Doctoral Thesis
Refine
Year of publication
- 2014 (78) (remove)
Document Type
- Doctoral Thesis (78) (remove)
Has Fulltext
- yes (78)
Keywords
- Activity recognition (2)
- Arylhydrocarbon-Rezeptor (2)
- Leber (2)
- Querkraft (2)
- Wearable computing (2)
- 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo-p-dioxin (1)
- 2,3,7,8-tetrachlordibenzo-p-dioxine (1)
- AFS (1)
- AFSfein (1)
- Abfluss (1)
- Adaptive Data Structure (1)
- AhR-Knockout Mäuse (1)
- AhR-VDR-Crosstalk (1)
- AhR-deficient mice (1)
- AhRR (1)
- Algorithm (1)
- Angebotspreise (1)
- Artefakt (1)
- Bauen im Bestand (1)
- Betonfestigkeit (1)
- Betonstahl (1)
- Biegetragfähigkeit (1)
- Boosting (1)
- C-Si-Kupplung (1)
- CYP1A1 (1)
- Calcitriol (1)
- Classification (1)
- Closure (1)
- Code Generation (1)
- Computer graphics (1)
- Cycle Accuracy (1)
- Cyp1a1 (1)
- Cyp1a1 Genexpression (1)
- Cyp24a1 Genexpression (1)
- DL-PCBs (1)
- Dach (1)
- Daseinsvorsorge (1)
- Data Analysis (1)
- Dataset (1)
- Debt Management (1)
- Definition (1)
- Dekonsolidierung (1)
- Dendritische Zellen (1)
- Dioxin (1)
- Direct Numerical Simulation (1)
- Discrete Event Simulation (DES) (1)
- ELISA (1)
- EROD (1)
- Eikonal equation (1)
- Endlicher Automat (1)
- Entscheidung (1)
- Entscheidungstheorie (1)
- Entscheidungsunterstützung (1)
- Erschließungsform (1)
- Erwarteter Nutzen (1)
- Evaluation (1)
- Faser (1)
- Faserorientierung (1)
- Feasibility study (1)
- Feature extraction (1)
- Feststoff (1)
- Feststoffe (1)
- Fluoreszenz (1)
- Formale Grammatik (1)
- Formale Sprache (1)
- Fußgängerverkehr (1)
- Grouping by similarity (1)
- Herkunftsfläche (1)
- Hohlkörper (1)
- Hohlkörperdecke (1)
- Hybridmaterialien (1)
- Hypergraph (1)
- IP-XACT (1)
- Ileostomy (1)
- Immobilienpreis (1)
- Immunoblot (1)
- Intensity estimation (1)
- Interactive decision support systems (1)
- Invariante (1)
- Inwertsetzung (1)
- Kellerautomat (1)
- Kieselgel (1)
- Klein- und Mittelstädte (1)
- Knowledge Management (1)
- Koinzidenz (1)
- Konstitutionsform (1)
- LIR-Tree (1)
- Leichtbeton (1)
- Lokales Durchstanzen (1)
- MCM-41 (1)
- Machine learning (1)
- Makrophagen (1)
- Metabolismus (1)
- Methyleugenol (1)
- Microarray (1)
- Mikrosomen (1)
- Minimal training (1)
- Mobile system (1)
- Most (1)
- Murine Knochenmarkzellen (1)
- Mustererkennung (1)
- Mykotoxine (1)
- Nahmobilität (1)
- Niederschlag (1)
- Niederschlagsabfluss (1)
- Niere (1)
- Noise control (1)
- Normalbeton (1)
- OCR (1)
- Ontologie (1)
- Optimierung (1)
- Organosilica (1)
- Organosiloxane (1)
- PCDD/Fs (1)
- PM63 (1)
- PMO (1)
- Partial Differential Equations (1)
- Pedestrian FLow (1)
- Perceptual grouping (1)
- Personalisation (1)
- Pervasive health (1)
- Phenothiazin (1)
- Phenothiazinderivate (1)
- Phenylpropanoide (1)
- Photolumineszenz (1)
- Physical activity monitoring (1)
- Planung (1)
- Portfolio Selection (1)
- Qualität (1)
- Quantifizierung (1)
- Quantilwertbestimmung (1)
- Querkrafttragfähigkeit (1)
- Recommender Systems (1)
- Response Priming (1)
- Revitalisierung (1)
- Rheologie (1)
- SBA-15 (1)
- Schwermetallbelastung (1)
- Self-splitting objects (1)
- Semantic Web (1)
- Semantic Wikis (1)
- Shared Resource Modeling (1)
- Simulation (1)
- Sol-Gel (1)
- Sol-Gel-Verfahren (1)
- Soziale Infrastruktur (1)
- Sozialraumanalyse (1)
- Spatial Econometrics (1)
- Speech recognition (1)
- Stadtplanung (1)
- Stahlbeton (1)
- Stahlbetonbau (1)
- Stahlverbundbau (1)
- Stahlverbundkonstruktion (1)
- Statistische Schlussweise (1)
- Stokes Equations (1)
- Sustainability (1)
- Suzuki-Kupplung (1)
- Suzuki-Miyaura-Reaktion (1)
- Symmetry (1)
- SystemC (1)
- TIPARP (1)
- Technik (1)
- Technikbegriff (1)
- Technikphilosophie (1)
- Temporal Decoupling (1)
- Tensorfeld (1)
- Tetrachlordibenzo-p-dioxin (1)
- Thermoplast (1)
- Thiophen (1)
- Topology visualization (1)
- Transaction Level Modeling (TLM) (1)
- Traubensortierung (1)
- Trennkanalisation (1)
- Ubiquitous system (1)
