Der Lehrstuhl für Mustererkennung (LME) ist Teil des Department Informatik
der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Von 1975, dem
Gründungsjahr des Lehrstuhls, bis September 2005 war Prof. Dr.-Ing. H. Niemann
Lehrstuhlinhaber des LME. Im Oktober 2005 hat Prof. Dr.-Ing. J. Hornegger die
Leitung des Lehrstuhls übernommen. Er wird seit April 2015 von Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Maier vertreten.
Das Ziel der Mustererkennung ist die Erforschung der mathematischen und
technischen Aspekte der Perzeption von Umwelteindrücken durch digitale
Rechensysteme. Die Umwelt wird dabei durch Sensoren erfasst - die gemessenen
Werte bezeichnet man als Muster. Die automatische Transformation der gewonnenen
Muster in symbolische Beschreibungen bildet den Kern der Mustererkennung. Ein
Beispiel hierfür sind automatische Sprachdialogsysteme, bei denen ein Benutzer
an ein System per natürlicher gesprochener Sprache Fragen stellt: Mit einem
Mikrofon (Sensor) werden die Schallwellen (Umwelteindrücke) aufgenommen. Die Auswertung des
Sprachsignals mit Hilfe von Methoden der Mustererkennung liefert dem System
die notwendigen Informationen, um die Frage des Benutzers beantworten zu können. Die
Mustererkennung befasst sich dabei mit allen Aspekten eines solchen Systems, von
der Akquisition der Daten bis hin zur Repräsentation der Erkennungsergebnisse.
Die Anwendungsgebiete der Mustererkennung sind sehr breit gefächert und reichen von
Industrieller Bildverarbeitung über Handschriftenerkennung, Medizinischer
Bildverarbeitung, sprachverstehenden Systemen bis hin zu Problemlösungen in der
Regelungstechnik. Die Forschungsaktivitäten am Lehrstuhl werden dabei im Wesentlichen in die
vier Bereiche
gegliedert, wobei der Anwendungsschwerpunkt im Bereich der
Medizin liegt. Rechnersehen
Die Gruppe "Rechnersehen" beschäftigt sich mit grundlegenden Problemen
bei der Erkennung von Strukturen in Bildern. Aktuelle Themenbereiche
sind die Behandlung von Farbe und Reflexionsverhalten, die Erkennung von
digitalen Bildfälschungen, multispektrale Bildgebung,
Fahrerassistenzsysteme, Analyse historischer Dokumente und maschinelles Lernen. Unsere Arbeit ist eng verwandt mit den zentralen Themen im Rechnersehen,
beispielsweise Bildsegmentierung und Objektverfolgung (Tracking). Die
Methoden der Bildforensik sind stark von statistischen Ansätzen
beeinflusst. Farb- und Reflexionsanalyse werden typischerweise als
Vorverarbeitungsschritte für komplexe Rechnersehen-Anwendungen
eingesetzt, beispielsweise zur Objektfindung und -erkennung. Medizinische Bildverarbeitung
Die Forschungsarbeiten im Bereich der Medizinischen Bildverarbeitung beschäftigen sich mit Fragestellungen der Bildregistrierung, Rekonstruktion, Segmentierung und Bildanalyse. Neuartige bildgebende Verfahren sowie exakte Rekonstruktionsalgorithmen in der Computertomographie (CT) werden entwickelt und deren Realisierung mittels unterschiedlicher Hardwarearchitekturen untersucht. Erweiterte Algorithmen zur 3D/4D-Herzrekonstruktion unter Verwendung von C-Arm-CT werden untersucht und entwickelt. Eine weitere Problemstellung ist die Detektion und Segmentierung von Lymphknoten in Ganzkörper-Magnetresonanzaufnahmen und Kantenerhaltende Rauschreduktion in der CT auf Basis von Korrelationsanalysen.
