iPattern

Hochschule Niederrhein. Dein Weg.

iPattern - Institut für Mustererkennung

Fragestellungen der Mustererkennung treten in der Praxis häufig auf, z.B. bei der Werkstoffprüfung, der medizinischen Diagnose, der Auswertung von Video- und Audiodaten, oder der Informationsgewinnung aus großen Datenbeständen. Der Institutsname iPattern ist abgeleitet von der englischen Bezeichnung "Pattern Recognition" für Mustererkennung.

Wir verstehen uns als Partner von Industrie und Wirtschaft, der Sie bei Problemen im Bereich der Mustererkennung berät und dafür Lösungen entwickelt. Dies kann sowohl in Form direkter Auftragsforschung als auch im Rahmen öffentlich geförderter Projekte erfolgen. Darüber hinaus entwicklen und untersuchen wir auch selbstgewählte Fragestellungen der Mustererkennung und veröffentlichen die Ergebnisse als wissenschaftliche Berichte und/oder als Open-Source Software.

Leiter/in des Instituts

Digitale Signalverarbeitung und Mustererkennung

iPattern auf der OR'19 in Dresden

Auf der OR in Dresden haben Prof. Goebbels und der Student Timo Pfeiffer ein Optimierungsverfahren zur Bildung von Arbeitsgruppen vorgestellt.

iPattern auf der ICCS 2019 in Faro

Der Doktorand Tobias Bolten hat auf der 19. International Conference on Computational Science ein aktuelles Ergebnis aus dem Forschungsprojekt 'plsm'...

iPattern auf der ISPRS 2019 in Enschede

Auf der ISPRS Geospatial Week 2019-Konferenz haben der Doktorand M.Sc. Simon Hensel und Prof. Steffen Goebbels aktuelle Arbeiten vorgestellt.

Auswertung von Ultraschall-Muskelaufnahmen

Zur Unterstützung der Auswertung mittels künstlicher Intelligenz von Muskelaufnahmen hat das iPattern-Team einen Algorithmus für die DSH Köln und die...

Im Institut für Mustererkennung erforschen und entwickeln wir Verfahren, mit denen ein Computer wie ein Mensch Informationen wahrnehmen kann. Je nach Art der untersuchten Daten ergeben sich unterschiedliche Anwendungsbereiche:

  • Audiosignalverarbeitung: Erkennen von Sprache und Sprechern
  • Bildanalyse: Erkennen von Objekten in Bildern
  • Suchen und Vorhersagen: Informationsgewinnung aus großen Datenbeständen
  • 3D-Modellierung: Generierung von Modellen durch Kombination von Datenquellen

Für jeden dieser Anwendungsbereiche haben wir Experten in unserem Team, die Sie bei einem konkreten Problem beraten und eine Lösung entwickeln können.

Audiosignalverarbeitung

In diesem Bereich beschäftigen wir uns mit Verfahren zur Reduktion von Störgeräuschen, sowie zur Erkennung des Inhalts und des Sprechers aus einem gestörten Sprachsignal. Diese Verfahren zur automatischen Spracherkennung setzen wir zum Aufbau konkreter Anwendungen ein, z.B. zur Vereinfachung der Bedienung von Automaten oder zur Abfrage von Informationen mit Hilfe eines Sprachdialogsystems.

Experte:

Digitale Signalverarbeitung und Mustererkennung

Bildanalyse

In diesem Bereich beschäftigen wir uns mit Verfahren zur Bildverbesserung, zur Bildklassifikation, zur medizinischen Bildverarbeitung, sowie zur Personenverfolgung in Videodaten. Darüberhinaus wird in unserem Institut die OpenSource Software "Gamera" entwickelt, mit der automatische Dokumenterkennungssysteme erstellt werden können.

Experten:

Informatik, Graphische Datenverarbeitung
Mathematik und Informatik

Suchen & Vorhersagen

In diesem Bereich befassen wir uns mit Verfahren des Information Retrieval und Data Mining zum Auffinden relevanter Informationen in großen, ggf. auch unstrukturierten Datenbeständen. Dazu gehört auch die Abschätzung zukünftigen Verhaltens (Prediction) aufgrund gesammelter Daten aus der Vergangenheit. Diese Verfahren setzen wir z.B. in speziellen Web-Anwendungen, in Recommender-Systemen, oder in Systemen zur Entscheidungsunterstützung ein.