- Unobtrusive instrumentations (1)
- Unsicherheit (1)
- Urban Water Supply (1)
- Verbunddecken (1)
- Verbundtragfähigkeit (1)
- Verkehrsfläche (1)
- Vitamin-D (1)
- Vitamin-D-Rezeptor (1)
- Volume rendering (1)
- Water resources (1)
- Wein (1)
- Werkstoffprüfung (1)
- XMCD (1)
- Xerogel (1)
- Xerogele (1)
- Zytokine (1)
- aryl hydrocarbon receptor (1)
- aryl-hydrocarbon-receptor (1)
- bioavailability (1)
- charakteristische Werkstofffestigkeiten (1)
- cobalt (1)
- coffee (1)
- demografischer Wandel (1)
- dioxin-like compounds (1)
- fatigue (1)
- flow cytometry (1)
- gas phase (1)
- geographic information systems (1)
- geology (1)
- hypergraph (1)
- invariant (1)
- iron (1)
- kidney (1)
- liver (1)
- magnetism (1)
- mesoporöse Materialien (1)
- metal cluster (1)
- moment (1)
- nickel (1)
- optimization (1)
- orbit (1)
- peripheral blood mononuclear cells (1)
- periphere Region (1)
- philosophy of technology (1)
- point cloud (1)
- polycyclische Aromaten (1)
- polyphenol (1)
- rat liver cell systems (1)
- relative effect potencies (1)
- single molecule magnet (1)
- soziale Infrastruktur (1)
- spin (1)
- tensor (1)
- tensorfield (1)
- terrain rendering (1)
- tetrachlorodibenzo-p-dioxin (1)
- toxic equivalency factor (TEF) concept (1)
- vectorfield (1)
- virtual reality (1)
- whole genome microarray analysis (1)
- zementgebundene Feinkornsysteme (1)
- Ökonometrie (1)
Faculty / Organisational entity
- Kaiserslautern - Fachbereich Mathematik (15)
- Kaiserslautern - Fachbereich Informatik (14)
- Kaiserslautern - Fachbereich Chemie (12)
- Kaiserslautern - Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik (12)
- Kaiserslautern - Fachbereich Bauingenieurwesen (7)
- Kaiserslautern - Fachbereich Sozialwissenschaften (7)
- Kaiserslautern - Fachbereich Biologie (3)
- Kaiserslautern - Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik (3)
- Kaiserslautern - Fachbereich ARUBI (2)
- Kaiserslautern - Fachbereich Wirtschaftswissenschaften (2)
Three dimensional (3d) point data is used in industry for measurement and reverse engineering. Precise point data is usually acquired with triangulating laser scanners or high precision structured light scanners. Lower precision point data is acquired by real-time structured light devices or by stereo matching with multiple cameras. The basic principle of all these methods is the so-called triangulation of 3d coordinates from two dimensional (2d) camera images.
This dissertation contributes a method for multi-camera stereo matching that uses a system of four synchronized cameras. A GPU based stereo matching method is presented to achieve a high quality reconstruction at interactive frame rates. Good depth resolution is achieved by allowing large disparities between the images. A multi level approach on the GPU allows a fast processing of these large disparities. In reverse engineering, hand-held laser scanners are used for the scanning of complex shaped objects. The operator of the scanner can scan complex regions slower, multiple times, or from multiple angles to achieve a higher point density. Traditionally, computer aided design (CAD) geometry is reconstructed in a separate step after the scanning. Errors or missing parts in the scan prevent a successful reconstruction. The contribution of this dissertation is an on-line algorithm that allows the reconstruction during the scanning of an object. Scanned points are added to the reconstruction and improve it on-line. The operator can detect the areas in the scan where the reconstruction needs additional data.
First, the point data is thinned out using an octree based data structure. Local normals and principal curvatures are estimated for the reduced set of points. These local geometric values are used for segmentation using a region growing approach. Implicit quadrics are fitted to these segments. The canonical form of the quadrics provides the parameters of basic geometric primitives.
