Über mechanisches Rechnen
Mein kleiner Beitrag zur Geschichte des mechanischen Rechnens
Über medizinische bildgebende Verfahren
Einiges über Computertomografie, Kernspintomografie, usw.
Veröffentlichungen zu: |
Early Area Measurement Instruments
Detlef Zerfowski:Slide Rule Gazette,
Issue 21, Autumn 2021, Seiten 138-158, UKSRC, ISSN 1472-0000
Der Artikel beschreibt die Entwicklung der nicht-integrierenden Planimeter während des 19. Jahrhunderts.
Punkt, Punkt, Komma, Strich...
Detlef Zerfowski:Historische Bürowelt aktuell,
Nr. 9, September 2021, Seiten 5-9
Artikel über eine 1895 von Emil Oscar Richter erfundene Punktierfeder.
Geschüttelt, nicht gerührt - mit Duplikat - Walther simplex 224 & Co.
Detlef Zerfowski & Frieder Dirr:Historische Bürowelt,
Nr. 125, September 2021, Seiten 23-27
In dem Artikel werden die unterschiedlichen Modellreihen der druckenden Walther Saldiermaschinen beschrieben. Dabei wird die Systematik der Modellbezeichnnungen erläutert. Außerdem wird auf den Niedergang der Rechenmaschinenfirma Walther eingegangen.
STAR Klein-Addiermaschine
Detlef Zerfowski:HBw-aktuell,
Nr. 6, Juni 2021
Der Artikel beschreibt eine auf der Hannover Messe 1961 vorgestellte Rechenmaschine, die wohl nicht im Markt vertrieben wurde.
Ein Spaziergang durch die Vergangenheit des mechanischen Rechnens
Detlef Zerfowski:Vortrag im Stadtarchiv Pforzheim in der Reihe Montagabend im Stadtarchiv Pforzheim, am 17.05.2021
Im Rahmen des Vortrags wird durch die Entwicklungsgeschichte des mechanischen Rechnens gegangen - von 2700 v. Chr. bis 1972, dem Ende des mechanischen Rechnens
Enigma Schwemme
Detlef Zerfowski:Historische Bürowelt aktuell,
Nr. 5, Mai 2021, Seiten 23-24
Artikel über aktuell gefundene Enigma-Chiffriermaschinen.
Von Gandhi bis zur Schreibmaschinen-Ikone Godrej Prima
Detlef Zerfowski & Kurt Ryba:Historische Bürowelt,
Nr. 123, April 2021, Seiten 10-15 und 27
Die Geschichte der indischen Schreibmaschinenindustrie ist einerseits geprägt durch importierte Maschinen insbesondere aus den USA und Europa. Andererseits war es ein prestigeträchtiges und politisch gewolltes Ziel, nach der indischen Unabhängigkeit eine lokale Schreibmaschinenindustrie aufzubauen.
Der Artikel gibt eine Überblick über die Schreibmaschinengfertigung in Indien.
Schnäppchen - nicht nur bei ebay
Detlef Zerfowski & Kurt Egger:Historische Bürowelt aktuell,
Nr. 2, Februar 2021, Seiten 17-18
Artikel über eine der drei Walther-Fabrikantenvillen in Zella-Mehlis
Coorapid - A Forgotten 22.6 kg Heavy Slide Rule for Coordinate Transformation
Detlef Zerfowski & Susanne Herden:Journal of the Oughtred Society,
Band 29:2, Fall 2020, Seiten 47-55
Comptometer, Firma Egger und Professor Otto Hahn
Detlef Zerfowski & Kurt Egger:Historische Bürowelt aktuell,
Nr. 12, Dezember 2020, Seiten 11-12
Coorapid - eine vergessener Koordinatenrechenmaschine
Detlef Zerfowski & Susanne Herden:Historische Bürowelt,
Nr. 121, September 2020, Seiten 16-24
Der Artikel beschreibt die Geschichte und Technik der seltenen Coorapid-Rechenmaschinen, die im Vermessungswesen für die häufig auftretenden Koordinatentransformationen von Polar- in rechtwinklige Koordinaten zum Einsatz kamen
Benningen näht, schreibt und rechnet
Detlef Zerfowski:Historische Bürowelt aktuell
Band 37, Nr. 12, 2019, Seiten 13-16
Büros brauchen Qualitätspapiere
Detlef Zerfowski:Historische Bürowelt
Nr. 118, Dezember 2019, Seiten 3-7
Inhalt:
Beschreibt die ersten Papiertester vom Ende des 19. Jahrhunderts bis heute. Dabei wird auf die ersten Mulen-Tester, sowie detailliert auf Ashcroft Papiertester eingegangen. Eine englische Übersetzung des Artikels ist hier verfügbar.
Aufbruch in neue Welten
Andreas Lock (Robert Bosch GmbH), Nigel Tracey (ETAS Ltd., York), Detlef Zerfowski (ETAS GmbH):RealTimes - Ausgabe 2019/2020, Seiten 6-9
Neue E/E-Architekturen mit Vehicle Computern bringen neue Chancen!
Die Automobilelektronik steht vor tiefgreifenden Veränderungen. Treiber sind die Megatrends Vernetzung und automatisiertes Fahren. Sie verlangen nach ganz neuen E/E-Architekturen, in denen Vehicle Computer (VCs) auf Mikroprozessorbasis die Fusion bisher verteilter Domänen ermöglichen. Software nach dem AUTOSARAdaptive-Standard und die Möglichkeit zur Partitionierung der VCs in virtuelle Maschinen lösen eine Dynamik aus, die uns in neue Welten der Automotive-Software-Entwicklung führen wird.
Calculating Waves - not only on the Beach. Mechanical Calculation of Harmonic Waves by Harmonic Analysers
Detlef Zerfowski:Calculators on the Beach. Tagungsband des 25. Internationalen Treffen der Sammler von historischen Recheninstrumenten
20. bis 22. September 2019, Den Haag & Scheveningen, Niederlande, ISBN 978-90-80-570-108, Seiten 191-210.
Eine aktualisierte Version des Artikels ist hier verfügbar.
Folien des Vortrags siehe hier.
Präsentation auch auf YouTube verfügbar.
Inhalt:
Artikel über harmonische Mader-Analysatoren und deren Verwendung zur Bestimmung von Fourier-Koeffizienten gegebener graphischer Kurven.
Grundlegende Veränderungen der Software-Entwicklung durch Vehicle Computer: Grenzen überwinden
Detlef Zerfowski (ETAS GmbH), Nigel Tracey (ETAS GmbH):Elektronik automotive, 19. Jahrgang, September 2019, Seiten 24-27. ISSN 1614-0125
Inhalt:
Automatisiertes Fahren, Vernetzung und Elektrifizierung lassen die Komplexität Software-gesteuerter Funktionen sprunghaft ansteigen. Herkömmliche E/E-Architekturen mit vielen Dutzend dezentralen, spezifischen Steuergeräten sowie dem klassischen AUTOSAR-Standard stoßen dabei an Grenzen. Zentralisierte Ansätze mit Mikroprozessor-basierten Vehicle Computern ermöglichen die Fusionierung bisher verteilter Domänen.
Paradigmenwechsel im Automotive-Software-Markt
Detlef Zerfowski (ETAS GmbH), Darren Buttle (ETAS GmbH):ATZ, Automobiltechnische Zeitschrift, Springer Vieweg Verlag, 121. Jahrgang, September 2019, Seiten 28-34.
ISSN (Print) 0001-2785, ISSN (Online) 2192-8800
Inhalt:
Allein mit herkömmlichen Steuergeräten sind die Aufgaben des automatisierten Fahrens nicht zu meistern. Leistungsfähige Fahrzeugcomputer halten Einzug. Das wird nicht nur die Softwarearchitekturen von Grund auf verändern, sondern den Automotive-Software-Markt als Ganzes. Mit AUTOSAR Adaptive entsteht aktuell ein neues Regelwerk für die Softwarearchitekturen und Vehicel Computer der Zukunft, dessen Umsetzungsphase ETAS hier näher beschreibt.
Vehicle Computer - Automotive-Softwareentwicklung neu gedacht
Detlef Zerfowski (ETAS GmbH), Jürgen Crepin (ETAS GmbH):ATZelektronik, Springer Vieweg Verlag, 14. Jahrgang, Ausgabe 7-8, Juli 2019, Seiten 34-41.
ISSN (Print) 1862-1791, ISSN (Online) 2192-8878
Inhalt:
Neben herkömmlichen Steuergeräten halten Vehicle Computer Einzug in moderne Fahrzeuge. Begleitend läuft die Entwicklung des Standards Autosar Adaptive. Beide Neuerungen werden E/E-Architekturen grundlegend verändern. Doch es geht um weit mehr: Die Softwareentwicklung wird neu geordnet – und mit ihr die Wertschöpfung. OEMs und Zulieferer müssen sich für den Umbruch fachlich und organisatorisch neu strukturieren. ETAS zeigt in diesem Beitrag auf, welche neuen Methoden und Werkzeuge dafür bereitstehen.