Experten:

Informatik Bibliotheksbeauftragter
Mathematik und Informatik

3D-Modellierung

In diesem Bereich rekonstruieren wir realistische Modelle aus Geodaten. Grundlage sind beispielsweise Luftbilder oder Punktwolken, die mittels Laserscannern oder photogrammetrischen Verfahren gewonnen werden. Am Institut wird eine Software entwickelt, die aus diesen Daten automatisch virtuelle 3D-Stadtmodelle für Kataster- und Simulationszwecke berechnet.

Experten:

Mathematik und Informatik
Informatik, Graphische Datenverarbeitung

Öffentlich geförderte Projekte

Auftragsforschung und -entwicklung

Freie Forschungsprojekte

Peer Reviewed

seit 2018

S. Goebbels, R. Pohle-Fröhlich: Techniques for improved CityGML models. Graphical Models Journal 106, pp. 101044:1-11, 2019

S. Goebbels, R. Pohle-Fröhlich: Beautification of City Models based on Mixed Integer Linear Programming. Proceedings Operations Research 2018, pp. 119-125, 2019

S. Goebbels: Convergence Rates for Fourier Partial Sums of Polygons and Periodic Splines. Journal of Fourier Analysis and Applications 25(4), pp. 1902-1920, 2019

T. Bolten, R. Pohle-Fröhlich, K. D. Tönnies: Application of Hierarchical Clustering for Object Tracking with a Dynamic Vision Sensor. International Conference on Computational Science (ICCS), pp. 164-176, 2019

S. Goebbels, R. Pohle-Fröhlich, P. Pricken: Iterative Closest Point Algorithm for Accurate Registration of Coarsely Registered Point Clouds with CityGML models, ISPRS Ann. Photogramm. Remote Sens. and Spatial Inf. Sci., Volume IV-2/W5, pp. 201-208, 2019

S. Hensel, S. Goebbels, M. Kada: Facade Reconstruction for Textured LoD2 CityGML models based on Deep Learning and Mixed Integer Linear Programming, ISPRS Ann. Photogramm. Remote Sens. and Spatial Inf. Sci., Volume IV-2/W5, pp. 37-44, 2019

R. Pohle-Fröhlich, A. Bohm, P. Ueberholz, M. Korb, S. Goebbels: Roof Segmentation based on Deep Neural Networks. International Conference on Computer Vision Theory and Applications (VISAPP), pp. 326-333, 2019

C. Dalitz, J. Wilberg, L. Aymans: TriplClust: An Algorithm for Curve Detection in 3D Point Clouds. Image Processing On Line 9, pp. 26-46, 2019

C. Dalitz, Y. Ayyad, J. Wilberg, L. Aymans, D. Bazin, W. Mittig: Automatic trajectory recognition in Active Target Time Projection Chambers data by means of hierarchical clustering. Computer Physics Communications 235, pp. 159-168, 2019

C. Neumann, K. Tönnies, R. Pohle-Fröhlich: AngioUnet - A Convolutional Neural Network for Vessel Segmentation in Cerebral DSA Series. International Conference on Computer Vision Theory and Applications (VISAPP), pp. 331-338, 2018

S. Goebbels, R. Pohle-Fröhlich: Line-based Registration of Photogrammetric Point Clouds with 3D City Models by Means of Mixed Integer Linear Programming. International Conference on Computer Vision Theory and Applications (VISAPP), pp. 299-306, 2018

S. Goebbels, R. Pohle-Fröhlich, P. Kant: A Linear Program for Matching Photogrammetric Point Clouds with CityGML Building Models. Proceedings Operations Research 2017, pp. 129-134, 2018

2014 - 2017

H.G. Hirsch, M. Gref: On the influence of modifying magnitude and phase spectrum to enhance noisy speech signals. Proc. Interspeech 2017, pp. 1978-1982, 2017

C. Dalitz, T. Schramke, M. Jeltsch: Iterative Hough Transform for Line Detection in 3D Point Clouds. Image Processing On Line 7, pp. 184-196, 2017

S. Goebbels, R. Pohle-Fröhlich: Quality enhancement techniques for building models derived from sparse point clouds. International Conference on Computer Graphics Theory and Applications (GRAPP), pp. 93-104, 2017

S.J. Goebbels, R. Pohle-Fröhlich, J. Rethmann: Planarization of CityGML models using a linear programm. Proceedings Operations Research 2016 (OR2016), pp. 591-597, 2017