An improved approach uses so called accumulated means of local geometric properties to perform segmentation and primitive reconstruction in a single step. Local geometric values can be added and removed on-line to these means to get a stable estimate over a complete segment. By estimating the shape of the segment it is decided which local areas are added to a segment. An accumulated score estimates the probability for a segment to belong to a certain type of geometric primitive. A boundary around the segment is reconstructed using a growing algorithm that ensures that the boundary is closed and avoids self intersections.
In recent years the field of polymer tribology experienced a tremendous development
leading to an increased demand for highly sophisticated in-situ measurement methods.
Therefore, advanced measurement techniques were developed and established
in this study. Innovative approaches based on dynamic thermocouple, resistive electrical
conductivity, and confocal distance measurement methods were developed in
order to in-situ characterize both the temperature at sliding interfaces and real contact
area, and furthermore the thickness of transfer films. Although dynamic thermocouple
and real contact area measurement techniques were already used in similar
applications for metallic sliding pairs, comprehensive modifications were necessary to
meet the specific demands and characteristics of polymers and composites since
they have significantly different thermal conductivities and contact kinematics. By using
tribologically optimized PEEK compounds as reference a new measurement and
calculation model for the dynamic thermocouple method was set up. This method
allows the determination of hot spot temperatures for PEEK compounds, and it was
found that they can reach up to 1000 °C in case of short carbon fibers present in the
polymer. With regard to the non-isotropic characteristics of the polymer compound,
the contact situation between short carbon fibers and steel counterbody could be
successfully monitored by applying a resistive measurement method for the real contact
area determination. Temperature compensation approaches were investigated
for the transfer film layer thickness determination, resulting in in-situ measurements
with a resolution of ~0.1 μm. In addition to a successful implementation of the measurement
systems, failure mechanism processes were clarified for the PEEK compound
used. For the first time in polymer tribology the behavior of the most interesting
system parameters could be monitored simultaneously under increasing load
conditions. It showed an increasing friction coefficient, wear rate, transfer film layer
thickness, and specimen overall temperature when frictional energy exceeded the
thermal transport capabilities of the specimen. In contrast, the real contact area between
short carbon fibers and steel decreased due to the separation effect caused by
the transfer film layer. Since the sliding contact was more and more matrix dominated,
the hot spot temperatures on the fibers dropped, too. The results of this failure
mechanism investigation already demonstrate the opportunities which the new
measurement techniques provide for a deeper understanding of tribological processes,
enabling improvements in material composition and application design.
In the first part of this thesis we study algorithmic aspects of tropical intersection theory. We analyse how divisors and intersection products on tropical cycles can actually be computed using polyhedral geometry. The main focus is the study of moduli spaces, where the underlying combinatorics of the varieties involved allow a much more efficient way of computing certain tropical cycles. The algorithms discussed here have been implemented in an extension for polymake, a software for polyhedral computations.
In the second part we apply the algorithmic toolkit developed in the first part to the study of tropical double Hurwitz cycles. Hurwitz cycles are a higher-dimensional generalization of Hurwitz numbers, which count covers of \(\mathbb{P}^1\) by smooth curves of a given genus with a certain fixed ramification behaviour. Double Hurwitz numbers provide a strong connection between various mathematical disciplines, including algebraic geometry, representation theory and combinatorics. The tropical cycles have a rather complex combinatorial nature, so it is very difficult to study them purely "by hand". Being able to compute examples has been very helpful
in coming up with theoretical results. Our main result states that all marked and unmarked Hurwitz cycles are connected in codimension one and that for a generic choice of simple ramification points the marked cycle is a multiple of an irreducible cycle. In addition we provide computational examples to show that this is the strongest possible statement.
This thesis, whose subject is located in the field of algorithmic commutative algebra and algebraic geometry, consists of three parts.
The first part is devoted to parallelization, a technique which allows us to take advantage of the computational power of modern multicore processors. First, we present parallel algorithms for the normalization of a reduced affine algebra A over a perfect field. Starting from the algorithm of Greuel, Laplagne, and Seelisch, we propose two approaches. For the local-to-global approach, we stratify the singular locus Sing(A) of A, compute the normalization locally at each stratum and finally reconstruct the normalization of A from the local results. For the second approach, we apply modular methods to both the global and the local-to-global normalization algorithm.
Second, we propose a parallel version of the algorithm of Gianni, Trager, and Zacharias for primary decomposition. For the parallelization of this algorithm, we use modular methods for the computationally hardest steps, such as for the computation of the associated prime ideals in the zero-dimensional case and for the standard bases computations. We then apply an innovative fast method to verify that the result is indeed a primary decomposition of the input ideal. This allows us to skip the verification step at each of the intermediate modular computations.