Funktionsarchitektur und E/E-Architektur – eine Herausforderung in der Automobilindustrie
Detlef Zerfowski (ETAS GmbH), Andreas Lock (Robert Bosch GmbH):19. Internationales Stuttgarter Symposium, 19.-20. März 2019, Tagungsband (Herausgeber: M. Bargende, H.-C. Reuss, A. Wagner, J. Wiedemann), Volume 2, Seiten 99-110, Springer Vieweg, Wiesbaden, ISBN 978-3-658-25938-9, Online ISBN 978-3-658-25939-6
Inhalt:
In upcoming years, the complexity of vehicle function systems will dramatically increase. This increase will have a significant impact on efforts for development, release and maintenance. Especially the domains of Autonomous Driving (AD) and connectivity will drive the increase of functionality. On top, the connectivity requires special focus in cross-ECU cyber security, which will even go beyond vehicle boundaries. Therefore cyber security becomes a new and important architectural driver.
Today’s domain centric E/E architectures cannot cover the requirements of new features in future vehicles in an efficient manner. Centralization and integration become main strategies keeping complexity and cost impacts under control. The trend towards centralized E/E architectures will affect remaining decentralized ECUs in two ways. Within the vehicle architecture, these ECUs will consolidate in a domain oriented (evolutionary) or a zone oriented (revolutionary) manner.
Future E/E architectures will carry massively increasing amount of software from different sources (3rd Party, different Tier 1 and different application domains, OEMs). With this approach, OEMs consider above-mentioned domain ECUs as their own core domain.
Automotive Software: Vertikalisierung versus Horizontalisierung?
Die (R)Evolution der Automotive SW schreitet voran.
Detlef Zerfowski: Tagungsband Embedded Software Engineering Kongress 2018, Sindelfingen, 3.-7. Dezember 2018, Seiten 452-460, ISBN 978-3-8343-3447-3, www.ese-kongress.de
Inhalt:
Der dramatische Anstieg der SW-Anteile im Automobil und dem resultierendem Anstieg der SW-Komplexität erfordert eine stärkere Modularisierung der SW-Entwicklung. Die in den vergangenen Jahrzehnten etablierte, vertikal in Produktsegmenten orientierte μController-basierten SW-Entwicklung, erfährt durch den Übergang zu μProzessor-basierten Fahrzeugrechnern, eine zunehmende Horizontalisierung von Teilfunktionen. Insbesondere anwendungsunabhängige (horizontale) Funktionalitäten separieren sich architektonisch von anwendungspezifischen (vertikalen) Funktionalitäten. Im μC-Umfeld gibt es hierzu die AUTOSAR-Standardisierung. Für die μP-basierten Fahrzeugrechner sind jedoch deutlich weitergehende Lösungen notwendig. Neben AUTOSAR Adaptive werden horizontale Lösungen für Virtualisierung, Security, Update over the air, etc. zwingend notwendig, die in dem Vortrag vorgestellt werden. Der Vortrag ist als Fortsetzung der 2017 Präsentation "R(E)volution der Automotive SW Architekturen" zu sehen.
In Benningen wurde die Zeit zurückgedreht
Detlef Zerfowski:Historische Bürowelt aktuell
Band 36, Nr. 11, 2018, Seiten 11-14
Die Datenschutz-Grundverordnung und ihr Einfluss auf die (historische) Bürowelt
Detlef Zerfowski:Historische Bürowelt aktuell
Band 36, Nr. 7+8, 2018, Seiten 7-8
(R)Evolution der Automotive-Software-Architekturen.
Wie neue Softare-Technologien die Automobilindustrie verändern
Detlef Zerfowski, S K Niranjan: Tagungsband Embedded Software Engineering Kongress 2017, Sindelfingen, 4.-8. Dezember 2017, Seiten 411-424, www.ese-kongress.de
Inhalt:
Die SW-Entwicklung im Automobilsektor erlebt eine dramatische Änderung beim Übergang von Mikro-Controller zu Mikro-Prozessor basierten Systemen. Bisher haben embedded Systeme Hardware-seitig die Vorgaben für die SW gemacht. Mit dem Einsatz neuer, Mikro-Prozessor basierter Fahrzeugcomputer wird die SW unabhängig von der darunter liegenden HW. Funktionen und deren Architekturen sind fortan nicht mehr auf einzelne Steuergeräte beschränkt. Durch diese Entkopplung der SW von der HW erweitert sich der Raum möglicher SW-Lösungen. In dem Papier stellen wir dar, wie sich diese Entwicklung auf die im Automobilsektor vorhanden SW-Architekturen auswirkt. Dabei werden SW-Architekturprinzipien für Mikro-Prozessor basierte Fahrzeugcomputer unter Berücksichtigung der spezifischen, teils gegensätzlichen Anforderungen (z.B. funktionale Sicherheit, offene Systeme) vorgestellt. Hierzu werden Architekturansätze aus verschiedenen SW Domänen (Embedded, Consumer Electronics und IoT) kombiniert.
