrik und ich bin der diesjährige Praktikant von der Internatsschule Schloss Hansenberg. Da bei uns an der Schule nach den schriftlichen Prüfungen der normale Unterricht endet, habe ich das Glück diese Woche vom 20. bis zum 24. April hier beim IWR mit einem Praktikum beschäftigt zu sein. Jeden Tag möchte ich hier mit ein paar Worten widmen.

Montag

Los ging es am Montag mit einem kurzen Einführungsgespräch und um 13 Uhr, nach dem Mittagessen, durfte ich bei dem Vergabeprozedere für ein Stipendium der MathComp zuschauen. Neun Studenten, die zum Teil noch an ihrem Masterarbeiten schrieben oder damit fertig waren, präsentierten jeweils 15 Minuten lang ihre zukünftigen Doktorarbeiten im Bereich Scientific Computing und stellten sich den kritischen Nachfragen eines sechsköpfigen Selection-Committee. Für drei der Studenten sprang bei der Veranstaltung ein dreijähriges Stipendium raus, welches ihnen ermöglichen soll unabhängig an ihrer Doktorarbeit forschen zu können.
Die Präsentationen wurden auf Englisch gehalten und man konnte den Ideen der Studenten gut folgen, obwohl ich es mir schwierig vorstelle, drei Jahre Forschung vor der Forschung zu planen und präsentieren.

Dienstag: Panoramafotografie

Am Dienstag erhielt ich den Auftrag mich mit der Aufnahme von Panoramabildern zu beschäftigen. Dabei wird die Kamera auf einen Panoramakopf montiert, welcher wiederrum auf ein Stativ gestellt wird (siehe Foto). Der Panoramakopf sorgt für eine freie Drehbarkeit der Kamera und mittels beweglicher Arme kann die Kamera in das Zentrum dieser Rotationsachse gebracht werden. Der Punkt an dem sich im Objektiv die Lichstrahlen kreuzen muss in der Achse sein, weil sonst ein sogenannter Parallaxeneffekt auftritt und sich so Geisterkanten auf dem Bild sammeln. Das heißt für den Fotografen: Verstellen, schwenken, verstellen, usw., bis sich beim Schwenken einzelne Objekte nicht mehr relativ zueinander verschieben. Nach einiger Zeit ist die Kamera dann eingestellt und vorsichtig rotierend können 12 Bilder zum erstellen eines Panoramas aufgenommen werden.
Am PC setzte ich die Bilder mittels der kostenlosen Software Hugin zusammen, sodass die einzelnen Bilder sich zu einem tollen Panorama von Gebäude INF 368 zusammengefügt haben (siehe Titelfoto).

Zusätzlich installierte ich am Nachmittag VisualSFM und beschäftigte mich mit der Rekonstruktion von 3D-Daten aus Bildern. Dafür nahm ich von meinem Arbeitsplatz wahllos Bilder aus verschiedenen Perspektiven auf. Diese lud ich in die Programmoberfläche und schon nach drei Klicks erhielt ich die Rekonstruktion, die im Mittwochsbeitrag zu sehen ist.

Mittwoch

Am Vormittag besuchte ich eine Vorlesung zur "Einführung in die Numerik", welche relativ interessant war und mir ein Bild vom Studium vermittelte.
Am Nachmittag erklärte mir Hubert Mara seine Arbeit im Projekt Gigamesh und den Begriff der Mannigfaltigkeit, Invarianten. Anwendung findet sein Projekt beim Einlesen von Keilschriften oder auch bei alten jüdischen Grabsteinen, bei denen durch die Anwendung von Maras MSII 20% mehr Zeichen für die Historiker lesbar wurden. Dass heißt, dass durch die verbesserte Analyse der 3D-Scandaten mehr Informationen für die Kulturwissenschaft verwertbar werden.
Wichtig für die Anwendung in den Kulturwissenschaften sind Funktionen wie das Projezieren von Tonvasenbildern auf eine Fläche, damit die einzelnen Szenen auf der Vase für den Wissenschaftler auf einen Blick zu sehen sind. Früher mussten solche Pläne von Hand gemacht werden und es ist leicht vorstellbar, dass auch mal eine Szene aus Versehen (oder Müdigkeit des Zeichners) zweimal im Katalog landeten.
Ich bekam von Herrn Mara eine Kopie seines Programm Gigamesh und Scans von Teilen einer Juppiterstatur und Bergkristallen. Die Installation erwies sich als relativ simpel, obwohl extra eine neuere Version von Qt installiert werden musste.

Donnerstag

Den Vormittag verbrachte ich mit der Analyse der von Herrn Mara erhaltenen Scans. Diese waren eine wirkliche Herausforderung, da sie zwischen 70 und 700 MB groß waren und dem entsprechend leistungsfordernd schon bei der reinen Darstellung sind. Deshalb versuchte ich die Anzahl der Flächen zu reduzieren, damit mein Laptop nicht gänzlich überfordert werden würde. Meshlab öffnete die Dateien, wollte sie aber trotz 4 GB verbrauchten Arbeitsspeicher nicht vereinfachen, daher blieb die Säule erstmal für Gigamesh geschlossen, obwohl das Stopfen der vorhandenen Löcher wohl interessant geworden wäre. Ich entschied mich daher den Stumpf zu analysieren. Da er mit 130 MB relativ "klein" ist, konnte man ihn leicht öffnen.
Zuerst probierte ich die Distanzfärbefunktion aus. Dabei wird ein Punkt markiert oder eine Ebene erstellt und das gesamte Modell färbt sich dem Abstand entsprechend ein. Außerdem startete ich die MSII-Feature-Berechnung, welche mehr als eine Stunde zu rechnen plante...

Freitag

Am Freitag erhielt ich dann endlich meine Ergebnisse, wobei mein Laptop ganz schön unter der Rechenleistung zu leiden hatte. Ich war gespannt, ob ich durch diese Dektektion so etwas wie scharfe Kanten oder ähnliches, was mir Herr Mara am Mittwoch in seiner Präsentation gezeigt hatte, sehen würde. MSII steht -- wie oben schon geschrieben-- für Multiscale-Integral-Invariant und berechnet einfach gesagt für ganz viele Kugeln auf der Modellhaut das Volumen der Schnittmenge mit dem Objekt. Dieser Wert wird auf das Intervall [-1;1] normalisiert, daher kann leicht eine Aussage über die Form (konkav/konvex) des Objektes an dem gegebenen Punkt getroffen werden.
Zusätzlich könnte man auch die Oberfläche oder Schnittlänge, zwischen der Kugel bzw. ihrer Sphäre bestimmen.
Leider speicherte die Featuredetection ihre entscheidenden Ergebnisse nicht und daher waren rund drei Rechnerstunden ohne Nutzen verbraucht worden. Trotzdem blieb noch genung Zeit den Bericht in das CMS einzupflegen.

Fazit

Das Praktikum beim IWR hat mir sehr viel Spaß gemacht und ich konnte mir auch ein Bild von der Universitätsstadt Heidelberg machen. Das IWR und vor allem MathComp richtet sich vor allem an Studenten mit (abgeschloßenen) Masterstudium und ich konnte sehen, dass danach die Wissenschaft aufhört, sondern gerade dann spannend wird. Ich bedanke mich für die tolle Aufnahme hier und vielleicht sieht man sich nach Bachelor (und Master) ja nochmal...

 webmaster@iwr.uni-heidelberg.de
Last Update: 23.07.2018 - 09:48