The proposed parallel algorithms are implemented in the open-source computer algebra system SINGULAR. The implementation is based on SINGULAR's new parallel framework which has been developed as part of this thesis and which is specifically designed for applications in mathematical research.
In the second part, we propose new algorithms for the computation of syzygies, based on an in-depth analysis of Schreyer's algorithm. Here, the main ideas are that we may leave out so-called "lower order terms" which do not contribute to the result of the algorithm, that we do not need to order the terms of certain module elements which occur at intermediate steps, and that some partial results can be cached and reused.
Finally, the third part deals with the algorithmic classification of singularities over the real numbers. First, we present a real version of the Splitting Lemma and, based on the classification theorems of Arnold, algorithms for the classification of the simple real singularities. In addition to the algorithms, we also provide insights into how real and complex singularities are related geometrically. Second, we explicitly describe the structure of the equivalence classes of the unimodal real singularities of corank 2. We prove that the equivalences are given by automorphisms of a certain shape. Based on this theorem, we explain in detail how the structure of the equivalence classes can be computed using SINGULAR and present the results in concise form. The probably most surprising outcome is that the real singularity type \(J_{10}^-\) is actually redundant.
Anorganisch-organische Hybridmaterialien basierend auf photolumineszierenden Sol-Gel-Vorstufen
(2014)
In den vergangenen Jahrzehnten haben sich periodisch strukturierte Organosilika (PMO) und metallorganische Netzwerke (MOFs) mit poröser Struktur als äußerst vielseitige Materialien mit interessanten physikalischen und chemischen Eigenschaften erwiesen. Neben ihrer Anwendung in der Katalyse und der Gasadsorption wurden verschiedene Hybridmaterialien in jüngerer Vergangenheit auch hinsichtlich Photoumineszenz, Energiekonversion und Halbleitereigenschaften untersucht. Die Bandbreite möglicher Applikationen reicht dabei von Sensoren über Beschichtungen und dekorative Keramiken bis hin zu elektronischen Bauteilen, wie etwa Transistoren (OFETs) und optischen Fasern (POFs). In der vorliegenden Arbeit werden auf Grundlage der bisher bekannten Forschung neue Ansätze zur Darstellung anorganisch-organischer Hybridmaterialien, insbesondere mikro- und mesoporöser Organosilika, vorgestellt. Ausgangspunkt für neuartige PMO und andere organisch modifizierte mesoporöse Silika vom MCM41- oder SBA-15-Typ ist die Synthese der hier erstmals präsenterten Organosilane, welche je nach Verwendungszweck über eine oder mehrere hydrolysierbare Trialkokysilylfunktionen verfügen. Während Alkylsiloxane mit Pyren, Acridon oder Dithien-2-ylphenothiazin als fluoreszierender Endgruppe über „klassische“ organische Synthesewege, wie z. B. die Knüpfung von Amid- und Sulfonamidfunktionen dargestellt werden, lassen sich komplex funktionalisierte Arylsiloxane nicht über die sonst übliche Grignard-Reaktion erhalten. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine dreistufige Reaktionssequenz vorgestellt, mit deren Hilfe stark fluoreszierende, arylenverbrückte Trimethoysilylthiophene in sehr guten bis quantitativen Ausbeuten zugänglich sind. Den ersten Schritt bei der Darstellung der Zielmoleküle bildet die sehr schnelle und effiziente Suzuki- Myaura-Kupplung der Aryliodide oder -bromide mit Thiophen-2-boronsäure in basischen Alkohol/Wasser-Gemischen. Dieser C-C-Verknüpfung folgt die Wohl-Ziegler-Halogenierung der Thienylreste in der C-H-aziden 5-Position mittels N-Brom- oder N-Iodsuccinimid. Die abschließende, Pd(0)-vermittelte Bildung von C-Si-Bindungen, welche bei Einsatz eines Buchwald-Hartwig-Liganden sehr selektiv das gewünschte Arylsiloxan liefert, ermöglicht letztlich die problemlose Aufarbeitung der hydrolyseempfindlichen Produkte. Sowohl bei Verwendung der pyrenhaltigen Organosilane als auch mit den thiophenhaltigen Vorstufen lassen sich in templat-gesteuerten Sol-Gel-Ansätzen keine mesoporösen Materialien erhalten. Ursache dafür ist in den meisten Fällen vermutlich die Aggregationsneigung der recht großen aromatischen Chromophore und ihre damit verbundene schlechte Wasserlöslichkeit. Im Falle der