The next step to simulation: Bosch's journey towards MIL & SIL
Detlef Zerfowski, Thomas Huber:ETAS Connection 2017, Legendenhalle Böblingen, 28. November 2017
Inhalt:
Mit der steigenden SW-Komplexität in der Automobilindustrie und der stärker werdenden Verteilung von SW Functionen, wird SIL zwingend notwendig. Um einen Wildwuchs an unterschiedlichsten SIL Lösungen zu vermeiden, bemüht sich die Automobiindustrie um einen entsprechenden SIL Standard.
Die BOSCH “SILC ROAD” stellt hierzu folgendes zur Verfügung:
- Eine Specifikation, die als Basis für flexible industrieweite SIL standard, unter Verwendung existierender Standard-Interfaces, dienen kann.
- Eine SIL-Umgebung mit Serien-SW als Kernelement für kontinuierliche SW Verifikation (unabhängig von HW Entwicklungszyklen),
- Ein einheitliches SIL Tool- und Prozess-Framework.
- Eine Referenzimplementierung typischer SIL Setups auf Fahrzeugebene.
- Eine einfache Integration existierender HIL und MIL Tests:
- SIL-fähige Software, Produkte und Services insbesondere für x-Domain SW-Systeme.
Untersuchungen des Landeskriminalamts in Sammlerkreisen
Detlef Zerfowski:Historische Bürowelt aktuell
Band 35, Nr. 11, 2017, Seiten 21-23
The Worldwide Largest Bibliography Database on the History of Mechanical Computing Devices is Online!
Detlef Zerfowski:Journal of the Oughtred Society
(ISSN 1061-6292)
Vol. 25, No. 2, 2016, Seiten 32-35
Inhalt:
Anleitung zur Nutzung der Online-Datenbank zum mechanischen Rechnen.
An online bibliography of mechanical calculation and slide rules
Detlef Zerfowski:Slide Rule Gazette
Colin Barnes Memorial Issue, 2016, Seiten 34-37
Inhalt:
Artikel über Nutzung der Online-Datenbank zum mechanischen Rechnen.
Open Source Software in der Automobil-Industrie
Detlef Zerfowski:Konferenz: Software für die vernetzte Mobilität; Automotve meets IT; 26.-27. April 2016, Fürstenfeldbruck bei München
Inhalt:
Der Vortrag adressiert die Chancen und Risiken, die sich aus der Nutzung von und Kontribution zur Open Source Software für die Automobilindustrie ergeben.
Architecture - Quo Vadis
Detlef Zerfowski:Elektronik Systeme im Automobil; 20. EUROFORUM-Jahrestagung: 11.-12. Februar 2016, München.
Inhalt:
Diskussion heutiger Software-Architekturen im Automobil-Sektor und zukünftige E/E-Architekturen und deren Einfluss auf Software-Architekturen. Insbesondere wird auf den Einfluss von ''Convays-Law'' auf SW-Architekturen im Automobilsektor eingegangen.
Data Security & Privacy Protection for Automotive IT Systems — The Milestones from Yesterday, Today, and Tomorrow
Marko Wolf, Detlef Zerfowski:In: 14. SAE Symposium on Automotive Technology (SIAT 2015), Pune, Indien, 21.– 23. Januar 2015
Diskrete Logarithmen - Was ist denn das?
Detlef Zerfowski:In: Klaus Kühn: ''Collectanea de Logarithmis'', 2014
In dem Artikel wird die Theorie der diskrete Logarithmen und wie mit ihnen gerechnet wird, anhand einfacher Beispielen erklärt.
A 13 Years Project - An Adventure with Pain
Detlef Zerfowski:Journal of the Oughtred Society
(ISSN 1061-6292)
Vol. 22, No. 2, 2013, Seiten 26-30
Inhalt:
Artikel über die Entstehung des nachfolgend angegebenen Buches.
Unser weltweites Wissen über mechanische Rechenmaschinen, Rechenschieber und andere Rechenhilfsmittel. Der Versuch einer umfassenden Übersicht des Wissens aus Vergangenheit und Gegenwart.
