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Themen für Bachelor oder Masterarbeitsthemen

Auf dieser Seite stellen wir Themen vor, die in Abschlussarbeiten von interessierten Studierenden bearbeitet werden können. Im Normalfall würde ein Mitarbeiter des virtUOS das Thema inhaltlich betreuen und als Zweitgutachter Tätig sein.

Die hier angebotenen Themen richten sich an Studierende verschiedener Fachrichtungen. Die Eignung für das eigene Fach kann mit dem angegebenen Betreuer sicherlich geklärt werden.

Bereich Lernmanagementsysteme

Das Zentrum virtUOS ist aktiv an der Weiterentwicklung des opensource LMS Stud.IP beteiligt. In diesem Bereich ergeben sich derzeit folgende Themen:

LTI-Schnittstelle für Stud.IP

Learning Tools Interoperability (LTI) ist eine Schnittstelle für Lernmanagementsysteme um externe Software einbinden zu können (ähnlich wie z.B. OpenSocial für Soziale Netzwerke). Aktuell ist die Spezikation 1.1 aktuell und in vielen wichtigen LMS-Systemen auch schon vorhanden. Anwendungen können entweder LTI Provider (Anbieter von Funktionen) oder LTI Client (Einbinden von Funktionen sein). Einige Anwendungen wie Moodle implementieren auch beides.

Für Stud.IP würde es sich anbieten mindestens ein LTI Client zu werden.

Mehr Informationen zu LTI: http://www.imsglobal.org/lti/

Benötigte Kenntnisse: PHP, HTML

Bereich Vorlesungsaufzeichnungen

Das Zentrum virtUOS ist aktiv an der Weiterentwicklung des opensource Vorlesungsaufzeichnungssystems Matterhorn beteiligt. In diesem Bereich ergeben sich derzeit folgende Themen:

Grafischer Webbasierter Matterhorn Workflow-Editor

Matterhorn besitzt ein dynamisch konfigurierbares Workflow System. Das heisst es ist in Matterhorn nicht fest hinterlegt wie eine Aufzeichnung verarbeitet werden soll, sondern der Administrator kann sich selber Workflows schreiben, in denen er die verschiedenen Methoden zur Videoweiterverarbeitung verknüpft. So kann man ein Video in verschiedene Codecs umwandeln, Texterkennung auf eine VGA-Aufzeichnung durchführen, die fertigen Videos in verschiedenen Ausgabekanälen publizieren uvm.

Diese Workflows sind als XML-Dateien hinterlegt, die sogar im laufenden System verändert werden könnten. Leider haben viele Administratoren nicht das Know-How diese XML-Dateien selber anzupassen, weshalb ein grafischer Editor dafür sehr hilfreich wäre, der in Matterhorn mit eingebunden würde.

Es gibt sicherlich viele Möglichkeiten wie man den Workflow visualisieren könnte, z.B. als ein Flussdiagramm, dass die Verabeitungsschritte des Videos in Abhängigkeit von vorhandenen Daten, des Videotyps und der Analyseergebnisse vorangegangener Schritte darstellt und in das mit Drag & Drop Funktionen an bestimmten Stellen hinzugefügt und entfernt werden können. Zusätzlich muss man an den verschiedenen Funktionen Parameter übergeben können.

Die grafische Darstellung muss aus den XML Dateien erstellt werden können und es muss der mit dem Editor erstellte Workflow auch als XML wieder zurückgespeichert werden können.

Benötigte Kenntnisse: HTML, Javascript, XML, ein wenig Java wäre nicht schlecht...

Matterhorn Kapitel-Editor

Der Matterhorn Player stellt Kapitel da, die aus einer automatischen Analyse einer VGA-Aufzeichnung erzeugt werden. Es wird hierbei versucht so etwas wie einen Folienwechsel in Powerpoint zu erkennen. Zahlreichen Lehrenden ist diese Automatik aber nicht ausreichend. Sie würden lieber manuell diese Kapitel erstellen, benennen und mit zusätzlichen Informationen versehen können (z.B. Links zum Skript).

Hierzu müsste ein Kapiteleditor noch gebaut werden der ggf. die schon erkannten Kapitel verändern/löschen lässt oder auch neue Kapitel möglichst anlegen kann.

Benötigte Kenntnisse: HTML, Javascript, ein wenig Java wäre nicht schlecht...

Verbesserung der Matterhorn Unit- und Integration-Tests

Matterhorn setzt zur Sicherung der Code-Qualität auf (Java) Unit- und Integration-Tests. Diese sollen den vorhandenen Code automatisch Testen um sicherzustellen, dass durch Änderung an einer Stelle im Code nicht anderswo etwas kaputt geht.

Leider ist die Code-Coverage derzeit noch nicht optimal. Das erstellen der Test ist aber in der Verantwortung der Entwickler. Leider ist das Erstellen der Test häufig auch nur reine Fleißarbeit (z.B. bei Gettern und Settern).

Im Rahmen dieser Arbeit sollen Strategien erstellt werden, die es am Bespiel von Matterhorn den Entwicklern einfacher machen, schnell Tests zu erstellen und Templates geschaffen werden, die ohne großen Aufwand die trivialen Test abdecken können.