thiophensubstituierten Arene wurde zudem im alkalischen Medium die von Inagaki et al. vorhergesagte Protodesilylierung des Chromophors zum reduzierten Aromaten gefunden. Durch Umesterung der Thienylsiloxane in Triethylenglykol-Monomethylether (TGM) lassen sich jedoch mit Wasser sehr gut mischbare Stammlösungen der Chromophore erzeugen. Mit Hilfe dieser Lösungen sind in niedriger Verdünnung zwar ebenfalls keine geordneten Organosilika zugänglich, allerdings wurden in einer Eintopfreaktion unter Säurekatalyse transparente Xerogele dargestellt, die selbst bei minimalen Farbstoffkonzentrationen von ca. 6 • 10E-6 mol/g intensiv lumineszieren und spezifische BET-Oberflächen von bis zu 360 m2/g besitzen. Die Analyse der CIE-Farbkoordinaten der resultierenden Fluorogele wurde mit Hilfe ihrer Festkörper Fluoreszenzspektren durchgeführt und offenbart, dass die Darstellung nahezu „ideal“ weiß emittierender Organosilika durch Mischung verschieden emittierender Chromophore realisiert werden kann. Ein umgeestertes, silyliertes Derivat des 5,8-Dithien-2-yl-quinoxalins erweist sich zudem als eigenständig weiß photolumineszierendes Molekül, das Licht mit einer Farbtemperatur von ca. 5.500 K nahe der Schwarzkörper-Kurve emittiert. Die hierin vorgestellten amorphen Fluorogele sind insbesondere im Hinblick auf eine „Verglasung“ von Farbstoffen für Beleuchtungsanwendungen von Interesse. Im Gegensatz zu den geschilderten Versuchen zur Darstellung neuartiger PMOs verliefen sowohl die basenkatalysierte Darstellung eines Acridon-haltigen MCM-41-Derivates als auch die NH4F-abhängige Synthese eines phenothiazinhaltigen SBA-15-Analogons bei stark saurem pH erfolgreich. Beide Materialien weisen sowohl hohe spezifische BET-Oberflächen als auch eine geordnete, hexagonale Porenstruktur auf und wurden unter anderem mit Hilfe von Röntgen-Pulverdiffraktometrie (XRD), N2-Physisorptionsmessungen (BET) und Festkörper Kernresonanzspektroskopie (MAS-NMR) charakterisiert. Mit Hilfe unterschiedlicher Additive können die Absorptions- sowie die Fluoreszenzeigenschaften dieser Festkörper reversibel oder irreversibel modifiziert werden. So lässt sich die intensive bläuliche Fluoreszenz des immobilisierten Acridonchromophors durch Komplexbildung der Carbonylfunktion mit stark lewis-aziden Metallsalzen wie Sc(III)- oder Bi(III)triflat bathochrom um Δλ = 20 nm ins Grünliche verschieben. Das phenothiazinhaltige Organokieselgel, in dessen Poren sowohl die Chromophore als auch organische Ammoniumspezies kovalent verankert sind, wird durch Behandlung NOBF4 quasi-reversibel oxidiert, wobei sich paramagnetische, stark farbige Radikalkationen innerhalb des Festkörpers ausbilden. Sowohl die Oxidation als auch die Rereduktion des Materials mit Hilfe von Ascorbinsäure wurden mittels Elektronenspinresonanz- (ESR), Infrarot- (ATR-IR) und Fluoreszenzspektroskopie verfolgt. Aus der Charakterisierung der organischen Chromophore sowie der darauf basierenden Hybridmaterialien ergeben sich Anknüpfungspunkte zu weiteren Verbindungsklassen und deren möglichen Anwendungen. Die zuvor beschriebenen Thienylhalogenide können mit Hilfe einer Heck-Carboalkoxylierung in die entsprechenden n-Alkylester überführt werden. Die Synthese der sich daraus ableitenden MOF-Linker sowie stark fluoreszierender Phosphonate für die Beschichtung von keramischen Oberflächen wurde in einem Kooperationsprojekt mit Frau Dr. E. Keceli bearbeitet und wird im Rahmen dieser Arbeit ebenfalls beschrieben. Gleiches gilt für die Erforschung der Bandlücken verschiedener thienylierter Phenothiazine, welche als Modellverbindungen für die Entwicklung farbstoffhaltiger organischer UV-Solarzellen (UV-DSCs) dienen könnten. Die hierfür notwendigen Experimente sind Gegenstand einer laufenden Kooperation mit der AG Ziegler (Fachbereich Physik, TU Kaiserslautern). Künftiges Ziel dieser Forschung soll es sein, unter Berücksichtigung der in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse, sowohl Polymere auf Basis p-dotierter Phenothiazine als auch weitere Hybridsilika mit erhöhtem Farbstoffgehalt und verbesserter thermischer und mechanischer Stabilität zu entwicken. Bei der Materialsynthese sollte insbesondere der Einfluss von Parametern wie Präformationszeit, pH-Wert und der Natur der eingesetzten Sol-Gel-Vorstufen näher beleuchtet werden, um ggf. zu einem systematischen Verständnis der Strukturbildung der hierin vorgestellten Organosilika zu gelangen.