Detlef Zerfowski:2012, ISBN 978-81-8465-827-9, 1574 Seiten. Selbstverlag, Bangalore, India.
New Functional Safety Standard ISO 26262 and the Potential Impact on the ECU development for the Indian Market
Lakshmi Meti, Detlef Zerfowski:International Mobility Engineering Congress & Exposition 2009, Chennai, India, 13-15 December 2009, SAE paper no.: SAE 2009-28-0021
Reliability Engineering in Automotive Industry for the Local Market
Christian Lemm, Detlef Zerfowski:International Mobility Engineering Congress & Exposition 2009, Chennai, India, 13-15 December 2009, SAE paper no.: SAE 2009-28-0026
A.W. Faber Model 366 - System Schumacher. A Very Unusual Slide Rule
Dieter von Jezierski, Detlef Zerfowski, Paul Weinmann:Journal of the Oughtred Society
(ISSN 1061-6292) Vol. 13, Nr. 2, 2004, Seiten 10-17
Inhalt:
Artikel über einen Rechenschieber der mit diskreten Logarithmen (aus der Zahlentheorie) anstelle von gewöhnlichen Logarithmen arbeitet.
Technischer Leiter, Erfinder und Stratege: Franz Trinks. Ein Leben für Grimme, Natalis & Co.
Detlef Zerfowski:Historische Bürowelt
Nr. 67, April 2004, Seiten 17-18
Geodätisches Rechnen. Eine analoge Rechenmaschine im Büro: das Planimeter
Detlef Zerfowski, Susanne Herden:Historische Bürowelt
No. 63, December 2002, pages 17-19
No. 66, December 2003, pages 18
Geodätisches Rechnen. Vermessungstechnische Berechnungsalgorithmen auf mechanischen Rechenmaschinen
Detlef Zerfowski, Susanne Herden:Historische Bürowelt
Teil 1: Nr. 61, April 2002, Seiten 13-19
Teil 2: Nr. 62, September 2002, Seiten 15-19
Vermessungstechnische Berechnungsalgorithmen auf mechanischen Rechenmaschinen
Detlef Zerfowski:Tagung des Bildungswerk des Verbandes Deutscher Vermessungsingenieure e.V.: Landesvermessung und Kataster der Preußen
Software-Entwicklung eines ESP für Nfz und EEM für Pkw mit ASCET-SD
Detlef Zerfowski:11. Aachener Kolloquium, Fahrzeug- und Motorentechnik, Eurogress Aachen, 07.-09. Oktober 2002, Band 1, Seiten 611-624.
ASCET-SD im Praxis-Einsatz bei Knorr-Bremse
Detlef Zerfowski:Automotive Electronics extra, März 2001, Seiten 10-14.
Neuer SW-Entwicklungsprozess für sicherheitsrelevante Applikationen am Beispiel von ESP
Detlef Zerfowski:Bremstech 2000, TÜV Bayern, München, 13.-14. Dezember 2000
Developing ESP for Commercial Vehicles
Detlef Zerfowski:Real Times The ETAS Magazin, Nr. 2, 2000, Seiten 6-7.
Entwicklung des Elektronischen Stabilitäts-Programms (ESP) für Nutzfahrzeuge unter ASCET-SD
Detlef Zerfowski:Etas Competence Exchange Symposium 2000, München 4.-5. Juli 2000 und Paris 17.-18. Oktober 2000.
Zusammenfassung:
Die steigende Komplexität der Software im Embedded System Bereich steht oft konträr zu möglichst kurzen Entwicklungszeiten und zu hoher SW-Qualität (Forderungen der QS9000 müssen erfüllt werden). Analog zu anderen Entwicklungsbereichen versucht man bei der SW-Entwicklung dieser Diskrepanz durch den Einsatz automatisierender Methoden und Verfahren zu begegnen. Entsprechend wurde während der Entwicklung des Elektronischen Stabilität Programms (ESP) für Nutzfahrzeuge ein neuer Entwicklungsprozess eingeführt.
Nach einem kurzen Überblick über die Softwarestruktur des ESP wird der angewandte Software-Entwicklungsprozess beschrieben. Ein zentraler Aspekt dieses Prozesses ist der Einsatz des Werkzeuges ASCET-SD. ASCET-SD unterstützt die graphische, hardwareunabhängige Funktionsentwicklung. Die integrierte automatische Codegenerierung (für unterschiedliche Ziel-CPUs) schliesst die Lücke zwischen Funktionsentwurf, Implementierung und Dokumentation. Abschliessend wird die Integration von ASCET-SD und eines Fahrzeugsimulationsmodell in unseren Prüfstand dargestellt.
