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Über dieses Buch

Die in Bildfolgen enthaltene Information kann mit sehr unterschiedlichen Abstraktionsgraden beschrieben werden: Die Angabe eines Helligkeitswerts für jeden Punkt jedes Einzelbildes ist eine sehr niedrige Beschreibungsebene, die Darstellung einer Geschichte eine sehr hohe. Eine automatische Erzeugung von Beschreibungen aus den Bilddaten ist bisher nur für niedrigere Abstraktionsstufen möglich, eine Beschreibung auf der Ebene von Episoden wird hier entwickelt. Die vorliegende Arbeit entwirft ein System für die Extraktion von Beschreibungen auf der Ebene von Episoden, ausgehend von einer Beschreibung, die für jedes Objekt die Koordinaten zu jedem Zeitpunkt enthält. Typische Episoden aus dem Diskursbereich "Straßenverkehr" sind "Parkplatzsuchen" oder "auf die Straßenbahn warten" oder "Vorfahrt mißachten". Zu diesem Zweck wird eine Darstellungsform für Episodenmodelle entwickelt, die sich an KL-ONE orientiert und unter anderem die Modellierung von zeitlichen Aspekten ermöglicht. Da der Datenumfang für Bildfolgen, die Episoden enthalten können, sehr groß ist, erscheint die Unterstützung durch Datenbanksysteme ratsam. Daher wird die Übertragung der Darstellungsform auf das relationale Datenmodell eingehend untersucht. Zur Beschreibung der Prozesse, die die Zuordnung zwischen Episodenmodellen und Bilddaten herstellen, dienen Regelsysteme auf der Gundlage von erweiterten Übergangsnetzen. Der implementierte Prototyp extrahiert Episoden aus einer Bildfolge aus dem Diskursbereich "Straßenverkehr". Die Arbeit liegt im Überschneidungsbereich der Gebiete Bilddeutung, Wissensrepräsentation und Datenbanken. Anregungen aus den verschiedenen Gebieten können für jeweils andere Gebiete übernommen werden. Es wird gezeigt, daß die Kopplung von zwei Problemkreisen - komplexe Strukturen und große Datenmengen - im Prinzip möglich ist. Noch zu lösende Probleme bei der Kopplung werden angesprochen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung
Die Interpretation der in Bildern enthaltenen Information gehört zu den beeindruckendsten Beispielen von Datenabstraktion. Hinter dem, was der menschliche Sehapparat scheinbar „auf einen Blick“ erkennen kann, verbergen sich in Wirklichkeit äußerst aufwendige Prozesse, deren Komplexität erst richtig deutlich wird, seit man ähnliche Leistungen mit digitalen Rechenanlagen zu erreichen versucht. Diese Versuche sind zum einen durch den grundsätzlichen Erkenntnisgewinn über die Struktur der erforderlichen Verarbeitungsprozesse motiviert, zum anderen durch eine Vielzahl von industriellen Anwendungen wie Qualitätskontrolle, Roboterüberwachung oder Montagevorgänge.
Ingrid Walter

2. Abläufe und Episoden

Zusammenfassung
Anliegen dieser Arbeit ist es, über Bildfolgendeutung auf der Abstraktionsstufe der geometrischen Szenenbeschreibung, die heute schon relativ gut beherrscht wird, hinauszugehen, ohne dabei den Folgeschritt zu groß zu wählen. Das angestrebte Abstraktionsniveau soll Abläufe umfassen, die reichhaltiger sind als Ereignisse, aber nicht so komplex wie Geschichten. Worin der neue Abstraktionsgrad bestehen kann, wird im folgenden untersucht. Er erhält den Arbeitstitel “Episode” aus noch weiter unten ersichtlichen Gründen. Dazu ist zunächst der intuitive Begriff “Episode” zu präzisieren. Auch die ebenfalls intuitiven Begriffe „Ereignis“ und „Geschichte“ müssen genauer geklärt werden, jedenfalls soweit, daß sich die Episode davon abgrenzen läßt.
Ingrid Walter

3. Zusammenhänge mit verwandten Arbeiten

Zusammenfassung
In diesem Kapitel soll Literatur vorgestellt werden, die Grundlagen für die eigene Arbeit liefern kann und eine bessere Einordnung der Arbeit in die gegenwärtigen Forschungsaktivitäten ermöglicht. Zunächst wird eine Übersicht über Arbeiten im Bereich der Bildfolgendeutung gegeben, die nicht über die Abstraktionsstufe der geometrischen Szenenbeschreibung hinausgehen. Darauf folgen Arbeiten zur Bildfolgendeutung auf höherer Abstraktionsstufe. Anschließend wird auf die Kopplung von Bildauswertesystemen mit Datenbanksystemen eingegangen.
Ingrid Walter

