CeVis
  1. Center of Complex Systems and Visualization
  2. Lehre
  3. Oberseminar

In dem regelmäßig stattfindenden Oberseminar tragen Gäste aus aller Welt über Forschungsarbeiten zu Themen vor, die mit der Arbeit von CeVis und MeVis in Verbindung stehen, und Mitarbeiter von CeVis und MeVis präsentieren ihre neusten Ergebnisse.

Program for the Summer-Semester 2008

23.04.2008, 11:00
Multivariate Polynomials in MeVisLab -- With Application to Stochastic Collocation Methods
Date: 23.04.2008
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Dr. Tim Kröger
MeVis Research

Multivariate Polynomials in MeVisLab -- With Application to Stochastic Collocation Methods

Angeregt durch das Ziel, die Sensitivität des Ergebnisses von RF-Ablationen gegenüber unsicheren Materialparametern zu untersuchen, ist eine Sammlung von MeVisLab-Modulen entstanden, die Algorithmen rund um Polynome mit einer oder mehreren Argumenten enthalten. In diesem Vortrag möchte ich diese Modulsammlung der MeVis-Gemeinschaft präsentieren, weil sie vielleicht in anderen Projekten auf die ein oder andere Weise Anwendung finden könnte.

Motivated by the aim to examine the sensitivity of the outcome of hepatic RF ablation caused by uncertain material parameters, a collection of MeVisLab modules that deal with uni- and multivariate interpolation polynomials has been developed. In this talk, I would like to present these algorithms to the MeVis community because these algorithms might be useful in other projects in one or another way.

Dr. Tim Kröger , MeVis Research
30.04.2008, 11:00
Knowledge-based Detection and Segmentation of the Femur Bone in MR Hip Images
Date: 30.04.2008
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Lei Wang
MeVis Research

Knowledge-based Detection and Segmentation of the Femur Bone in MR Hip Images

In context of the European research project Health-e-Child, clinicians try to determine whether the volume of the inflamed synovial fluid at the femur head might be an early predictor for the severity of Juvenile Idiopathic Arthritis (JIA). Manual scoring of the inflamed synovial fluid in MR images is time-consuming and prone to variability. Aiming towards a fully automatic segmentation and quantification method for this purpose the detection and segmentation of the femur bone and its parts itself is considered critical.

In this work, a detection and segmentation framework of 3-D anatomical structures in MR volumes is presented. It is based on a recently introduced machine learning technique, which is the Probabilistic Boosting-Tree (PBT) learning approach. The overall segmentation framework is divided into two main stages, the learning stage and classification stage. In the learning stage, a discriminative model is constructed in terms of a PBT classifier where each node combines a number of weak classifiers generated from decision stumps into a strong one using Real AdaBoost. In the classification stage, the segmentation is accomplished by utilizing the learnt PBT classifier to classify each input voxel into positive (anatomical structure to be segmented) or negative (other structures) by examining its neighborhood context information expressed by 3-D Haar-like features. The femur bone segmentation is accomplished by applying this framework. All the achieved segmentation results are quantitatively evaluated and the applicability of the framework to other segmentation tasks is discussed.


Lei Wang , MeVis Research
23.05.2008, 11:00
Zustandsrestringierte Optimierung mit elliptischen Differentialgleichungen
Date: 23.05.2008
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Prof. Dr. Michael Hinze
Universität Hamburg

Zustandsrestringierte Optimierung mit elliptischen Differentialgleichungen

Harte Schranken an den Zustand ergeben sich zwangsläufig in vielen praktischen Aufgabenstellungen bei der Optimierung mit partiellen Differentialgleichungen. In diesem Vortrag werde ich für Optimierungsprobleme mit elliptischen Differentialgleichungen geeignete diskrete Konzepte für zustands- und kontrollrestringierte Aufgabenstellungen skizzieren und deren numerische Umsetzung diskutieren. Ferner werde ich optimale Fehlerabschätzungen beweisen, numerische Algorithmen für die Lösung der diskreten Probleme vorschlagen und numerische Beipielrechnungen präsentieren.