Mechanische Rechenmaschinen und Rechenhilfsmittel in der Vergangenheit. Eine Literaturrecherche
Detlef Zerfowski:1999, ISBN 3-00-004260-1, 199 Seiten, Selbstverlag (vergriffen).
Neue klinische Anwendungen der dreidimensionalen Rekonstruktion in der echographischen Diagnostik
G. Glombitza, R. De Simone, U. Mende, M. Merdes, R. Krempien, D. Zerfowski C. F. Vahl, H. P. Meinzer, S. Hagl:Informatik Forschung und Entwicklung, Springer Verlag, 1999, Nr. 1, Seiten 16-23.
Zusammenfassung:
Medizinische Bilddaten durchlaufen von der Datenakquisition bis zur Diagnose bzw. Operationsplanung die verschiedensten Verarbeitungsschritte. Die frühzeitige Kompensation auftretender Störungen in dieser Verarbeitungskette bietet den anschließend angewandten Algorithmen deutlich verbessertes Datenmaterial. In diesem Zusammenhang werden Verfahren zur Kompensation von Bewegungs- und Metallartefakten in tomographischen Aufnahmen vorgestellt, sowie neue Methoden der modellbasierten Registrierung von Datensätzen unterschiedlicher Modalitäten präsentiert.
Auswertung von Funktions-CT oberer Halswirbel zur Diagnose von Weichteildistorsionen
M. Hahn, D. Zerfowski, H. Friedburg, Th. Beth:Bildverarbeitung für die Medizin 1999, H. Evers et al. (Eds.), Serie: ''Informatik aktuell'', Tagungsband, Springer Verlag, 1999, 150-154
Aufbereitung medizinischer Bilddaten
Detlef Zerfowski, Hartwig Grabowski, Robert Krempien, Stefan Haßfeld:In: Informatik, Forschung und Entwicklung, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, Band 14, Nr. 1, 1999, Seiten 2-8
Zusammenfassung
Medizinische Bilddaten durchlaufen von der Datenakquisition bis zur Diagnose beziehungsweise Operationsplanung die verschiedensten Verarbeitungsschritte. Die frühzeitige Kompensation auftretender Störungen in dieser Verarbeitungskette bietet den anschließend angewandten Algorithmen deutlich verbessertes Datenmaterial. In diesem Zusammenhang werden Verfahren zur Kompensation von Bewegungs- und Metallartefakten in tomographischen Aufnahmen vorgestellt, sowie neue Methoden der modellbasierten Registrierung von Datensätzen unterschiedlicher Modalitäten präsentiert.
Bildverbesserungsmethoden für die medizinische Diagnostik
Detlef Zerfowski:1998, ISBN 3-928973-27-4, CGA-Verlag, Dissertation, TH Karlsruhe.
Zusammenfassung:
Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung und Verbesserung verschiedener bildgebender Verfahren in der medizinischen Diagnostik und der ihrer Realisierung zugrunde liegenden Methoden und Algorithmen. Dabei liegt ein Schwerpunkt auf dem Vergleich verschiedener Rekonstruktionsverfahren der Computertomographie und deren unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber Störungen wie Metalleinschlüssen, Patientenbewegung und Datenausfall.
Um eine höhere, störungsfreie Bildqualität und damit die Möglichkeit einer gesicherten Diagnostik bieten zu können, besitzen Verfahren zur Kompensation der zuvor genannten Artefakte eine hohe praktische Bedeutung, auch im Hinblick auf eine rechnergestützte Weiterverarbeitung.
Im Rahmen der Arbeit werden insbesondere die verschiedenen tomographischen Aufnahmemethoden gemäß ihrer Eigenschaften (z.B. Meßprinzip, Geometrie der Meßanordnung) klassifiziert. Anschließend erfolgt die mathematische Modellierung des tomographischen Meßprozesses mittels der Radon-Transformation.
Nach dieser Modellierung werden unter Verwendung der Simulationsumgebung TomAS verschiedenen Bildrekonstruktionsalgorithmen vorgestellt und im Hinblick auf ihre Vor- und Nachteile (z.B. Laufzeitverhalten, Speicherbedarf, Anfälligkeit gegenüber Störungen) analysiert.
Anschließend werden drei neue Algorithmen zur Verbesserung medizinischer CT-Aufnahmen präsentiert. Dabei handelt es sich um Verfahren
- zur Beseitigung von Artefakten auf Grund fehlender Daten,
- zur Kompensation von Bewegungsartefakten und
- zur Reduktion von Metallartefakten z.B. hervorgerufen durch Zahnfüllungen.