Weitere Themenschwerpunkte sind die Optimierung typischer Zielfunktionen der medizinischen Bildverarbeitung und die Entwicklung von Algorithmen für Röntgen-Phasenkontrastbildgebung. Digitaler Sport
Eingebettete Systeme sind in der Lage, ihren Benutzern in vielen
Bereichen des Alltags wichtige und interessante Informationen
bereitzustellen. Beispiele dafür finden sich in der Automobiltechnik,
der Automation industrieller Abläufe, in medizinischen Implantaten und
in vielen anderen Anwendungsgebieten. Speziell im Sportbereich sind
Systeme zur Unterstützung, Leitung und Motivation von Athleten von
großem Wert. Es gibt bereits heute beispielsweise die Möglichkeit, die Pulsfrequenz
und/oder die momentane Geschwindigkeit von Läufern zu messen und
anzuzeigen. Im Rahmen der Forschung im Digitalen Sport werden solche und
ähnliche Konzepte untersucht und verbessert. Zu diesem Zweck werden
Möglichkeiten zur Integration von verschiedenen Sensoren in
Sportbekleidung geprüft. Darüber hinaus werden die potentiellen
Verarbeitungsalgorithmen für die gemessenen Signale einer genauen
Betrachtung unterzogen. Methoden der Mustererkennung werden dann
angewendet, um die Informationen, welche von Interesse sind, zu
extrahieren. Denkbare Beispiele sind die Anzeige des Ermüdungszustandes
oder die Bewertung der Qualität der Laufbewegung, um Langzeitschäden zu
vermeiden. Sprachverarbeitung
Neben der automatischen Merkmalberechnung und der darauf aufbauenden Spracherkennung
beschäftigt sich der Lehrstuhl mit den folgenden Aufgabengebieten der Spracherkennung: Sprachdialogsysteme, Erkennung und
Verarbeitung von unbekannten Wörtern, Sprachbewertung sowie automatische Analyse und Klassifikation prosodischer Phänomene. Weiterer Schwerpunkt ist seit
einigen Jahren die automatische Erkennung von emotionalen Benutzerzuständen mit
Hilfe akustischer und linguistischer Merkmale. Neu hinzugekommen sind die
Erkennung solcher Benutzerzustände anhand physiologischer Parameter sowie die
multimodale Erkennung des Aufmerksamkeitsfokus von Benutzern bei der
Mensch-Maschine-Interaktion.
Auch im Bereich der medizinischen Sprachverarbeitung ist der Lehrstuhl vertreten. Analysen der Verständlichkeit oder Aussprachebewertungen bei diversen Stimm- und Sprechstörungen (Lippen-Kiefer-Gaumenspalte, Stottern, Dysarthrie, Ersatzstimme nach Kehlkopfentfernung) wurden bereits erfolgreich demonstriert.
Forschungsschwerpunkte
- nicht-starre Registrierung multimodaler Bilddaten
monomodale Bildfusion zur Verlaufskontrolle bei der Tumor-Therapie Verfahren zur Schwächungskorrektur bei der SPECT-Rekonstruktion Rekonstruktion bewegter Objekte bei bekannter Projektionsgeometrie Berechnung und Visualisierung des Blutflusses in 3D-Angiogrammen Segmentierung von CT-Datensätzen schnelle Bildverarbeitung auf Standardgrafikkarten diskrete Tomographie Sprachsteuerung interventioneller Werkzeuge
Beleuchtungs- und Reflexionsanalyse Multispektrale Bildgebung Bildforensik Umgebungsanalyse für Fahrassistenzsysteme 3D-CT-Rekonstruktion Bildverarbeitung für Röntgen-Phasenkontrastaufnahmen aktive unterstützende Systeme im Sport Ermüdungserkennung Mimik und Gestik Bewertung von pathologischer Sprache Aussprachebewertung Prosodie Dialogsysteme Benutzerzustandserkennung (von Ärger über Müdigkeit bis Zögern)
Forschungsrelevante apparative Ausstattung
- Head-Mounted Display mit integriertem Stereokamera-System
Time-of-Flight-Kamera 3D-Monitore 3D-Oberflächen-Scanner Multispektrale Kamera Biosignalrekorder Graustufenkamera
Aufgrund der engen Kooperation der Arbeitsgruppe mit den Kliniken und der Industrie besteht Zugriff auf sämtliche Modalitäten, die in der modernen Medizin heute zum Einsatz kommen. Die verfügbare Entwicklungsumgebung erlaubt die schnelle Überführung der neu entwickelten Methoden in den klinischen Test.