Prof. Dr. Michael Hinze , Universität Hamburg
28.05.2008, 11:00
Biophysikalische Modellierung atmungsbedingter Lungenbewegungen
René Werner , Univ. Medical Ctr. Hamburg-Eppendorf
28.05.2008, 11:45
Quantitative Analyse zur Charakterisierung von Arteriovenösen Malformationen durch Kombination neuer 3D- und 4D-MR-Bildsequenzen
Nils D. Forkert , Univ. Medical Ctr. Hamburg-Eppendorf
04.06.2008, 11:00
Optimale Applikatorplatzierung und Sensitivitätsanalyse bei ungenauen Gewebeparametern
Date: 04.06.2008
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Inga Altrogge
CeVis

Optimale Applikatorplatzierung und Sensitivitätsanalyse bei ungenauen Gewebeparametern

Simulationsmodelle für die Radiofrequenzablation hängen von den physikalischen Eigenschaften des Gewebes, wie z.B. der elektrischen und thermischen Leitfähigkeit ab. Die Modellierung dieser Gewebeeigenschaften stellt eine besondere Herausforderung dar, denn sie variieren patientenindividuell und hängen außerdem von dem aktuellen Zustand des Gewebes (wie Wassergehalt, Temperatur, usw.) ab. Meistens werden diese Daten aus Messungen an totem oder tierischem Gewebe gewonnen und sind zudem mit Messfehlern versehen. Folglich lassen sich komplett patientenindividuelle Modelle für die RF Ablation mit den bisherigen Mitteln nicht nicht realisieren, woraus sich mehrere Fragestellungen ergeben wie z.B.
  • Für welche Applikatorpositionierung wird das erwartete Volumen an zerstörtem Tumorgewebe maximiert?
  • Für welche Applikatorpositionierung ist die Wahrscheinlichkeit der kompletten Tumorzerstörung am höchsten?
  • Wie Sensitiv ist eine gefundene optimale Applikatorplatzierung gegenüber Schwankungen in den Gewebeparametern?
Der Vortrag soll einen Einblick in die Untersuchung dieser Fragestellungen, sowie auch ein paar erste Antworten und Ideen liefern.

Inga Altrogge , CeVis
17.06.2008, 10:00
Schnelle Berechnung von "Vitalitätsschläuchen" für die Radio-Frequenz Ablation
Date: 17.06.2008
Time: 10:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Inga Altrogge
CeVis

Schnelle Berechnung von "Vitalitätsschläuchen" für die Radio-Frequenz Ablation

Durch eine neue Betrachtungsweise der Wärmeleitungsgleichung lassen sich relativ schnell sogenannte "Vitalitätsschläuche" um große Blutgefäße berechnen, die den Kühleffekt der Blutgefäße beschreiben und den Teil des Gewebe charakterisieren, der bei konstanter gleichmäßiger Gewebeerhitzung "vital", d.h. unterhalb einer für die Tumorzerstörung notwendigen Temperatur bleibt. Kritisch hierbei ist jedoch die Wahl der konstanten Wärmequelle, mit der das Gewebe erhitzt wird, und die leider immer wieder zu Problemen führt.

Im 1. Teil dieses Vortrags sollen zunächst die Idee, Definition und schnelle Berechnung der sogenannten "Vitalitätsschläuche" erklärt, sowie erste vorläufige Ergebnisse vorgestellt werden. Darüber hinaus sollen verschiedene Probleme aufgezeigt werden, die sich im Zusammenhang mit den "Vitalitätsschläuchen" ergeben haben.

Ziel dieses Vortrags im 2. Teil ist schließlich der Übergang in eine kritische Diskussion über neue Ansätze und Ideen.


Inga Altrogge , CeVis
08.07.2008, 11:00
Aktuelle Fragen in der Neuroradiologie: Morphologische, quantitative und funktionelle MRT zur Untersuchung von Zentral- und peripherem Nervensystem
Date: 08.07.2008
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Prof. Dr. Sabine Heiland
Leiterin der Sektion Exp. Radiologie Abteilung Neuroradiologie Universitätsklinikum Heidelberg

Aktuelle Fragen in der Neuroradiologie: Morphologische, quantitative und funktionelle MRT zur Untersuchung von Zentral- und peripherem Nervensystem