S.J. Goebbels, F. Gurski, J. Rethmann, E. Yilmaz: Change-Making Problems revisited: A Parameterized Point of View. Journal of Combinatorial Optimization 34(4), pp. 1218-1236, 2017

C. Dalitz, K.E. Bednarek: Sentiment Lexica from Paired Comparisons. International Conference on Data Mining Workshops (ICDMW), pp. 924-930, 2016

S. Goebbels, R. Pohle-Fröhlich: Roof Reconstruction from Airborne Laser Scanning Data Based on Image Processing Methods. ISPRS Ann. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., III-3, pp. 407-414, 2016

M. Jeltsch, C. Dalitz, R. Pohle-Fröhlich: Hough Parameter Space Regularisation for Line Detection in 3D . International Conference on Computer Vision Theory and Applications (VISAPP), pp. 345-352, 2016

B. Ganse, J. Zange, T. Weber, R. Pohle-Fröhlich, B. W. Johannes, M. Hackenbroch, J.Rittweger, P. Eysel, T. Koy: Target Marker: Muscular forces affect the glycosaminoglycan content of joint cartilage. Acta Orthopaedica 86(3), pp. 388-392, 2015

C. Dalitz, R. Pohle-Fröhlich, T. Michalk: Point Spread Functions and Deconvolution of Ultrasonic Images. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 62, no. 3, pp. 531-544, 2015

S. Goebbels, R. Pohle-Fröhlich: Context-Sensitive Filtering of Terrain Data based on Multi Scale Analysis. International Conference on Computer Graphics Theory and Applications (GRAPP), pp. 106-113, 2015

C. Dalitz, R. Pohle-Fröhlich, F. Schmitt, M. Jeltsch: The Gradient Product Transform for Symmetry Detection and Blood Vessel Extraction. International Conference on Computer Vision Theory and Applications (VISAPP), pp. 177-184, 2015

T. Koy, J. Zange, J. Rittweger, R. Pohle-Fröhlich, M. Hackenbroch, P. Eysel, B. Ganse: Assessment of Lumbar Intervertebral Disc Glycosaminoglycan Content by Gadolinium-Enhanced MRI before and after 21-Days of Head-Down-Tilt Bedrest. PLoS ONE 9(11): e112104, 2014

H.-G. Hirsch, F. Kremer: Recognition of Noisy Speech by Starting the Likelihood Calculation at Voiced Segments, 11. ITG Fachtagung Sprachkommunikation, Erlangen, 2014

H.G. Hirsch: Extraction of robust features by combining noise reduction and FDLP for the recognition of noisy speech signals in hands-free mode, The REVERB Workshop (held in conjunction with ICASSP 2014 and HSCMA 2014), Florenz, 2014, Paper, Poster

B. Robertson, C. Dalitz, F. Schmitt: Automated Page Layout Simplification of Patrologia Graeca. First International Conference on Digital Access to Textual Cultural Heritage (DATeCH), pp. 167-172, 2014

R. Pohle-Fröhlich, D. Stalder: 3D-Symmetrietransformation zur Gefäßsegmentierung in MRT-TOF-Daten. Bildverarbeitung für die Medizin 2014, Informatik aktuell, pp. 144-149, Springer-Verlag, 2014

2010 - 2013

H.-G. Hirsch, A. Kitzig, F. Kremer: Detektion stimmhafter Sprachabschnitte zur robusten Spracherkennung, 43. Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik (GI), pp. 2902-2916, Koblenz, 2013

H.-G. Hirsch: Pitch synchronous spectral analysis for a pitch dependet recognition of voiced phonems - PISAR, 14th Annual Conference of the Interantional Speech Communication Association, F-Lyon, 2013

C. Dalitz, C. Brandt, S. Goebbels, D. Kolanus: Fourier Descriptors for Broken Shapes. EURASIP Journal on Advances in Signal Processing 2013:161, 2013

C. Dalitz, R. Pohle-Fröhlich, T. Bolten: Detection of Symmetry Points in Images. International Conference on Computer Vision Theory and Applications (VISAPP), pp. 577-585, 2013

R. Pohle-Fröhlich, C. Brandt, T. Koy: Segmentierung der lumbalen Bandscheiben in MRT-Bilddaten. Bildverarbeitung für die Medizin 2013, Informatik aktuell, pp. 63-68, Springer-Verlag, 2013

C. Dalitz, T. Bolten, O. Christen: Color Visualization of 2D Segmentations. International Conference on Information Visualization Theory and Applications (IVAPP), pp. 567-572, 2013