This thesis discusses several applications of computational topology to the visualization
of scalar fields. Scalar field data come from different measurements and simulations. The
intrinsic properties of this kind of data, which make the visualization of it to a complicated
task, are the large size and presence of noise. Computational topology is a powerful tool
for automatic feature extraction, which allows the user to interpret the information contained
in the dataset in a more efficient way. Utilizing it one can make the main purpose of
scientific visualization, namely extracting knowledge from data, a more convenient task.
Volume rendering is a class of methods designed for realistic visual representation of 3D
scalar fields. It is used in a wide range of applications with different data size, noise
rate and requirements on interactivity and flexibility. At the moment there is no known
technique which can meet the needs of every application domain, therefore development
of methods solving specific problems is required. One of such algorithms, designed for
rendering of noisy data with high frequencies is presented in the first part of this thesis.
The method works with multidimensional transfer functions and is especially suited for
functions exhibiting sharp features. Compared with known methods the presented algorithm
achieves better visual quality with a faster performance in presence of mentioned
features. An improvement on the method utilizing a topological theory, Morse theory, and
a topological construct, Morse-Smale complex, is also presented in this part of the thesis.
The improvement allows for performance speedup at a little precomputation and memory
cost.
The usage of topological methods for feature extraction on a real world dataset often
results in a very large feature space which easily leads to information overflow. Topology
simplification is designed to reduce the number of features and allow a domain expert
to concentrate on the most important ones. In the terms of Morse theory features are
represented by critical points. An importance measure which is usually used for removing
critical points is called homological persistence. Critical points are cancelled pairwise
according to their homological persistence value. In the presence of outlier-like noise
homological persistence has a clear drawback: the outliers get a high importance value
assigned and therefore are not being removed. In the second part of this thesis a new
importance measure is presented which is especially suited for data with outliers. This
importance measure is called scale space persistence. The algorithm for the computation
of this measure is based on the scale space theory known from the area of computer
vision. The development of a critical point in scale space gives information about its
spacial extent, therefore outliers can be distinguished from other critical points. The usage
of the presented importance measure is demonstrated on a real world application, crater
identification on a surface of Mars.
The third part of this work presents a system for general interactive topology analysis
and exploration. The development of such a system is motivated by the fact that topological
methods are often considered to be complicated and hard to understand, because
application of topology for visualization requires deep understanding of the mathematical
background behind it. A domain expert exploring the data using topology for feature
extraction needs an intuitive way to manipulate the exploration process. The presented
system is based on an intuitive notion of a scene graph, where the user can choose and
place the component blocks to achieve an individual result. This way the domain expert
can extract more knowledge from given data independent on the application domain. The
tool gives the possibility for calculation and simplification of the underlying topological
structure, Morse-Smale complex, and also the visualization of parts of it. The system also
includes a simple generic query language to acquire different structures of the topological
structure at different levels of hierarchy.
The fourth part of this dissertation is concentrated on an application of computational
geometry for quality assessment of a triangulated surface. Quality assessment of a triangulation
is called surface interrogation and is aimed for revealing intrinsic irregularities
of a surface. Curvature and continuity are the properties required to design a visually
pleasing geometric object. For example, a surface of a manufactured body usually should
be convex without bumps of wiggles. Conventional rendering methods hide the regions
of interest because of smoothing or interpolation. Two new methods which are presented
here: curvature estimation using local fitting with B´ezier patches and computation of reflection
lines for visual representation of continuity, are specially designed for assessment
problems. The examples and comparisons presented in this part of the thesis prove the
benefits of the introduced algorithms. The methods are also well suited for concurrent visualization
of the results from simulation and surface interrogation to reveal the possible
intrinsic relationship between them.
Zum Nachweis der Tragfähigkeit bestehender Tragwerke benötigt der Tragwerksplaner charakteristische Werkstoffeigenschaften der verwendeten Baustoffe. Diese Werte können meist nicht direkt und ohne weitere Überlegungen aus älteren Normen, Richtlinien, Zulassungen oder von geprüften Bestandsunterlagen übernommen werden. Da die Neuberechnung grundsätzlich immer nach aktuellem Normenwerk zu erfolgen hat, sind die Werkstoffkennwerte gemäß der seinerzeits gültigen Normfestlegungen an die aktuellen Bezugswerte anzupassen.
Auf der Grundlage einer umfangreichen Literaturrecherche sind für die Baustoffe Beton und Betonstahl charakteristische Kenngrößen der maßgeblichen mechanischen Werkstoffeigenschaften in der vorliegenden Arbeit bestimmt worden. Die Darstellung der Ergebnisse erfolgt anhand von Tabellen, welchen die charakteristischen Kennwerte für die Werkstoffgüten einzelner Zeitperioden entnommen werden können.
