Master-/Praktikumsthema »Entwicklung von Algorithmen zur Schwingungsanalyse«

Die Fraunhofer-Gesellschaft (www.fraunhofer.de) betreibt in Deutschland derzeit 76 Institute und Forschungseinrichtungen und ist die weltweit führende Organisation für anwendungsorientierte Forschung. Rund 30 000 Mitarbeitende erarbeiten das jährliche Forschungsvolumen von 2,9 Milliarden Euro.

Das Fraunhofer ITWM ist eines von derzeit 76 Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. und kann damit auf die Kompetenzen eines starken Netzwerks zurückgreifen. Wir als Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM sehen unsere Aufgabe darin, Schlüsseltechnologien weiterzuentwickeln, innovative Anstöße zu geben und gemeinsam mit Industriepartnern praktisch umzusetzen. Dabei wollen wir nicht nur selbst die Brücke zwischen realer und virtueller Welt bauen, sondern auch Bindeglied zwischen der Hochschulmathematik und ihrer praktischen Umsetzung sein. Deshalb spielt die enge Anbindung an den Fachbereich Mathematik der RPTU Kaiserslautern-Landau eine besondere Rolle.

Die Abteilung »Bildverarbeitung« entwickelt mathematische Modelle und Bildanalysealgorithmen und setzt diese in industrietaugliche Software - vorwiegend für die Produktion - um. Die Anwendungsgebiete umfassen insbesondere anspruchsvolle Oberflächenprüfungen und Analyse von Mikrostrukturen. Wir entwickeln und vertreiben seit über 15 Jahren Software für die 2D und 3D-Bildanalyse und entwickeln sowohl neue Methoden als auch domänenspezifische Machine-Learning-Algorithmen.

Im Rahmen eines Vorhabens sollen Algorithmen zur Schwingungsanalyse für eine Embedded-Lösung basierend auf der ARM-Architektur implementiert werden. In der Abteilung Bildverarbeitung wird seit Jahren das Bildverarbeitungstool ToolIP entwickelt. ToolIPs Kern bildet eine Vielzahl mathematischer Bildverarbeitungsalgorithmen, die in C++ programmiert worden sind. Die Algorithmen stehen als Plugins zur Verfügung und können flexibel kombiniert werden. Seit kurzem ist ToolIP auch auf ARM-Architekturen verfügbar.

Algorithmen zur Schwingungsanalyse reagieren sensibel auf kleinste Änderungen in den Pixelwerten der Bilddaten und der Verschiebung von Kanten. Normalerweise würde eine Vorverarbeitung implementiert werden, welche kleine Schwankungen bzgl. Pixelwerten und Verschiebungen entfernt. In diesem Vorhaben sollen aber eben diese Schwankungen erkannt (Schwingungsschätzung) und verstärkt (Motion Amplification) werden.

Für die Schwingsungsschätzung aufgrund von Bilddaten werden in der Bildverarbeitung zwei große Algorithmenfamilien Optical Flow und Diffeomorphic metric mapping eingesetzt. Beide Vorgehensweisen haben Vor- und Nachtteile. Aktuell gehen wir davon aus, dass beide Verfahrensarten nötig sind, um eine stabile Schwingungsschätzung zu erhalten.

Aufgabe hier ist die Neuimplementierung dieser Algorithmen in ToolIP. Das Thema kann im Rahmen eines Praktikums oder Masterarbeit bearbeitet werden.

Ihre Aufgaben

• Implementierung von Diffeomorphic Metric Mapping und Optical Flow Algorithmen (als ToolIP-Plugin)

• Implementierung von Algorithmen zur Motion Aplification (als ToolIP-Plugin)

• Validierung und Tests der Algorithmen in ToolIP

Ihr Profil

• Interesse an der Bildverarbeitung

• Bachelor in Mathematik, Informatik oder Elektrotechnik (o.ä)

• grundlegende Programmierkenntnisse in C++

• Programmierkenntnisse in Python sind von Vorteil

Wir bieten Ihnen

• Vielseitige und spannende Projekte mit hohem Praxisbezug

• Ein offenes und kooperatives Arbeitsumfeld

• Gestaltungsspielraum bei der Umsetzung Ihrer Aufgaben und individuelle Entwicklung durch Weiterqualifizierung (u.a. Qualifizierungen, Fortbildungen, Schulungen und Messebesuche)

• Work-Life-Balance durch flexible Arbeitszeiten und Unterstützungsangebote zur Vereinbarkeit von Familie und Beruf. Hierfür wurden wir bereits mit dem Fraunhofer-Familienlogo ausgezeichnet!

  Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen - unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

  Die wöchentliche Arbeitszeit beträgt 39 Stunden. Die Stelle kann auch in Teilzeit besetzt werden. Die Vergütung richtet sich nach den Richtlinien des Bundes über Praktikantenvergütungen.

  Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.

Kontakt

Dipl.-Math. Mark Maasland

mark.maasland@itwm.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM

www.itwm.fraunhofer.de