Kooperationsbeziehungen
- Cleveland State University: Human Motion and Control Lab, http://www.csuohio.edu
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz, http://www.dfki.de Deutsche Sporthochschule Köln: Trainingswissenschaft und Sportinformatik, https://www.dshs-koeln.de/visitenkarte/einrichtung/trainingswissenschaft-und-sportinformatik École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Laboratory of Movement Analysis and Measurement, Schweiz, http://lmam.epfl.ch Harvard Medical School, Motion Analysis Lab, Boston, USA, http://wyss.harvard.edu Stanford University, USA: Radiological Sciences Laboratory, http://rsl.stanford.edu/ Universidad de Antioquia, Kolumbien, http://www.udea.edu.co Università degli Studi di Napoli, Federico II: GRIP (Image Processing Research Group), http://www.grip.unina.it Universität Freiburg: Sportwissenschaften, https://www.sport.uni-freiburg.de Universität Koblenz-Landau: Institut für Computervisualistik, https://www.uni-koblenz-landau.de/de/koblenz/fb4/icv ; Institut für Psychologie, https://www.uni-koblenz-landau.de/de/koblenz/fb1/institut-psychologie Universitätsklinikum Erlangen: Augenklinik, http://www.augenklinik.uk-erlangen.de/ ; Epilepsiezentrum , http://www.epilepsiezentrum.uk-erlangen.de/ ; Hals-Nasen-Ohren-Klinik - Kopf- und Halschirurgie, http://www.hno-klinik.uk-erlangen.de/ ; Kinderklinik, http://www.kinderklinik.uk-erlangen.de/ ; Molekular-Neurologische Abteilung in der Neurologischen Klinik, http://www.molekulare-neurologie.uk-erlangen.de/ ; Nuklearmedizinische Klinik, http://www.nuklearmedizin.uk-erlangen.de/ ; Medizinische Klinik 1 - Gastroenterologie, Pneumologie und Endokrinologie, http://www.medizin1.uk-erlangen.de/ ; Medizinische Klinik 2 - Kardiologie, Angiologie, http://www.medizin2.uk-erlangen.de/ ; Neurologische Klinik, http://www.neurologie.uk-erlangen.de/ ; Phoniatrische und Pädaudiologische Abteilung in der HNO-Klinik, http://www.hno-klinik.uk-erlangen.de/phoniatrie/ ; Psychiatrische und Psychotherapeutische Klinik, http://www.psychiatrie.uk-erlangen.de/ ; Radiologisches Institut, http://www.radiologie.uk-erlangen.de/ ; Strahlenklinik, http://www.strahlenklinik.uk-erlangen.de/ ; Unfallchirurgische Abteilung, http://www.unfallchirurgie.uk-erlangen.de/ ; Urologische Klinik, http://www.urologie.uk-erlangen.de/ Universität Erlangen-Nürnberg: Erlangen Centre for Astroparticle Physics (ECAP), http://www.ecap.physik.uni-erlangen.de ; Institut für Sportwissenschaft und Sport (ISS; Public Health und Bewegung, Bewegung und Gesundheit, Bildung im Sport, Sport- und Bewegungsmedizin), https://www.sport.fau.de ; Zentralinstitut für Medizintechnik (ZIMT), http://zimt.uni-erlangen.de Universität Stuttgart: Institut für Visualisierung und Interaktive Systeme (VIS), https://www.vis.uni-stuttgart.de/institut.html University of Calgary, Kanada: Human Performances Lab, http://www.ucalgary.ca/hpl The University of Newcastle, Australia: Newcastle Robotics Lab, http://robots.newcastle.edu.au University of Utah, USA: Utah Center for Advanced Imaging Research, http://www.ucair.med.utah.edu/
Industriepartner:
adidas AG, http://www.adidas.com/de Astrum IT, http://www.astrum-it.de Bosch Sensortec, https://www.bosch-sensortec.com Chimaera GmbH, http://www.chimaera.de codemanufaktur GmbH, https://codemanufaktur.com da:nova GmbH, https://www.danova.de Fraunhofer IIS, http://www.iis.fraunhofer.de/ Interactive Wear: http://www.interactive-wear.de/cms Metrilus GmbH, http://www.metrilus.de/ Robert Bosch GmbH, http://www.bosch.com Saab Medav Technologies, http://www.medav.de Siemens Healthcare, http://www.healthcare.siemens.com Siemens Forschung und Entwicklung, http://www.scr.siemens.com Sympalog, http://www.sympalog.de
VeröffentlichungsreihenDie Veröffentlichungen des Lehrstuhls befinden sich auf der lehrstuhleigenen Homepage unter https://www5.cs.fau.de/publications .
