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Bildfolgenanalyse zum Studium dynamischer Prozesse / FOR 240

Image Sequence Analysis to Investigate Dynamic Processes

19.09.2003

Programmbeschreibung / Programme Summary

Das zentrale Thema der Forschergruppe ist die Untersuchung von Transport-, Austausch- und Wachstumsprozessen. Schwerpunkt der Forschungsarbeiten sind die Entwicklung und die Anwendung von Bildsequenzaufnahmetechniken, mit denen sich die interessierenden biologischen und physikalischen Parameter quantitativ sichtbar gemacht werden können, und Algorithmen zur Bildfolgenanalyse zur Analyse und Modellierung dynamischer Prozesse. Auf diese Weise sollen Schlüsselfragen in der Umweltphysik, Biologie und Physiologie beantwortet werden, die ohne bildaufnehmende Techniken nicht adäquat untersucht werden können. Der Grundansatz bei der Bildfolgenanalyse besteht in neuartigen und universal anwendbaren Verfahren, die gleichzeitig Bewegungsfelder und die Parameter dynamischer Prozesse, wie Reaktionsraten chemischer Prozesse oder Diffusionskonstanten, schätzen können. Die Anwendungsgebiete der Forschergruppe werden als exemplarische Schlüsselanwendungen betrachtet. Die zu entwickelnden Verfahren werden aber auch in vielen weiteren Gebieten der Naturwissenschaft und der Technik anwendbar sein. Außerdem verspricht der unkonventionelle Ansatz der Forschergruppe neue Erkenntnise im Maschinensehen bei der Analyse komplexer natürlicher Szenen, z.B. mit Beleuchtungsänderungen. Um die angestrebten Ziele in interdisziplinärer Zusammenarbeit zu erreichen, hat sich die Forschergruppe eine entsprechende Infrastruktur geschaffen. Kernpunkte dabei sind a) die Integration in das interdisziplinäre Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen der Universität, b) Nutzung einer gemeinsamen portablen, modularen und offenen Softwareplattform und kostengünstiger Standardrechner, c) die gemeinsame Nutzung teuerer Hardware zur Bildsequenzaufnahme, die sich einzelne Gruppen nicht leisten könnten, d) intensive und ständige Kommunikation durch ein wöchentliches Arbeitsseminar und e) enge Kooperation mit weltweit führenden nationalen und internationalen Arbeitsgruppen.

The central theme of the research unit is the study of transport, exchange, and growth processes. The research focuses on the development and application of image acquisition techniques that take image sequences and make the biological or physical parameters of interest visible in image sequences in a quantitative way and image sequence processing techniques to analyse and model dynamic processes. In this way key scientific questions in environmental physics, biology, and physiology can be tackled that could not be studied adequately without imaging techniques. The idea is to develop novel and universally applicable techniques to estimate the motion field and parameters of dynamic processes such as rate constants of chemical reactions and diffusion coefficients in a single step. The application areas of the research unit are regarded as some key areas to which these techniques can be applied. They should, however, be useful for a wide range of applications throughout natural sciences and technical disciplines. Furthermore, the unconventional approach of the research unit promises new results in computer vision for the analysis of complex natural sequences, e. g., with changing illumination. In order to achieve the envisioned goals the research unit established a suitable infrastructure. The key points are a) integration into the Interdisciplinary Center for Scientific Computing of the University, b) a common usage of a portable, modular, and open software platform and of inexpensive standard hardware, c) common usage of expensive hardware for image acquisition that could not be afforded by the individual research groups, d) intensive communication by a weekly workshop seminar, and e) close collaboration with leading national and international research groups.

Sprecher / Spokesperson:

Professor Dr. Bernd Jähne
Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen und Institut für Umweltphysik der Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 368 · 69120 Heidelberg
Tel.: (06221) 54-8827 · Fax.: (06221) 54-8850
E-Mail: bernd.jaehne@iwr.uni-heidelberg.de

Further Information: klimt.iwr.uni-heidelberg.de/PublicFG