In Fällen, in denen keine oder nur unzureichende Informationen über ein zu bewertendes Bauwerk vorliegen, sind die charakteristischen Werkstoffkennwerte anhand von Bauwerksuntersuchungen zu bestimmen.
In der vorliegenden Arbeit werden Konzepte beschrieben, welche die zu beachtenden Besonderheiten bei der Bestimmung der charakteristischen Werkstoffeigenschaften von Beton und Betonstahl anhand von Prüfergebnissen aus Bauwerksuntersuchungen berücksichtigen. Diese Konzepte enthalten unter anderem Empfehlungen für die Festlegung von Prüfbereichen und Stichprobenumfängen sowie Hinweise für die Probenentnahme von Betonbohrkernen und Stahlbetonstäben.
Durch den Einsatz von Hohlkörpern in Stahlbetondecken können Beton, Stahl und folglich Gewicht eingespart werden. Die Materialeinsparung reduziert den Primärenergiebedarf sowie die Treibhausgasemissionen bei der Herstellung. Hierdurch stellen Hohlkörperdecken im Vergleich zu konventionellen Massivdecken eine ressourcenschonendere Bauweise dar. Infolge der deutlich reduzierten Eigenlast und einem im Verhältnis geringeren Steifigkeitsabfall können zudem Decken mit großen Spannweiten realisiert werden.
Die einzelnen Traganteile der Decken werden durch die Hohlkörper grundsätzlich nachteilig beeinflusst. Die Tragfähigkeit von Hohlkörperdecken mit abgeflachten rotationssymmetrischen Hohlkörpern wurde in der vorliegenden Dissertationsschrift im Detail analysiert. Auf Grundlage experimenteller und theoretischer Untersuchungen wurden Bemessungskonzepte für die Biegetragfähigkeit, die Querkrafttragfähigkeit, die Schubkraftübertragung in der Verbundfuge und das lokale Durchstanzen des Deckenspiegels oberhalb der Hohlkörper entwickelt. Unter Berücksichtigung der Bemessungskonzepte können die Hohlkörperdecken auf dem bauaufsichtlich geforderten Sicherheitsniveau hergestellt werden.
Für die Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetondecken ohne Querkraftbewehrung steht derzeit kein allgemein anerkanntes mechanisch begründetes Bemessungskonzept zur Verfügung. Der Einfluss der einzelnen Traganteile auf das Versagen wurde experimentell analysiert. Hierzu wurden Versuche mit verlagerter Druckzone sowie mit ausgeschalteter Rissuferverzahnung und mit ausgeschalteter Dübelwirkung durchgeführt. Der rechnerische Einfluss der einzelnen Traganteile an der Gesamttragfähigkeit konnte durch die Nachrechnung von Versuchen zu Hohlkörper- und Installationsdecken unter Verwendung eines bestehenden mechanisch begründeten Rechenmodells visualisiert und verifiziert werden. Hierdurch wird ein Beitrag zum besseren Verständnis der Querkrafttragfähigkeit geleistet.
A positive affection of human health by nutrition is of high interest, especially for bioactive compounds which are consumed daily in high amounts. This is the case for chlorogenic acids (CGA) ingested by coffee. This molecule class is associated with several possible beneficial health effects observed in vitro that strongly depend on their bioavailability. So far factors influencing bioavailability of CGA such as dose, molecule structure and site of absorption haven´t been investigated sufficiently.
Therefore we performed an in vivo dose-response study with ileostomists, who consumed three different nutritional doses of CGA ingested as instant coffee (4,525 (HIGH); 2,219 (MEDIUM); 1,053 (LOW) μmol CGA). CGA concentrations were determined in ileal fluid, urine and plasma. Furthermore, we conducted an ex vivo study with pig jejunal mucosa using the Ussing chamber model to confirm the in vivo observations. Individual transfer rates of CGA from coffee were investigated, namely: caffeoylquinic acid (CQA), feruloylquinic acid (FQA), caffeic acid (CA), dicaffeoylquinic acid (diCQA) and QA at physiological concentrations (0.2–3.5 mM). Samples were analyzed by HPLC-DAD, -ESI-MS and -ESI-MS/MS.
About ⅔ of the ingested CGA by coffee consumption were available in the colon dose independent. Nevertheless, the results showed that the consumption of higher CGA doses leads to a faster ileal excretion. This corresponds to a plasma AUC0-8h for CGA and metabolites of 4,412 ± 751 nM*h0-8-1 (HIGH), 2,394 ± 637 nM*h0-8-1 (MEDIUM) and 1,782 ± 731 nM*h0-8-1 (LOW) respectively, and a renal excretion of 8.0 ± 4.9% (HIGH), 12.1 ± 6.7% (MEDIUM) and 14.6 ± 6.8% (LOW). Moreover interindividual differences in gastrointestinal transit times were related to differences in total CGA absorption. Thus the variety of patient´s physiology is a decisive bioavailability factor for CGA uptake. This is corroborated ex vivo by a direct proportional relationship of incubation time with absorbed CGA amount.