4. Entwurf eines Systems zur Episodenextraktion: EPEX

Zusammenfassung
Nachdem festgelegt ist, was in dem in dieser Arbeit untersuchten Zusammenhang eine Episode ist, beschäftigt sich dieses Kapitel damit, wie Episoden aus schon bekannten Daten hergeleitet werden können. Ausgangspunkt für die Herleitung ist die geometrische Szenenbeschreibung (GSB) einer Bildfolge und ergänzendes Diskursbereichswissen. Aus den in der GSB repräsentierten zeitlichen Veränderungen von Objekteigenschaften lassen sich Elementarabläufe gewinnen, die dann ihrerseits zu komplexeren Abläufen bis hin zu Episoden zusammengesetzt werden können.
Ingrid Walter

5. Darstellungsformen für Objekt- und Ablaufbereich

Zusammenfassung
Für die Darstellung von Wissen über einen Diskursbereich sind Beschreibungsmittel notwendig, die die Modellierung des ausgewählten Diskursbereichs geeignet unterstützen. Als geeignet werden solche Beschreibungsmittel betrachtet, die die relevanten Eigenschaften der Diskurswelt einfach und präzise darzustellen erlauben. Derartige Probleme werden schon seit längerem im Datenbankbereich und im Bereich Wissensrepräsentation in der KI untersucht [Date 83, Frost 86]. Es ist also sicher sinnvoll, sich bei der Begriffsbildung an den Arbeiten in diesen Bereichen zu orientieren. Da sich die Begriffe in den jeweiligen Gebieten aus verschiedenen Zielsetzungen entwickelt haben, finden sich häufig uneinheitliche Verwendungen derselben Begriffe oder völlig unterschiedliche Bezeichnungen für sehr ähnliche Sachverhalte. Dieses Kapitel beginnt deshalb mit einer Klärung der Terminologie.
Ingrid Walter

6. Realisierung von EPEX-F

Zusammenfassung
Nachdem die Beschreibungsmittel der Darstellungsform für die Fakten festgelegt sind, geht es nun um ihre konkrete Umsetzung in geeignete Operatoren zur Verwaltung der Information. Die Datenverwaltung ist ein eigenständiger Problembereich vor allem wegen der Konsistenzbedingungen. Hier und im Rest dieses Kapitels bezieht sich Konsistenz stets auf die Gesetzmäßigkeiten von EPEX-F wie sie in Abschnitt 5.5 formuliert wurden, nicht etwa auf die Schema-Konsistenz im Sinne von Datenbanksystemen (siehe Kapitel 7). Es bleibt zu klären, wann die einzuhaltenden Bedingungen beim Füllen der Wissensbasis jeweils überprüft werden und wann konsistente Zustände garantiert sind. Dabei ist zu berücksichtigen, daß in einem System mit der in Kapitel 4 entworfenen Struktur unterschiedliche Phasen der Bearbeitung auftreten, die sich in unterschiedlichen Operatorenmengen niederschlagen.
Ingrid Walter

7. Abbildung von EPEX-F auf ein Standarddatenbankmodell

Zusammenfassung
Mit der Darstellungsform EPEX-F werden potentiell in einem Diskursbereich vorkommende Objekte und Abläufe modelliert. Die Gattungen und Ausprägungen von Objekt- und Ablauf bereich sind Fakten, aus denen man mit Hilfe von Regeln weitere Fakten herleiten kann. Alle Fakten sollen mit einem Datenbanksystem verwaltet werden. Wie dies geschehen kann, wird in diesem Kapitel untersucht.
Ingrid Walter

8. Darstellungsformen für den Regelbereich

Zusammenfassung
Die Grobstruktur von EPEX unterscheidet drei Bereiche: Objekt-, Ablauf- und Regelbereich. Objekt-und Ablauf bereich enthalten die Fakten, im Regelbereich wird beschrieben, wie weitere Fakten (hier Ablauf-Ausprägungen) aus Fakten abgeleitet werden können, die sich bereits im Objekt- und Ablaufbereich befinden. Ziel dieses Kapitels ist es nun, eine geeignete Darstellungsform für den Regelbereich zu entwickeln.
Ingrid Walter

9. Realisierung von EPEX-R

Zusammenfassung
Nachdem die Beschreibungsmittel der Darstellungsform für die Regeln festgelegt sind, geht es nun um ihre konkrete Umsetzung in geeignete Operatoren zur Definition und Verwaltung von Regeln. Die Operatoren werden in der Regel-Definitions-Sprache (RDS) zusammengefaßt, englisch rule definition language (RDL).
Ingrid Walter

10. Ein Prototyp

Zusammenfassung
In den letzten Kapiteln ist das EPEX-System mit seinen verschiedenen Bereichen vorgestellt worden. In diesem Kapitel wird nun auf die Realisierung der verschiedenen Komponenten und auf ein Modellierungsbeispiel eingegangen.
Ingrid Walter

11. Zusammenfassung und Ausblicke

Zusammenfassung
In dieser Arbeit ist ein System EPEX entwickelt worden, das den Inhalt von Bildfolgen in Form von Abläufen beschreibt. Die komplexesten Abläufe, die mit EPEX aus den Bilddaten extrahiert werden können, sind Episoden. Was darunter im Zusammenhang mit Bildfolgendeutung genau zu verstehen ist, wurde zu Beginn in einer ausführlichen Diskussion geklärt.
Ingrid Walter

Backmatter

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