| Leitung
Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas Maier
Lehrstuhlinhaber (beurlaubt)
Prof. Dr.-Ing. Joachim Hornegger
Emeritus
Prof. em. Dr.-Ing. Dr.-Ing. h.c. Heinrich Niemann
Sekretariat
Iris Koppe
Kristina Müller
Leitung Computer Vision (CV)
Dipl.-Ing. Peter Fürsattel
Computer Vision (CV)
Dipl.-Ing. Marc Aubreville
Dipl.-Inf. Vincent Christlein
AmirAbbas Davari, M. Sc.
Sergiu Deitsch, M. Sc.
Dipl.-Ing. Peter Fürsattel
Christian Jaremenko, M. Sc.
Franz Köferl, M. Sc.
Patrick Mullan, M. Sc.
Dr.-Ing. Christian Riess
Moritz Venator, M. Sc.
Leitung Segmentation (SEG)
Dr.-Ing. Stefan Steidl
Segmentation (SEG)
Mario Amrehn, M. Sc.
Dipl.-Inf. Jürgen Endres
Tanja Kurzendorfer, M. Sc.
Dr.-Ing. Stefan Steidl
Leitung Computed Tomography: Algebraic Reconstruction and Motion (CTARM)
Oliver Taubmann, M. Sc.
Computed Tomography: Algebraic Reconstruction and Motion (CTARM)
Bastian Bier, M. Sc.
Marco Bögel, M. Sc.
Christoph Luckner, M. Sc.
Jennifer Maier, M. Sc.
Alexander Preuhs, M. Sc.
Stephan Seitz, M. Sc.
Oliver Taubmann, M. Sc.
Dr.-Ing. Mathias Unberath
Leitung Analytic Reconstruction and Consistency (ARC)
Yixing Huang, B. Sc.
Analytic Reconstruction and Consistency (ARC)
André Aichert, M. Sc.
Zijia Guo, M. Sc.
Yixing Huang, B. Sc.
Tobias Würfl, M. Sc.
Leitung Image Analysis (IMA)
Yanye Lu, M. Sc.
Image Analysis (IMA)
Weilin Fu
Viktor Haase, M. Sc.
Lennart Husvogt, M. Sc.
Yanye Lu, M. Sc.
Dipl.-Math. Frank Schebesch
Daniel Stromer, M. Sc.
Leitung Magnetic Resonance Imaging (MRI)
Jens Wetzl, M. Sc.
Magnetic Resonance Imaging (MRI)
Felix Lugauer, M. Sc.
Manuel Schneider, M. Sc.
Bernhard Stimpel, M. Sc.
Christopher Syben, M. Sc.
Matthias Utzschneider, M. Sc.
Jens Wetzl, M. Sc.
Medizinische Bildrekonstruktion (bis 30.6.2017)
Bastian Bier, M. Sc.
Marco Bögel, M. Sc.
Theresa Götz, M. Sc.
Zijia Guo, M. Sc.
Viktor Haase, M. Sc.
Yixing Huang, B. Sc.
Yanye Lu, M. Sc.
