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Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Effizienz der Seitenkanal-Kryptanalyse. In Teil II dieser Arbeit demonstrieren wir, wie die Laufzeit der wichtigsten Analysewerkzeuge mit Hilfe der CUDA Plattform erheblich gesteigert werden kann. Zweitens untersuchen wir neue Ansätze der profilierenden Seitenkanal-Kryptanalyse. Der Forschungszweig des maschinellen Lernens kann für deutliche Verbesserungen adaptiert werden, wurde jedoch wenig dahingehend untersucht. In Teil III dieser Arbeit präsentieren wir zwei neue Methoden, die einige Gemeinsamkeiten jedoch auch einige Unterschiede aufbieten, sodass sich Prüfergebnisse in einem vollständigeren Bild zeigen lassen. Darüber hinaus schlagen wir in Teil IV eine Seitenkanalanwendung zum Schutz geistigen Eigentums (IP) vor. In Teil V beschäftigen wir uns tiefergehend mit praktischer Seitenkanal-Kryptanalyse, indem wir Attacken auf einen Sicherheitsmikrokontroller durchführen, der Anwendung in einer, in Deutschland weit verbreiteten, EC Karte findet.
As robots are becoming ubiquitous and more capable, the need for introducing solid robot software development methods is pressing to increase robots' task spectrum. This thesis is concerned with improving software engineering of robot perception systems. The presented research employs a model-based approach to provide the means to represent knowledge about robotics software. The thesis is divided into three parts, namely research on the specification, deployment and adaptation of robot perception systems.
In dieser Arbeit werden neuartige methodische Erweiterungen der Lattice-Boltzmann-Methode (LBM) entwickelt, die effizientere Simulationen inkompressibler Wirbelströmungen ermöglichen. Diese Erweiterungen beheben zwei Hauptprobleme der Standard-LBM: ihre Instabilität in unteraufgelösten turbulenten Simulationen und ihre Beschränkung auf reguläre Rechengitter. Dazu wird zunächst eine Pseudo-Entropische Stabilisierung (PES) entwickelt. Diese kombiniert Ansätze der Multiple-Relaxation-Time (MRT)-Modelle und der Entropischen LBM zu einem expliziten, lokalen und flexiblen Stabilisierungsoperator. Diese Modifikation des Kollisionsschritts erlaubt selbst auf stark unteraufgelösten Gittern stabile und qualitativ korrekte Simulationen. Zur Erweiterung der LBM auf irreguläre Rechengitter wird zunächst eine moderne Discontinuous-Galerkin-LBM untersucht und um stabilere Zeitintegratoren ergänzt. Diese Studie demonstriert die drastischen Schwächen existierender LBMAnsätze auf irregulären Gittern. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen gelingt die Formulierung einer neuartigen Semi-Lagrangeschen LBM (SLLBM). Diese ermöglicht in einzigartigerWeise sowohl die Verwendung irregulärer Gitter und großer Zeitschritte als auch eine hohe räumliche Konvergenzordnung. Anhand von Beispielsimulationen wird demonstriert, wieso dieser Ansatz anderen aktuellen Off-Lattice-Boltzmann-Methoden (OLBMs) in Effizienz und Genauigkeit überlegen ist. Weitere neuartige Aspekte dieser Arbeit sind die Entwicklung eines modularen Off-Lattice-Boltzmann-Codes und die Erweiterung der LBM um implizite Mehrschrittverfahren, mit denen eine Erhöhung der zeitlichen Konvergenzordnung gelingt.