The consumption of high CGA doses influences the metabolism pattern as an increasing glucuronidation was observed with consumption of increasing CGA doses. However, the different CGA doses have only minor effects on the overall bioavailability which was confirmed ex vivo by a non-saturable passive diffusion of 5-CQA. Furthermore, we identified in the Ussing chamber an active efflux secretion for 5-CQA that decreases its bioavailability and the physicochemical properties of the CGA subgroups as an important bioavailability factor. Transferred amount in increasing order: diCQA, trace amounts; CQA ≈ 1%; CA ≈ 1.5%; FQA ≈ 2%; and QA ≈ 4%.
Altogether, the consumption of increasing CGA doses by coffee had a minor effect on oral bioavailability in ileostomists, such as a slightly increased glucuronidation. Thus, the consumption of high amounts of CGA from coffee in the daily diet is not limiting the CGA concentrations at the site of possible health effects in the human body. However, according to the patient´s physiology the interindividual gastrointestinal transit time which is possibly influenced by dose is influencing CGA bioavailability. Moreover, ex vivo CGA absorption is governed by diffusion as an absorption mechanism corroborating an unsaturable uptake in vivo and by the individual physicochemical properties of CGA.
Weit ab von Wachstumskernen, raumordnerischen Entwicklungsachsen und ökonomi-scher Wettbewerbsfähigkeit befinden sich peripherisierte Räume in Nord-Thüringen bzw. im südlichen Sachsen-Anhalt. Der dort persistente Transformationsprozess ist durch Abwanderung, mangelnde Investitionen oder überdurchschnittlich hohe Arbeits-losenzahlen gekennzeichnet. Das Dilemma besteht darin, dass die durch nicht selbst verschuldete Abkopplung, Stigmatisierung und Abhängigkeiten gekennzeichneten Kommunen nicht in der Lage sind, durch endogene Kräfte sich neu zu erfinden, was eine Regenerierung möglich machte, um letztendlich in der Wertschöpfungskette den für Investoren derzeit unattraktiven Immobilienmarkt wieder zu beleben. Diese seit mehr als 20 Jahren durchlaufenen Entwicklungspfade wirken sich auf die Siedlungskör-per aus, die in vielen Orten zu perforieren drohen. Es ist festzustellen, dass der Prozess des Niedergangs längst noch nicht abgeschlossen ist.
Soziale Infrastrukturbauten, wie ehemaligen Schulen, Kitas und Krankenhäusern, sind im besonderen Maß von diesen Entwicklungen betroffen. Insbesondere durch den selbst verstärkenden Effekt des demografischen Wandels dienen sie als stadtplanerischer For-schungsgegenstand. Dies vor dem Hintergrund einer möglichen Inwertsetzung als städ-tebauliche Innenentwicklungsstrategie (Anpassung) nach dem diese Immobilien ihre ursprüngliche Nutzung verloren haben. Die Notwendigkeit zum stadtplanerischen Handeln ergibt sich u.a. aus der nicht selten städtebaulich exponierten Lage, als seltene bauliche Zeitzeugnisse auch als Teil eines Ensemble mit kulturhistorischem Wert sowie als Merkpunkte einer gesamtstädtischen bzw. dörflichen Ordnung.
Die Arbeit identifiziert die neuen Herausforderungen, die im Umgang mit leer stehen-den sozialen Infrastrukturbauten in peripherisierten Klein- und Mittelstädten durch die Eigentümer zu bewältigen sind und reflektiert kritisch die Wirksamkeit der informellen sowie formellen planerischen Instrumente. Es werden konkrete Vorschläge gemacht, wie das Immobilienmanagement sowie die Eigentümereinbindung bei sehr stark beru-higten Wohnimmobilienmärkten zu erfolgen hat. Weiterhin werden Strategieansätze des Verwaltungshandelns empfohlen, die auf die speziellen Marktbedingungen abge-stimmt sind.
Neben diesen aus der Theorie gewonnenen Analogieschlüssen zeigen die aus dem Feldexperiment in der o.g. Untersuchungsregion durch umfangreiche Erhebungen ope-rationalisierbare Daten. Aus dieser Dichte der Informationen entstanden valide Aussa-gen, deren Reliabilität in die Entwicklung einer Standortanalysedatenbank einflossen sind. Somit konnte nicht nur die Problemlage objektiv nachgewiesen werden, sondern es gelang auch in der Exploration ein für die Kommunen handhabbares Planungs-instrument zu entwickeln, das auch anderswohin übertragbar ist.