S. Goebbels: On the sharpness of an error bound for a Galerkin method to solve parabolic differential equations. J. Math. Anal. Appl., 2013

S. Goebbels: A sharp error estimate for numerical Fourier transform of band-limited functions based on windowed samples. Z. Anal. Anwendungen 32, pp. 371-387, 2013

S. Goebbels: A sharp error bound in terms of an averaged modulus of smoothness for Fourier Lagrange coefficients.Publikationen Results Math. 63, pp. 311-327, 2013

H.G. Hirsch, A. Ringl, A. Kitzig: Combining Different Recognition Schemes by Analyzing the Noise Condition, 10. ITG Fachtagung Sprachkommunikation, Braunschweig, 2012

H.G. Hirsch, S. Ganapathy, H. Hermansky: Comparison of Different Approaches for Speech Recognition in Hands-free Mode, 10. ITG Fachtagung Sprachkommunikation, Braunschweig, 2012

H.G. Hirsch, A. Kitzig: Robust Speech Recognition by Combining a Robust Feature Extraction with an Adaptation of HMMs. 9. ITG Fachtagung Sprachkommunikation, 2010

H.G. Hirsch, A. Kitzig, K. Linhard: Simulation of the Hands-free Speech Input to Speech Recognition Systems by Measuring the Room Impulse Responses. 9. ITG Fachtagung Sprachkommunikation, 2010

vor 2010

C. Dalitz, C. Pranzas: German Lute Tablature Recognition. International Conference on Document Analysis and Recognition (ICDAR), pp. 371-375, 2009.

H.G. Hirsch, A. Kitzig: Improving the Robustness with Multiple Sets of HMMs. 10th Annual Conference of the International Speech Communication Association (Interspeech'09), pp. 564-567, 2009

H.G. Hirsch, H. Finster: A New Approach for the Adaptation of HMMs to Reverberation and Background Noise. Speech Communication, vol. 50, no. 3, pp. 244-263, 2008.

H.G. Hirsch, A. Kitzig: Visualisierung der in einem HMM enthaltenen spektralen Merkmale. 9. ITG Fachtagung Sprachkommunikation, 2008

H.G. Hirsch, P. Pogscheba: Verbesserung der Spracherkennung bei Freisprechen durch die Kombination einer robusten Merkmalsextraktion und einer Adaption der Referenzmuster. ITG Fachtagung Sprachkommunikation, 2008

C. Dalitz, M. Droettboom, B. Pranzas, I. Fujinaga: A Comparative Study of Staff Removal Algorithms. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 30, no. 5, pp. 753-766, 2008.

C. Dalitz, G.K. Michalakis, C. Pranzas: Optical Recognition of Psaltic Byzantine Chant Notation. International Journal of Document Analysis and Recognition, vol. 11, no. 3, pp. 143-158, 2008.

H.G. Hirsch, H. Finster: The Simulation of Realistic Acoustic Input Scenarios for Speech Recognition Systems. European Conference on Speech Communication and Technology (Interspeech'05), pp. 2697-2700, 2005

S.J. Goebbels: On the Riemann integrability of the n-th local modulus of continuity. Functiones et Approximatio 34, pp. 7-17, 2005

C. Dalitz und T. Karsten: Using the Gamera Framework for Building a Lute Tablature Recognition System. International Conference on Music Information Retrieval (ISMIR), pp. 478-481, 2005.

Weitere Veröffentlichungen

seit 2015

C. Dalitz, J. Wilberg, K.E. Bednarek: Paired Comparison Sentiment Scores. Technischer Bericht Nr. 2017-03, Hochschule Niederrhein, Fachbereich Elektrotechnik und Informatik (2017)

S. Goebbels, S. Ritter: Mathematik verstehen und anwenden. Spektrum, Heidelberg, dritte Auflage, Springer Spektrum, Heidelberg, 2018

C. Dalitz: Konstruktionsmethoden für Konfidenzintervalle. Technischer Bericht Nr. 2017-01, Hochschule Niederrhein, Fachbereich Elektrotechnik und Informatik (2017)
Gibt's auch auf Englisch: Construction of Confidence Intervals

C. Dalitz: Estimating Wealth Distribution: Top Tail and Inequality. Technischer Bericht Nr. 2016-01, Hochschule Niederrhein, Fachbereich Elektrotechnik und Informatik (2016)

S. Goebbels: An Inequality for Negative Norms with Application to Errors of Finite Element Methods. Technischer Bericht Nr. 2015-02, Hochschule Niederrhein, Fachbereich Elektrotechnik und Informatik (2015)

