In der vorliegenden Arbeit werden neuartige Konzepte für die Modellierung und Repräsentation von Bild- und anderen Sensordatenfolgen sowie von Funktionen, die diese Datenfolgen verarbeiten, vorgestellt und mit objektorientierten Methoden realisiert. Es werden Mechanismen entwickelt, mit denen sich Funktionen und Datenfolgen zu Sensordatenmodulen zusammenfassen lassen, die flexibel ansteuerbar sind und als logische Sensoren transparent in komplexe Echtzeitprogrammsysteme eingebunden werden können. Das Ziel ist die Bereitstellung eines Softwaresystems, das die Entwicklung und Implementierung von effizienten und frei skalierbaren Programmkomponenten und Applikationen für die Echtzeit-Bildfolgenanalyse und verteilte Sensordatenauswertung auf Standardsystemen unterstützt. Eine wesentliche Grundlage dieser Arbeit ist die konsequente explizite Modellierung von zeitlichen Zusammenhängen, sowohl bei der sensorbasierten Datenerfassung und der Modellierung des äußeren Prozesses, als auch bei der Beschreibung der Datenverarbeitungsprozesse. Ersteres erlaubt die Einordnung der Daten in das Geschehen der realen Welt und die Modellierung der Szenendynamik, letzteres gestattet die Analyse von Ressourcenverbrauch und Performanz der Datenverarbeitungsprozesse. Datenfolgen werden als eigenständige Sequenzobjekte modelliert, welche die kontinuierlich über die Zeit anfallenden Werte einer bestimmten Größe - Bilder, aber auch beliebige andere Sensordaten oder die daraus abgeleiteten Merkmale - zusammenfassen und gemeinsam mit dem jeweiligen Verarbeitungskontext verwalten. Darüber hinaus modelliert die Sequenzklasse allgemeine, vom konkreten Datentyp unabhängige Eigenschaften und Methoden von Datenfolgen, wie die Dateninitialisierung, den Zugriff auf aktuelle und alte Sequenzwerte, Mechanismen für die Datenaktualisierung und die Verwaltung von temporalen Merkmalen der Daten. Die Einbindung der aus Entwurfssicht relevanten Funktionalitäten für die kontinuierliche Bereitstellung, Verarbeitung oder Auswertung dynamischer Datenfolgen erfolgt mit Hilfe von Funktoren. Diese kapseln konkrete Operatoren oder Sensoren einschließlich deren Parameter. Darüber hinaus modellieren sie allgemeine, verfahrensunabhängige Funktionsmerkmale, wie die Beziehungen zu den Ein- und Ausgangsdaten, Methoden für eine Analyse des Zeitverhaltens und Mechanismen für eine zyklische Operatorsteuerung. Dies erleichtert den Austausch von Verfahren einschließlich ihres gesamten Kontexts. Die Datenflußbeschreibung eines Sensordatenmoduls kann mit Hilfe von Datensequenzen und Funktoren direkt in ein Softwaresystem übertragen werden, ohne daß der Kontrollfluß vom Entwickler explizit sequentialisiert werden muß. Die Steuerung erfolgt daten- oder anfragegetrieben und kann durch Softwareagenten überwacht werden. Die in dieser Arbeit entwickelten Spezifikationsmechanismen erlauben es, Programmsteuerung und Parallelisierungsgrad sowohl bei der Programmentwicklung als auch im laufenden System flexibel an unterschiedliche Randbedingungen anzupassen. Die vorgestellten Konzepte wurden prototypisch als C++-Klassenbibliothek umgesetzt. In ihr werden die zentralen Klassen für die Repräsentation von Datensequenzen, Funktoren und Agenten sowie von Zeit zur Verfügung gestellt. Basierend auf diese Bibliothek wurde die Software für ein verteiltes, fußballspielendes Robotersystem - die AGILO-RoboCuppers - entwickelt und implementiert. Es wurde im RoboCup-Projekt getestet und bei verschiedenen internationalen Wettbewerben mit Erfolg eingesetzt.     «

In der vorliegenden Arbeit werden neuartige Konzepte für die Modellierung und Repräsentation von Bild- und anderen Sensordatenfolgen sowie von Funktionen, die diese Datenfolgen verarbeiten, vorgestellt und mit objektorientierten Methoden realisiert. Es werden Mechanismen entwickelt, mit denen sich Funktionen und Datenfolgen zu Sensordatenmodulen zusammenfassen lassen, die flexibel ansteuerbar sind und als logische Sensoren transparent in komplexe Echtzeitprogrammsysteme eingebunden werden können...     »

This work describes new concepts for the object-oriented modeling and representation of time-varying image and sensor data sequences as well as the functions which process these data sequences. Different frameworks for developing sensor data modules from function and data objects are presented. These allow to develop, configure and control these modules easily and to integrate them into complex real-time program systems transparently as logical sensors. The aim of this work is to provide a software system which supports the design and implementation process of efficient and scalable program components and applications for real-time processing of image sequences and distributed sensor data analysis on standard computer systems. One of the fundamentals of this work is a consistent, explicit modeling of time. This concerns the sensor based data capturing and modeling of the outer process as well as the description of the data processing system itself. The first aspect allows to relate the data to the course of events in the real world and to model the dynamic aspects of the scene, the latter provides mechanisms for analysing the performance of the data processing methods. Data sequences are modelled as autonomous objects ('Sequence') collecting the individual measurements of a specific scene state like images or other sensor data, and the features derived from these. In addition, they represent general properties and methods, which are common for all kinds of data sequences, such as data initialization, access to current and old values, access to their temporal properties, and methods for updating the data sequence or interpolating values. Sensors and operators are modelled as 'Functor' objects, which on an abstract level provide the functionality for continuously capturing, transforming, or analysing the dynamic data sequences. They encapsulate concrete sensor integrations and operator sequences including their static parameters. In addition, they represent general, application independent operator properties, e.g., connections to the input and output data sequences, attributes and methods for analysing the time consumption, or a general interface for the cyclic operator execution. With the help of these Sequence and Functor objects the data flow representation of a sensor data module is easy to implement without the need for an explicit program control specificaton. Instead, the program components are locally executed by new input data or by access to the output data. That behavior can be modified according to topical requirements. It can be controlled by software agents. So, it is easy to adapt the program control and the level of concurrency. The presented concepts were prototyped as C++ class library, which provides a framework for the representation of data Sequences, Functors, software agents, and temporal expressions. Based on this library an extensive distributed robotic application - a team of soccer playing robots - was developed and succesfully employed and tested at different international RoboCup competitions.     «

This work describes new concepts for the object-oriented modeling and representation of time-varying image and sensor data sequences as well as the functions which process these data sequences. Different frameworks for developing sensor data modules from function and data objects are presented. These allow to develop, configure and control these modules easily and to integrate them into complex real-time program systems transparently as logical sensors. The aim of this work is to provide a softw...     »