Benötigte Kenntnisse: Java

Erweiterung des Matterhorn Theodul Players um weitere Module

Derzeit befindet sich ein neuer HTML5-Player für Matterhorn in der Entwicklung, dessen wichtigste Neuerung ein Plugin-System ist, um es den Entwicklern zu ermöglichen einfach die Ergebnisse ihre Module zu visualisieren.

Im Rahmen einer Bachelorarbeit kann man welche dieser Plugins erstellen, basierend auf Daten die in Matterhorn schon vorhanden sind, oder die man mehr oder weniger einfach erzeugen kann:

Daten zum Lehrenden: weitere Aufzeichnungen, oder Kurse, beliebteste Aufzeichnungen des Lehrenden, Biografie, Foto, ...

Daten zur persönlichen Nutzung (gespeichert im Cookie): Bereits gesehen Bereiche der aktuellen Aufzeichnung, History schon gesehener Aufzeichnung, Gesamtzeit der schon betrachteten Videos...

Zusätzliche Daten zur Serie: Vorlesungs- bzw. Tagungs-Homepage, Literaturlisten, meistgesehen Aufzeichnung einer Serie, ...

Einbindung zusätzlicher Daten: z.B. Fotos von Tafelbildern, Kommentare, Tags

Benötigte Kenntnisse: HTML, Javascipt, ein wenig Java.

Automatisches Synchronisieren von Audio/Video in Vorlesungsaufzeichnungen durch Einfügen von Markern

Zwei Veranstaltungen werden momentan mit einem Raspberry Pi-Mini-Computer aufgezeichnet. Die Aufzeichnung funktioniert ohne Probleme und die Ergebnisse sehen vielversprechend aus, ein Problem ist jedoch das synchronisieren von Bild und Ton. Der Gund dafür ist, dass beide Quellen getrennt aufgezeichnet werden und nacher zusammengefügt werden, dabei aber nicht garantiert werden kann, dass der Startzeitpunkt exakt identisch ist.

Würde man in beide Aufzeichnungen ein externes Signal einschleusen könnte man beide Streams relativ einfach automatisch synchronisieren und muxen.

Multi-File Processing in Opencast Matterhorn

Issue: https://opencast.jira.com/browse/MH-10027 (teilweise)

Opencast Matterhorn enthält Workflow Operationen zum Verarbeiten von Videos unter Nutzung von FFmpeg. Die Grundsätzliche Idee dabei ist es eine Videodatei am FFmpeg zu übergeben und eine neue Videodatei anzunehmen. FFmpeg kann jedoch beliebig viele Ein- und Ausgabedateien haben, was beispielsweise das parallele Abarbeiten von Video ermöglicht.

Ziel wäre es eine Matterhorn Workflow-Operation zu schaffen, die genau dies ermöglicht: Beliebig viele Dateien annehmen, an FFmpeg weitergeben und die Ausgaben wieder entgegenzunehmen.

UI für Matterhorn Workflow-Operationen

Issue: https://opencast.jira.com/browse/MH-10017 (teilweise)

Opencast Matterhorn ermöglicht das Verarbeiten von A/V-Material anhand von vordefinieren Workflows. Diese Workflows bestehen aus einer Reihe von Operationen die sequentiell abgearbeitet werden.

Ist ist zudem möglich einige Operationen nur bedingt auszuführen. Dies bedeutet jedoch momentan, dass händisch eine UI für jede Bedingung geschrieben wird, was unpraktikabel ist und daher kaum genutzt wird.

Ziel wäre es solch eine Benutzeroberfläche automatisch zu generieren, die nötigen Bedingungen zu übergeben und gegebenenfalls weitere Bedingungen einzufügen.

Parallelisierung von Opencast Matterhorn Workflows

Opencast Matterhorn ermöglicht das Verarbeiten von A/V-Material anhand von vordefinieren Workflows. Diese Workflows bestehen aus einer Reihe von Operationen die sequentiell abgearbeitet werden. Viele Operationen hängen jedoch eigentlich gar nicht voneinander ab und könnten daher auch problemlos parallel abgearbeitet werden.

Ziel wäre es parallele Abarbeitung von Workflows unter Beachtung von vordefinierten Abhängigkeiten zu ermöglichen.

Sonstiges

Hier finden sie eine Sammlung von eLearning bezogenen Themen, die sich keinem der oben genannten größeren Bereiche zuordnen lassen.

Kollaborative Interaktive Whiteboard Software

Interaktive Whiteboards (Smartboards) und Tablets (iPad, Android, Windows 8/RT) auf denen man mit Stiften oder Fingern zeichnen kann erfreuen sich einer zunehmenden Beliebtheit. Um diese Tools zu benutzen gibt es zwar zahlreiche Software, aber keine die wirklich auf eine (echtzeit) Kollaboration von Nutzern abgestimmt zwischen verschiedenen Endgeräten sind und ihnen einen einfachen Austausch der Daten untereinander ermöglicht.

Im Rahmen der Ausbildung zum Mediengestalter ist im virtUOS ein erstes Tool entstanden das ein auf HTML5-Canvas basierendes einfaches Zeichenprogramm in ein Wikisystem integriert. Dieser Ansatz könnte in einer Bachelorarbeit noch weiter ausgebaut werden, um die Integration des Zeichentools in verschiedenen Systeme (Blogs, LMS, CMS), eine Verbesserung des Zeichentools und Echtzeitkollaborationsfunktionen.

Benötigte Kenntnisse: PHP, HTML, Javascript