Die aktuellen technischen Entwicklungen in der MR-Tomographie, vor allem auf dem Gebiet der MR-Kontrastmittel, der quantitativ-funktionellen Verfahren und der Hochfeld MRT haben neue Möglichkeiten eröffnet, das Zentralnervensystem (ZNS) sowie das periphere Nervensystem (PNS) zu untersuchen und pathologische Veränderungen zu charakterisieren. In der Abteilung Neuroradiologie, gemeinsam mit der Sektion Experimentelle Radiologie des Universitätsklinikums Heidelberg, arbeiten wir daran, mit MR-tomographischen Verfahren Antworten auf aktuelle Fragen in der Neuroradiologie zu geben:
  • Gibt es prognostische Faktoren für die Wirksamkeit von Therapiestrategien beim Schlaganfall?
  • Können aus MR-tomographischen Untersuchungen Biomarker zur Charakterisierung der Multiplen Sklerose extrahiert werden?
  • Können aus MR-tomographischen Untersuchungen Strömungsparameter extrahiert werden, die das Blutungsrisiko bei Aneurysmen prognostizieren und unterstützende Informationen zur Planung der Therapie liefern?
  • Wie können Erkrankungen des peripheren Nervensystems charakterisiert werden?
Dieser Vortrag soll einen Überblick über die klinischen Fragestellungen bieten, den Einsatz neuer MR-tomographischer Verfahren vorstellen und die noch offenen Probleme in der Anwendung der Verfahren sowie der Verarbeitung und Darstellung der Bilddaten diskutieren.

Prof. Dr. Sabine Heiland , Leiterin der Sektion Exp. Radiologie Abteilung Neuroradiologie Universitätsklinikum Heidelberg
09.07.2008, 11:00
Diskrete Geometrie in virtuellen Welten
Date: 09.07.2008
Time: 11:00:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Felix Kälberer
FU-Berlin

Diskrete Geometrie in virtuellen Welten

Komplexe Szenen in der digitalen Filmproduktion und beim computergestützen Design werfen herausfordernde mathematische Fragestellungen auf. In der Arbeitsgruppe Mathematische Geometriebearbeitung and der FU Berlin unter der Leitung von Prof. Dr. Polthier gehen wir praxisnahen Problemen in der diskreten Differentialgeometrie und numerischer Analysis nach. In meinem Vortrag werde ich einen Überblick über unsere Arbeitsgruppe geben, sowie Probleme und Resultate aus den Bereichen Flächenoptimierung, Simulation, Reverse Engineering, Diskrete Differentialgeometrie, Kompression, Flächenparametrisierung und Multilevel- Verfahren vorstellen.

Felix Kälberer , FU-Berlin
09.07.2008, 11:30
QuadCover - Surface parameterization using branched coverings
Date: 09.07.2008
Time: 11:30:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Matthias Nieser
FU-Berlin

QuadCover - Surface parameterization using branched coverings

Das Finden einer guten Parametrisierung von einer dreidimensionalen Dreiecksfläche ist eine wichtige Aufgabenstellung in vielen Gebieten der Geometrieverarbeitung, insbesondere für das Texturieren, das Remeshen und das Morphen von Flächen.

Der QuadCover-Algorithmus ist in der Lage, eine gegebene Dreiecksfläche automatisch zu parametrisieren. Die Parameterlinien sind global stetig und Zerlegen die Oberfläche in nahezu gleichseitige Vierecke.

Der Algorithmus konvertiert ein gegebenes Framefeld in ein Vektorfeld auf einer verzweigten Überlagerung der Ausgangsfläche. Mithilfe der diskreten Hodge-Helmholtz-Zerlegung wird dieses Vektorfeld dann integrabel gemacht. Die dadurch entstehende Parametrisierung passt sich somit eng an das ursprünglich gegebene Framefeld an. Der Algorithmus ist vollautomatisch und generiert Vierecksflächen von hoher Qualität.


Matthias Nieser , FU-Berlin
10.07.2008, 14:30
Bedienoberflächen mit visuellen, auditiven und haptischen Anteilen
Date: 10.07.2008
Time: 14:30:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Prof. Dr. Jörn Loviscach
Hochschule Bremen

Bedienoberflächen mit visuellen, auditiven und haptischen Anteilen

Sonst eher im Bereich Grafikalgorithmen und Computeraudio forschend, stelle ich ein Dutzend Arbeiten vor, die Anregungen für die medizinische Visualisierung geben können. Die Palette an Themen reicht von neuer Eingabehardware über verbesserte Leserlichkeit von Schrift in 3D-Darstellungen bis hin zu neuartigen Visualisierungen von großen Datenbeständen.