Im Gegensatz zu den bisherigen Ansätzen arbeiten die vorgestellten Verfahren weder auf den rekonstruierten Bilddaten, noch müssen die unterschiedlichen Rekonstruktionsalgorithmen berücksichtigt werden, da die neuen Kompensationsverfahren in einem Vorverarbeitungsschritt direkt auf den gemessenen Rohdaten, der Radon-Transformierten, operieren.
Für die Entwicklung der Algorithmen werden die Auswirkungen der störenden Einflüsse auf die gemessenen Rohdaten analysiert und modelliert. Mit der neuen, sogenannte Randkurvenmethode, werden sowohl nicht deformierende als auch deformierende Patientenbewegungen bereits in den Rohdatensätzen kompensiert werden.
In einem anschließenden Abschnitt wird aufbauend auf der Fourier-Rekonstruktion eine hochparallele Realisierung der Rekonstruktion in Form eines optischen Aufbaus untersucht. Hierzu werden die notwendigen einzelnen Operationsschritte der Rekonstruktion analysiert und die korrespondierenden optischen Primitive identifiziert. Anschließend wird ein optischer Aufbau beschrieben, der eine vollständige Rekonstruktion der tomographischen Daten auf optischem Wege ermöglicht.
Reduction of Metal Artifacts in Computed Tomographies for the Planning and Simulation of Radiation Therapy
T. Rohlfing, D. Zerfowski, J. Beier, P. Wust, N. Hosten, R. Felix:Presented at CAR'98, Tokyo. Published in: H. U. Lemke, M. V. Vannier, K. Inamura, A. G. Farman (Eds.), 'CAR'98, Computer Assisted Radiology and Surgery', Elsevier Science, 1998, pp. 57-62
Zusammenfassung:
Im Rahmen dieser Arbeit werden Techniken zur Kompensation von Metallartefakten in der Computertomographie (CT) evaluiert. Im Vergleich zu simulativ gewonnenen CT Projektionsdatensätzen erlauben reale Messungen eine geringere Qualitätsverbesserung des Bildmaterials. Die Metallartefakte können in der Regel nicht vollständig entfernt werden, auch nicht unter Verwendung von Informationen anatomischer Strukturen in der unmittelbaren Nachbarschaft des Metalls. Die Reduzierung des Bildrauschens liefert jedoch eine bessere Bildqualitä. Für die Weiterverarbeitung entsprechender Tomographien, z.B. im Bereich der Bestrahlungstherapie, versprechen die gezeigten Verfahren eine verbesserte Geneauigkeit und Numerische Stabilität.
Kompensation von Metallartefakten in der Computertomographie
Detlef Zerfowski:In: T. Lehmann, V. Metzler, K. Spitzer, T. Tolxdorff (Hrsg.), Bildverarbeitung für die Medizin 1998 , S. 284-288, Aachen, 25-26 März 1998
Zusammenfassung:
Metallische Fremdkörper wie z.B. Zahnfüllungen oder implantierte Schrauben wirken sich in computertomographischen Aufnahmen negativ auf die Bildqualität aus, indem sich streifenförmige Artefakte über große Bereiche des Bildes ausbreiten und für die Diagnostik relevante Informationen überdecken. Für eine zuverlässigere Befundung ist die Kompensation solcher Artefakte von besonderer Bedeutung. Das vorgestellte Verfahren lokalisiert in den gemessenen Rohdaten die durch das Metallobjekt verursachten Störungen, um diese mittels eines an die Geometrie des Tomographen angepaßten Verfahrens zu kompensieren. Da das vorgestellte Verfahren unabhängig von nachfolgend angewandten Rekonstruktionsalgorithmen ist, handelt es sich um einen reinen Vorverarbeitungsalgorithmus, der sich einfach auf bereits existierenden Tomographieanordnungen implementieren läßt.
Waveletbasierte Rauschreduktion in medizinischen Ultraschalldaten
H. Mehldau, D. Zerfowski, A. Klappenecker:In: T. Lehmann, V. Metzler, K. Spitzer, T. Tolxdorff (Hrsg.), Bildverarbeitung für die Medizin 1998 , S. 229-233, Aachen, 25-26 März 1998.
Zusammenfassung:
Von Donoho und Johnstone wurde ein waveletbasiertes Verfahren zur Rauschreduktion entwickelt. Dieses Verfahren beruht auf der Annahme, daß signalunabhängiges Rauschen vorliegt. Medizinische Ultraschalldaten sind jedoch mit signalabhängigem Rauschen behaftet. In diesem Artikel werden zwei Ansätze vorgestellt, die das Vefahren von Donoho und Johnstone an das signalabhängige Rauschmodell anpassen.