Christoph Luckner, M. Sc.
Felix Lugauer, M. Sc.
Jennifer Maier, M. Sc.
Katrin Mentl, M. Sc.
Alexander Preuhs, M. Sc.
Dalia Rodriguez Salas, M.Eng.
James Sanders, M. Sc.
Dipl.-Math. Frank Schebesch
Manuel Schneider, M. Sc.
Bernhard Stimpel, M. Sc.
Daniel Stromer, M. Sc.
Christopher Syben, M. Sc.
Oliver Taubmann, M. Sc.
Dr.-Ing. Mathias Unberath
Matthias Utzschneider, M. Sc.
Jens Wetzl, M. Sc.
Tobias Würfl, M. Sc.
Medizinische Bildregistrierung (bis 30.6.2017)
André Aichert, M. Sc.
Siming Bayer, M. Sc.
Katharina Breininger, M. Sc.
Shuqing Chen, M. Sc.
Tobias Geimer, M. Sc.
Florin Cristian Ghesu, M. Sc.
Dr.-Ing. Kurt Höller, MBA
Lennart Husvogt, M. Sc.
Roman Schaffert, M. Sc.
Xia Zhong, M. Sc.
Dipl.-Ing. Tobias Zobel
Leitung Image Fusion (IMF)
Roman Schaffert, M. Sc.
Image Fusion (IMF)
Siming Bayer, M. Sc.
Katharina Breininger, M. Sc.
Tobias Geimer, M. Sc.
Stefan Ploner, M. Sc.
Roman Schaffert, M. Sc.
Leitung Phase Contrast Imaging (PCI)
Dr.-Ing. Christian Riess
Phase Contrast Imaging (PCI)
Johannes Bopp, M. Sc.
Shiyang Hu, M. Sc.
Sebastian Käppler, M. Sc.
Dr.-Ing. Christian Riess
Leitung Population Modelling (PM)
Theresa Götz, M. Sc.
Population Modelling (PM)
Shuqing Chen, M. Sc.
Theresa Götz, M. Sc.
James Sanders, M. Sc.
Xia Zhong, M. Sc.
Leitung Digitaler Sport (bis 31.3.2017)
Prof. Dr. Björn Eskofier
Leitung Sprachverarbeitung (SAGI)
Prof. Dr.-Ing. Elmar Nöth
Sprachverarbeitung (SAGI)
Dr. phil. Anton Batliner
Carlos Ariel Ferrer-Riesgo, Ph.D.
Dipl.-Inf. Martin Gropp
PD Dr.-Ing. Tino Haderlein
Dipl.-Inf. Axel Horndasch
Dipl.-Inf. Thomas Janu
Dr.-Ing. Juan Rafael Orozco-Arroyave
Dipl.-Ing. Fadi Sindran
Dr.-Ing. Stefan Steidl
Leitung Multikriterielle Optimierung
PD Dr.-Ing. habil. Peter Wilke
Multikriterielle Optimierung
Dipl.-Betriebswirt Francesco di Paola
Dipl.-Inf. Johannes Ostler
PD Dr.-Ing. habil. Peter Wilke
Leitung Learning Approaches for Medical Big Data Analysis (LAMBDA)
Nishant Ravikumar, M. Sc.
Learning Approaches for Medical Big Data Analysis (LAMBDA)
Florin Cristian Ghesu, M. Sc.
Sebastian Gündel, M. Eng.
Katrin Mentl, M. Sc.
Nishant Ravikumar, M. Sc.
Dalia Rodriguez Salas, M.Eng.
Sulaiman Vesal, M. Sc.
Lehrbeauftragte
PD Dr. rer. nat. Björn Heismann
PD Dr. Markus Kowarschik
Dr. Stefan Popescu
Dr. rer. biol. hum. Ludwig Ritschl
Dipl.-Ing. Tobias Zobel
Nichtwiss. Personal
Sven Grünke
Laurenz Heilig
Iris Koppe
Kristina Müller
Irene Steinheimer
Auszubildender
Laurenz Heilig
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