Prof. Dr. Jörn Loviscach , Hochschule Bremen
16.07.2008, 09:30
Non-traditional data models and optimization in engineering
Date: 16.07.2008
Time: 09:30:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Stephan Pannier
Institute for Structural Analysis, TU Dresden

Non-traditional data models and optimization in engineering

In order to obtain realistic results from a structural analysis the uncertainty of the input quantities must be appropriately described with mathematical models in accordance to the underlying origin. Beside a crisp or random nature, available information in engineering are affected by imprecision, vagueness, lin- guistic assessments or by uncertain expert specifications. This impedes the specification of precise parameter values and certain models, without an introduction of artificial information. Applying imprecise probabilities the uncertainty of input quantities can be represented appropriately. Consequently, reliability measures for instance, which are sensitive to imprecisions of probabilistic models, are obtained more realistically. Hence, uncertainty models and respective methods which base on imprecise probability are continuously in advance.

In computational engineering multifaceted optimization tasks have to be solved, e.g. to design structures and processes, where a high level of safety and reliability is required. On the basis of reliability based optimization the concept of imprecise probabilities is introduced, utilizing the generalized uncertainty model fuzzy randomness. Thereby, an optimization task is formulated under consideration of fuzzy random quantities, yielding to both an fuzzy random ob jective function and fuzzy random constraints. Applying information reducing methods, e.g. determining failure probabilities, the task is transferred into a nonlinear fuzzy optimization task. The optimization under consideration of fuzzy random input quantities is performed by means of evolutionary optimization algorithms, fuzzy structural analysis, and direct Monte Carlo simulation.


Stephan Pannier , Institute for Structural Analysis, TU Dresden
16.07.2008, 11:00
Recent Projects at VrVis
Dr. Katja Bühler , VRVis
30.07.2008, 14:30
Image Processing and Computer Vision with uncertain Gray Values
Date: 30.07.2008
Time: 14:30:00
Place: CeVis/MeVis, Seminarraum Mandelbrot, UNI 29
Speaker: Dr. Tobias Preusser
CeVis

Image Processing and Computer Vision with uncertain Gray Values

The talk discusses the basic concepts of computer vision with stochastic partial differential equations (SPDEs). In typical approaches based on partial differential equations (PDEs), the end result in the best case is usually one value per pixel, the “expected” value. Error estimates or even full probability density functions PDFs are usually not available. This talk discusses a framework allowing one to derive such PDFs, rendering computer vision approaches into measurements fulfilling scientific standards due to full error propagation. Images are identified with random fields in order to model images and image sequences which carry uncertainty in their gray values, e.g. due to noise in the acquisition process. The noisy behaviors of gray values is modeled as stochastic processes which are approximated with the method of generalized polynomial chaos (Wiener-Askey-Chaos). The Wiener-Askey polynomial chaos is combined with a standard spatial approximation based upon piecewise multi-linear finite elements. The basic building blocks needed for computer vision and image processing in this stochastic setting are presented. Finally an application of the framework to derive stochastic analogs of well known PDEs for de-noising and optical flow extraction is shown. These models are discretized with the stochastic Galerkin method. Several examples guide through the presentation and show the usefulness of the framework.

Dr. Tobias Preusser , CeVis
05.08.2008, 11:00
Kombinierte DCE/DSC-MRT Methode und mögliche Anwendungen
Dr. Melanie Heilmann
06.08.2008, 11:00
Translation von tierexperimentellen Forschung in die klinische Routine > am Beispiel der dynamischen MRT
Dr. Melanie Heilmann
13.08.2008, 10:00
Optimierung der Gefäßvisualisierung mit MPU Implicits
Sven Ösau , MeVis Research
20.08.2008, 11:00
On Recent Advances in Image Registration
Prof. Dr. B. Fischer , Universität Lübeck
22.09.2008, 10:00
Textural Analysis of DCE Breast MRI
Jennifer Loose , TU Braunschweig, MeVis Research

Next Semester Program

Historical Programs

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