H.G. Hirsch, F. Schmitt: "Diskriminanzanalyse zur differenzierenden Erkennung leicht verwechselbarer Klassen", 41. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Akustik (DAGA), Nürnberg (2015)

S. Goebbels, R. Pohle-Fröhlich: Automatische Erzeugung eines 3D-Stadtmodells von Krefeld aus verschiedenen Datenquellen. Technischer Bericht Nr. 2015-01, Hochschule Niederrhein, Fachbereich Elektrotechnik und Informatik (2015)

vor 2015

H.-G. Hirsch, F. Kremer: Robuste Spracherkennung ausgehend von stimmhaften Abschnitten mit hohem SNR, 40. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Akustik (DAGA), Oldenburg (2014)

H.-G. Hirsch: Gegenüberstellung von Ansätzen mit robuster Merkmalsextraktion und HMM-Adaptionstechniken, 40. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Akustik (DAGA), Oldenburg (2014)

S. Goebbels: Konstruktion einiger Fensterfunktionen für die Fourier-Transformation. Technischer Bericht Nr. 2014-03, Hochschule Niederrhein, Fachbereich Elektrotechnik und Informatik (2014)

S. Goebbels: Mathematik der Z-Transformation. Technischer Bericht Nr. 2014-02, Hochschule Niederrhein, Fachbereich Elektrotechnik und Informatik (2014)

C. Dalitz: Soft Thresholding for Visual Image Enhancement. Technischer Bericht Nr. 2014-01, Hochschule Niederrhein, Fachbereich Elektrotechnik und Informatik (2014)

S. Goebbels, J. Rethmann: Mathematik für Informatiker. Springer Vieweg, Heidelberg, 2014,

A. Kitzig, H.-G. Hirsch, F. Kremer: Detection of noisy speech as step towards a new robust recognition scheme, 39. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Akustik (DAGA), I-Meran (2013)

C. Dalitz, T. Crawford: From Facsimile to Content Based retrieval: the Electronic Corpus of Lute Music. Phoibos - Zeitschrift für Zupfmusik 2/2013, pp. 167-185, 2013.

S. Goebbels, S. Ritter: Mathematik verstehen und anwenden. Springer Spektrum, Heidelberg, 2011, 2013

C. Dalitz: Reject Options and Confidence Measures for kNN Classifiers. In C. Dalitz (Ed.): "Document Image Analysis with the Gamera Framework." Schriftenreihe des Fachbereichs Elektrotechnik und Informatik, Hochschule Niederrhein, vol. 8, pp. 16-38, Shaker Verlag, 2009.

C. Dalitz: Kd-Trees for Document Layout Analysis. In C. Dalitz (Ed.): "Document Image Analysis with the Gamera Framework." Schriftenreihe des Fachbereichs Elektrotechnik und Informatik, Hochschule Niederrhein, vol. 8, pp. 39-52, Shaker Verlag, 2009.

C. Dalitz, R. Baston: Optical Character Recognition with the Gamera Framework. In C. Dalitz (Ed.): "Document Image Analysis with the Gamera Framework." Schriftenreihe des Fachbereichs Elektrotechnik und Informatik, Hochschule Niederrhein, vol. 8, pp. 53-65, Shaker Verlag, 2009.

H.G. Hirsch: Automatic Speech Recognition in Adverse Acoustic Conditions. In R. Martin, U. Heute, C. Antweiler (Ed.): "Advances in Digital Speech Transmission". John Wiley & Sons, pp. 461-496, 2008.

T. Lambertz, R. Pohle, I. Ernst, P.S. Lücking: Ermittlung der Korrelation zwischen den postradiogenen Veränderungen im MRT und den Dosiswerten des Bestrahlungsplans bei der extrakraniellen stereotaktischen Radiotherapie. Bildverarbeitung für die Medizin, München, pp. 358-362, 2007.

Audiosignalverarbeitung: H.G. Hirsch

Digitale Signalverarbeitung und Mustererkennung

Bildanalyse: R. Pohle-Fröhlich

Informatik, Graphische Datenverarbeitung

Statistische Verfahren: C. Dalitz

Mathematik und Informatik

Suchtechnologien: K. Weidenhaupt

Informatik Bibliotheksbeauftragter

Virtuelle 3D-Modelle: S. Goebbels

Mathematik und Informatik

Leiter

Digitale Signalverarbeitung und Mustererkennung