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We give theorems about asymptotic normality of general additive functionals on patricia tries, derived from results on tries. These theorems are applied to show asymptotic normality of the distribution of random fringe trees in patricia tries. Formulas for asymptotic mean and variance are given. The proportion of fringe trees with 𝑘 keys is asymptotically, ignoring oscillations, given by (1−𝜌(𝑘))/(𝐻 +𝐽)𝑘(𝑘−1) with the source entropy 𝐻, an entropy-like constant 𝐽, that is 𝐻 in the binary case, and an exponentially decreasing function 𝜌(𝑘). Another application gives asymptotic normality of the independence number and the number of 𝑘-protected nodes.
AI-based computer vision systems play a crucial role in the environment perception for autonomous driving. Although the development of self-driving systems has been pursued for multiple decades, it is only recently that breakthroughs in Deep Neural Networks (DNNs) have led to their widespread application in perception pipelines, which are getting more and more sophisticated. However, with this rising trend comes the need for a systematic safety analysis to evaluate the DNN's behavior in difficult scenarios as well as to identify the various factors that cause misbehavior in such systems. This work aims to deliver a crucial contribution to the lacking literature on the systematic analysis of Performance Limiting Factors (PLFs) for DNNs by investigating the task of pedestrian detection in urban traffic from a monocular camera mounted on an autonomous vehicle. To investigate the common factors that lead to DNN misbehavior, six commonly used state-of-the-art object detection architectures and three detection tasks are studied using a new large-scale synthetic dataset and a smaller real-world dataset for pedestrian detection. The systematic analysis includes 17 factors from the literature and four novel factors that are introduced as part of this work. Each of the 21 factors is assessed based on its influence on the detection performance and whether it can be considered a Performance Limiting Factor (PLF). In order to support the evaluation of the detection performance, a novel and task-oriented Pedestrian Detection Safety Metric (PDSM) is introduced, which is specifically designed to aid in the identification of individual factors that contribute to DNN failure. This work further introduces a training approach for F1-Score maximization whose purpose is to ensure that the DNNs are assessed at their highest performance. Moreover, a new occlusion estimation model is introduced to replace the missing pedestrian occlusion annotations in the real-world dataset. Based on a qualitative analysis of the correlation graphs that visualize the correlation between the PLFs and the detection performance, this study identified 16 of the initial 21 factors as being PLFs for DNNs out of which the entropy, the occlusion ratio, the boundary edge strength, and the bounding box aspect ratio turned out to be most severely affecting the detection performance. The findings of this study highlight some of the most serious shortcomings of current DNNs and pave the way for future research to address these issues.
Statistical shape models learn to capture the most characteristic geometric variations of anatomical structures given samples from their population. Accordingly, shape models have become an essential tool for many medical applications and are used in, for example, shape generation, reconstruction, and classification tasks. However, established statistical shape models require precomputed dense correspondence between shapes, often lack robustness, and ignore the global surface topology. This thesis presents a novel neural flow-based shape model that does not require any precomputed correspondence. The proposed model relies on continuous flows of a neural ordinary differential equation to model shapes as deformations of a template. To increase the expressivity of the neural flow and disentangle global, low-frequency deformations from the generation of local, high- frequency details, we propose to apply a hierarchy of flows. We evaluate the performance of our model on two anatomical structures, liver, and distal femur. Our model outperforms state-of-the-art methods in providing an expressive and robust shape prior, as indicated by its generalization ability and specificity. More so, we demonstrate the effectiveness of our shape model on shape reconstruction tasks and find anatomically plausible solutions. Finally, we assess the quality of the emerging shape representation in an unsupervised setting and discriminate healthy from pathological shapes.
Bei der Bekleidungsmodellierung geht es um den Entwurf von Bekleidung von Personen, die beispielsweise in Szenen dargestellt werden können. Dabei stützt sich der Entwurf auf Informationen aus einer Datengrundlage. Die Darstellung von Szenen, in denen Personen dargestellt werden, stellt sich grundsätzlich als Zusammenspiel komplexer Teilaspekte dar. Dabei wird die Nachvollziehbarkeit einer modellierten Szene oder modellierter Avatare im Auge des Betrachters ganz wesentlich durch den Faktor passend gewählter Kleidung bestimmt.
In dieser Arbeit werden Ansätze und Verfahren vorgestellt, die zur Bekleidungsmodellierung auf Grundlage von Textdokumenten basieren. Dafür werden Möglichkeiten erörtert, die es erlauben Informationen aus Texten zu extrahieren und für die Modellierung einzusetzen.
Zur Bearbeitung der Aufgabenstellung wird zunächst ein aus dem Machine Learning bekanntes kontextuelles Modell hinsichtlich einer Mehrklassen-Klassifizierung trainiert und angewendet. Daraufhin wird die Erstellung einer eigenen Wissensressource, die sich auf textlicher Ebene mit dem Thema der Bekleidung auseinandersetzt, aufgebaut und mit zahlreichen Informationen aus bereits bestehenden Ressourcen popularisiert. Die neue Ressource wird in Form einer Graphdatenbank entworfen. Dabei werden Relationen zwischen den einzelnen Elementen mithilfe von statischen Modellen sowie einem kontextuellen Modell, dem BERT-Modell, erstellt. Schließlich wird auf Grundlage der entwickelten Graphdatenbank ein in der Programmiersprache Python entwickeltes Programm vorgestellt, dass Eingabetexte unter Hinzunahme der Informationen und Relationen innerhalb der Graphdatenbank verarbeitet und Kleidungsstücke detektiert.
Nach der theoretischen Aufarbeitung der entwickelten Ansätze werden die daraus resultierenden Ergebnisse diskutiert und bestehende Problematiken bei der Bearbeitung der Aufgabenstellung angesprochen. Abschließend wird die Arbeit zusammengefasst und Anregungen für die weitere Bearbeitung dieser Thematik vorgestellt.
Die Arbeit befasst sich mit zwei funktionalen Grenzwertsätzen für skalierte Linienzählprozesse von anzestralen Selektionsgraphen. Dazu werden zwei Modelle aus der mathematischen Populationsgenetik betrachtet. Wir führen zuerst das Moran-Modell mit gerichteter Selektion mit konstanter Populationsgröße N in kontinuierlicher Zeit und den Linienzählprozess des anzestralen Selektionsgraphen (MASP) gemäß Krone und Neuhauser (Theor. Popul. Biol. 1997) ein. Die Hauptaussage dieser Abschlussarbeit besagt, dass der passend standardisierte MASP im Fall der moderaten Selektion für N gegen unendlich in Verteilung gegen einen Ornstein-Uhlenbeck-Prozess konvergiert. Das zweite betrachtete Modell ist das Cannings-Modell mit gerichteter Selektion in diskreter Zeit, das gemäß Boenkost, González Casanova, Pokalyuk und Wakolbinger (Electron. J. Probab. 2021) eingeführt wird. Für ein Teilregime der moderat schwachen Selektion wird bewiesen, dass die reskalierten Fluktuationen des Linienzählprozesses des anzestralen Selektionsgraphen im Cannings-Modell ebenfalls in Verteilung gegen einen Ornstein-Uhlenbeck-Prozess konvergieren.