Motion Artifact Compensation in CT
Detlef Zerfowski:Presented at SPIE's International Symposium, Medical Imaging 1998, San Diego, California, USA
Zusammenfassung:
In dem Papier wird eine neue Methode zur Kompensation von Bewegunsartefakten in computertomographischen Aufnahmen vorgestellt. Der Algorithmus operiert auf den gemessenen Rohdaten, der sogenannten Radon-Transformierten. Eine Kantendetektion auf diesen Rohdaten liefert die beiden Ränder der Radon-Transformierten, welche durch ein Schätzverfahren unter Verwendung von polynomialen Schätzfunktionen modifiziert werden. Die punktweise Differenz zwischen den geschätzten und den in der Radon-Transformierten gemessenen Randkurven bestimmen Parameter für die Bewegungskompensation. Die entsprechenden Operationen werden anschließend zeilenweise auf der Radon-Transformierten durchgeführt.
Die Methode is unabhängig vom verwendeten Rekonstruktionsalgorithmus, wie z.B. gefilterte Rückprojektion, Fourier-Methode etc., da sämtliche Operationen auf den Rohdaten ausgeführt werden.
TomAS -- Tomographic Algorithms and Ultrasound Simulation
D. Zerfowski, T. Rohlfing, U. Mende, Th. Beth:Presented at CAR'97, Berlin. Published in: Lemke (Ed.), 'CAR'97, Computer Assisted Radiology and Surgery', Elsevier Science, 1997, p. 1017
Zusammenfassung:
Ein neues Softwarepaket TomAS zur Simulation medizinischer Bildgebungstechniken wie Computertomographie und Ultraschall wurde vorgestellt. Das Hauptziel von TomAS besteht in der Unterstützung des Entwicklungsprozesses von Algorithmen für die medizinische Bildverarbeitung. TomAS kann außerdem im Rahmen der Ausbildung genutzt werden, um z.B. Prinzipien der Bildgebung zu erklären. Aus diesem Grund stellt TomAS ein Bindeglied zwischen den medizinischen Wissenschaften und der Informatik dar.
Wavelets and Waves in Optical Signal Preprocessing
Th. Beth, A. Klappenecker, M. Schmid, D. Zerfowski:Published in: 'Inverse Problems in Medical Imaging and Nondestructive Testing', H. W. Engl, A. K. Louis, W. Rundell (Eds.), Springer Mathematics, 1997; Proceedings of the Conference in Oberwolfach, February 4-10, 1996, pp. 7-17
Zusammenfassung:
In diesem Papier werden Anwendungen der Wavelet-Transformation im Bereich der Signalverarbeitung beschrieben. Insbesondere wird hierbei auf die medizinischen Bildverarbeitung eingegangen, mit dem Ziel eine kompakte Darstellung der gegebenen Bilder zu erhalten.
Eine ähnliche Aufgabe stellt sich bei der Merkmalsextraktion in Bildern, die auf Methoden der Signalvorverarbeitung aufbaut. In diesem Zusammenhang präsentieren wir eine alternative , optische Realisierung von Wavelets unter Verwendung Diffraktiver Elemente (DE). Bei dem Entwurf von DEs handelt es sich um ein inverses und schlecht gestelltes Problem. Wir beschreiben wie approximative Lösungen für dieses Problem mit Hilfe modifizierter, iterativer Projektionsalgorithmen gefunden werden können.
Lotto, Schulmädchen und Versuchsplanung - eine Entdeckung in der Designtheorie
D. Zerfowski, T. Rohlfing, J. Müller-Quade, W. Fakler:Spektrum der Wissenschaft, Mai 1996, S. 18-22.
The Capacity of Matched RS Codes is Zero Over the AWGN Channel
D. E. Lazic, D. Zerfowski, Th. Beth:Presented at Eurocode 1994, l'Abbaye de La Bussiere sur Ouche, Cote d'Or, Frankreich
Zusammenfassung:
In dem Papier wird gezeigt, daß die aus algebraischer Sicht betrachtet, isomorphen Reed-Solomon Codes nach Abbildung des Codealphabets in den Signalraum stark unterschiedliche Eigenschaften besitzen. Anhand der Abbildung der Codesymbole in einen n-dimensionalen Euklidschen Vektorraum wird gezeigt, daß die Kapazität der Reed-Solomon Codes für den Übertragungskanal mit additiven weißen Gauß'schem Rauschen gleich Null ist.