Funktionseinschränkungen nach erworbener Hirnschädigung können die Mobilität der Betroffenen beeinträchtigen und zu gravierenden Änderungen des Lebensstils bis hin zur Inaktivität führen. Es ist davon auszugehen, dass ein inaktiver Lebensstil den Gesundheitszustand weiter verschlechtert und sich für die Betroffenen daraus ein erhöhtes Risiko für weitere chronische Erkrankungen ergibt. Bisherige Studienergebnisse beschreiben weder das Aktivitätsverhalten von Menschen mit erworbener Hirnschädigung noch wurden geeignete Interventionen zur nachhaltigen Steigerung der körperlichen Aktivität (KA) entwickelt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es ein umfassendes Abbild des Aktivitätsverhaltens im Alltag von Menschen mit erworbener Hirnschädigung zu erstellen sowie die Machbarkeit und die Auswirkungen einer Bewegungsintervention auf das Aktivitätsverhalten und die Lebensqualität zu untersuchen.
The knowledge of Software Features (SFs) is vital for software developers and requirements specialists during all software engineering phases: to understand and derive software requirements, to plan and prioritize implementation tasks, to update documentation, or to test whether the final product correctly implements the requested SF. In most software projects, SFs are managed in conjunction with other information such as bug reports, programming tasks, or refactoring tasks with the aid of Issue Tracking Systems (ITSs). Hence ITSs contains a variety of information that is only partly related to SFs. In practice, however, the usage of ITSs to store SFs comes with two major problems: (1) ITSs are neither designed nor used as documentation systems. Therefore, the data inside an ITS is often uncategorized and SF descriptions are concealed in rather lengthy. (2) Although an SF is often requested in a single sentence, related information can be scattered among many issues. E.g. implementation tasks related to an SF are often reported in additional issues. Hence, the detection of SFs in ITSs is complicated: a manual search for the SFs implies reading, understanding and exploiting the Natural Language (NL) in many issues in detail. This is cumbersome and labor intensive, especially if related information is spread over more than one issue. This thesis investigates whether SF detection can be supported automatically. First the problem is analyzed: (i) An empirical study shows that requests for important SFs reside in ITSs, making ITSs a good tar- get for SF detection. (ii) A second study identifies characteristics of the information and related NL in issues. These characteristics repre- sent opportunities as well as challenges for the automatic detection of SFs. Based on these problem studies, the Issue Tracking Software Feature Detection Method (ITSoFD), is proposed. The method has two main components and includes an approach to preprocess issues. Both components address one of the problems associated with storing SFs in ITSs. ITSoFD is validated in three solution studies: (I) An empirical study researches how NL that describes SFs can be detected with techniques from Natural Language Processing (NLP) and Machine Learning. Issues are parsed and different characteristics of the issue and its NL are extracted. These characteristics are used to clas- sify the issue’s content and identify SF description candidates, thereby approaching problem (1). (II) An empirical study researches how issues that carry information potentially related to an SF can be detected with techniques from NLP and Information Retrieval. Characteristics of the issue’s NL are utilized to create a traceability network vii of related issues, thereby approaching problem (2). (III) An empirical study researches how NL data in issues can be preprocessed using heuristics and hierarchical clustering. Code, stack traces, and other technical information is separated from NL. Heuristics are used to identify candidates for technical information and clustering improves the heuristic’s results. The technique can be applied to support components, I. and II.
The detection of human skin in images is a very desirable feature for applications such as biometric face recognition, which is becoming more frequently used for, e.g., automated border or access control. However, distinguishing real skin from other materials based on imagery captured in the visual spectrum alone and in spite of varying skin types and lighting conditions can be dicult and unreliable. Therefore, spoofing attacks with facial disguises or masks are still a serious problem for state of the art face recognition algorithms. This dissertation presents a novel approach for reliable skin detection based on spectral remission properties in the short-wave infrared (SWIR) spectrum and proposes a cross-modal method that enhances existing solutions for face verification to ensure the authenticity of a face even in the presence of partial disguises or masks. Furthermore, it presents a reference design and the necessary building blocks for an active multispectral camera system that implements this approach, as well as an in-depth evaluation. The system acquires four-band multispectral images within T = 50ms. Using a machine-learning-based classifier, it achieves unprecedented skin detection accuracy, even in the presence of skin-like materials used for spoofing attacks. Paired with a commercial face recognition software, the system successfully rejected all evaluated attempts to counterfeit a foreign face.