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

WS 1999/2000, Freitags  14:15 - 15:45

Fachbereich Physik, Jungiusstr. 9, Raum 361

(Letzte Änderung: 11. 1. 2000)

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

Programm:
 
22.10. Werner Alpers
Günter Grindhammer
Hartwig Spitzer		 a) Vorbesprechung, 
b) Klassifizierung in der Physik und Meereskunde: 
    Überblick über Anwendungsfelder		  
29.10. Giulio D'Agostini (Rom) Bayes Probabilities  
05.11. Juliane Pestel  Neuronale Netze in der Natur als Grundlage 
für künstliche neuronale Netze		 TS
12.11. David Jacob  Grundlagen künstlicher neuronaler Netze 
(Aufbau, Lernverfahren)		 GG
19.11. Ivonne Pfützner  Lernende Vektorquantisierung in einschichtigen Netzen
und selbstorganisierenden Karten (Kohonen-Netze)		 TS
26.11. Michael Muskulus  Anwendung neuronaler Netze zur schnellen 
Ereignisfilterung in der Teilchenphysik		 GN
03.12. Sebastian van Staa  Neuronale Netze für die Analyse von Prozessen 
der Teichenphysik		 GG
10.12. Felix Marczinowski  Maximum-Likelihoodverfahren zur überwachten 
Klassifizierung von Multispektralbildern		 HS
17.12. Fällt aus wegen Weihnachtsvorlesung des FB Physik    
07.01. Niklas Rega  Unüberwachte Klassifikation im Merkmalsraum 
(einschl. Fuzzy-Verfahren)		 HS/AR
14.01. Christopher Schierholz Einführung in die Wavelet-Analyse WA
21.01. Daniel Albrecht  Wavelet-Analysen in der Meereskunde I WA
28.01. Werner Alpers Waveletmethoden in derMeereskunde II    
04.02. Werner Alpers, Günter Grindhammer, Hartwig Spitzer Synthese des Seminars und eigene Forschungsarbeiten  

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

Reservethemen / Gastvorträge:
 

  • Neuronale Netze zur Analyse von Seegangsspektren aus Radardaten
  • Validierung von Hardwarelösungen für neuronale Netze, Larsson (FBI)
  • Entstehung von Multispektralbildern als physikalischer Prozeß
  • Klassifizierung städtischer Gebiete mit Multispektralbildern, Sigrid Rösner (GFZ, Potsdam)
  • Medizinische Bildverarbeitung, Rafael Wiemker (Philips, Hamburg)
  • Medizinische Bildverarbeitung für Kernspintomographie, Dr. Rainer Graumann (Siemens)

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    Literatur:

    Hinweise:

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

      2. a) regelmäßig am Seminar teilnehmen und
      b) ein Referat übernehmen und dazu eine schriftliche Ausarbeitung erstellen.
    2. Zusätzlich zum Seminar werden Bildverarbeitungs- bzw. Netzwerktrainingsübungen angeboten, im Zeitraum 24.-27.01.2000 bzw. 31.01.-03.02.2000 für 3x4 Stunden (insgesamt 12 Stunden pro Teilnehmer, max. 12 Teilnehmer). Ort:

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

      9.  

       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       

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

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

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

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

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

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

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

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