Bachelor-/Masterseminar:

Mathematische Optimierung und Inverse Probleme: Geometrische Ansätze

SS 2020

Dozent:  Benedikt Wirth
 Frank Wübbeling
 Jörg Schürmann

Informationen zum Seminar

Zeit, Ort: tba; Blockseminar möglich
Inhalt: Diverse Anwendungen in Technik und Naturwissenschaften beschäftigen sich mit der Geometrie oder Topologie von Objekten. Beispielsweise müssen in der Computergraphik Geometrien von Objekten oder Lebewesen für virtuelle Realitäten berechnet werden, in der Qualitätskontrolle von Bauteilen möchte man anhand von Messungen (z.B. computertomographischen Aufnahmen) die Topologie des Bauteils ermitteln (d.h. z.B. ob es Risse oder Blasen enthält), oder man möchte neuronale Aktivierungs-Muster im Gehirn korrelieren mit der Umgebung eines Probanden.

Obige Probleme liegen an der Schnittstelle zwischen Theoretischer und Angewandter Mathematik. In diesem Seminar werden wir uns mit der Analysis und numerischen Behandlung einiger Beispiele befassen und dabei auch allgemeine Methoden besprechen.

Voraussetzungen:  Analysis I-III, Vorkenntnisse in Numerik/Differentialgleichungen sind hilfreich.
Vorbesprechung: Do., 23.01.2020, 14:00-14:30, Raum 120.029/030 (Besprechungsraum Angewandte Mathematik)
Leistungsnachweis: 45-minütiger Seminarvortrag und didaktisch aufbereitete Ausarbeitung (ca. 7-seitiges Handout, dieses soll ca. 10 Tage vor dem Vortrag vorgelegt werden, um zusätzliche Hilfestellungen geben zu können)
Vortrags-Themen:  Wir werden im Seminar Kapitel aus Lehrbüchern sowie weiterführende Forschungsartikel zu den Themen behandeln. Ein möglicher Themenfokus behandelt Integration bzgl. der Euler-Charakteristik (siehe auch hier), ein interessantes Gebiet an der Schnittstelle zwischen Theoretischer und Angewandter Mathematik.
Die folgende Liste an Artikeln soll einen Eindruck möglicher Themenrichtungen geben; zu all diesen Richtungen werden wir gezielt an Ihre Vorkenntnisse angepasste Artikel heraussuchen:
  1. Definition der Euler-Integration
    Baryshnikov, Ghrist: Euler integration over definable functions
  2. Anwendung der Euler-Integration für Sensornetzwerke
    Baryshnikov, Ghrist: Target enumeration via Euler Characteristic integrals
  3. Euler-Integration für Numerik geometrischer Probleme
    Shapira: Constructible functions, Lagrangian cycles and computational geometry
  4. Tomographie (ein klassisches inverses Problem) im Kontext der Euler-Integration
    Shapira: Tomography of constructible fuctions
  5. Integration bzgl. der Gauss-Krümmung statt der Euler-Charakteristik
    McTague: A new approach to Euler Calculus for Continuous Integrands
  6. Persistente Homologie zur Untersuchung der Topologie verrauschter Daten
    Kapitel VII aus Edelsbrunner, Harer: Computational Topology - an introduction
  7. Persistente Homologie zum Vergleichen und Klassifizieren geometrischer Formen
    Cohen-Steiner, Edelsbrunner, Harer: Stability of persistence diagrams
  8. Konturvervollständigung
    Bellettini, Beorchia, Paolini: Completion of visible contours
  9. Geometrierekonstruktion anhand der Kontur
    einzelne Kapitel aus Bellettini, Beorchia, Paolini, Pasquarelli: Shape reconstruction from apparent contours
  10. Numerische Algorithmen für spezielle inverse Probleme
Wenn Sie Interesse am Seminar haben, melden Sie sich bitte per E-mail bei einem der Dozenten.

Vortragsübersicht: