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Doctor's Theses (authored and supervised):

R. Schraml:
"Physical Object Identification and Authentication Applications";
Supervisor, Reviewer: A. Uhl, M. Gelautz; Department of Computer Sciences, University of Salzburg, 2021; oral examination: 2021-03-11.



English abstract:
In the scope of Industry 4.0 cyber-physical systems (CPSs) are the core building-blocks enabling to connect the real world with the virtual, more specifically both worlds conflate to each other. This requires to collect data of real world objects and processes. This cumulative thesis deals with biometric identification of objects in two different domains: (i) Round wood identification in the wood industry: Efficient tracking of roundwood as well as quality analysis and measurement are key technologies to improve the wood supply chain man agement and roundwood processing to fulfil economical, ecological and social requirements. In this thesis, we show the basic feasibility of roundwood tracking based on digital log end images. (ii) Fish identification in intensive aquaculture: The movement from mass to smart fish produc tion requires to consider each fish as individual instead of viewing at the total stock of fish in a sea cage or tank. The goal of smart fish farming is based on the principle of eco-intensification, which means to improve fish welfare in order to increase the overall profit. We show the feasi bility of Atlantic salmon identification based on iris imagery as an approach to move towards precision fish farming. For both applications, we investigated the distinctiveness and stability of the utilized bio metric characteristics (annual ring pattern of roundwood, fish iris pattern). Both are required properties and moreover quality criteria of a biometric characteristic. Furthermore, this cumulative thesis treats physical authentication of medical drugs. Contrary to object identification, the goal is to determine if an object belongs to certain class of objects which show the same physical properties. Physical object authentication, as considered in this thesis, is referred to as classification-based authentication. This cumulative thesis proves the feasibility of classification-based drug authentication based on packaging material properties. For each of the three different applications covered in this cumulative thesis: (i) data has been acquired and pre-processed, (ii) feature extraction and comparison or classification methods have been adopted and developed and (iii) experimental evaluations have been performed.

German abstract:
Im Rahmen von Industrie 4.0 sind sogenannte Cyber-Physische Systeme (CPS) Kernbausteine, die die reale Welt mit der virtuellen Welt verbinden, genauer gesagt, beide Welten verschmelzen miteinander. Dies erfordert das Sammeln von Daten von Objekten und von Prozessen der realen Welt. Diese kumulative Arbeit befasst sich mit der biometrischen Identifizierung von Objekten in zwei verschiedenen Anwendungsbereichen: (i) Identifizierung von Rundholz in der Holzindustrie: Effiziente Ruckverfolgbarkeit von Rundholz sowie Qualitätsanalyse sind ¨ Schlüsseltechnologien zur Verbesserung des Rohstoffeinsatzes und der Rundholzverarbeitung, um wirtschaftliche, ökologische und soziale Kriterien zu erfüllen. In dieser Arbeit zeigen wir die grundlegende Machbarkeit der Rundholzverfolgung anhand digitaler Stammendbilder. (ii) Identifizierung von Fischen in intensiver Aquakultur: Der Übergang von Massenproduktion zu einer smarten Fischproduktion erfordert, dass jeder Fisch als Individuum betrachtet wird, anstatt des Gesamtbestandes an Fischen in einem Behälter zu betrachten. Das Ziel einer intelligenten Fischzucht basiert auf dem Prinzip der Öko-Intensivierung, d.h. der Verbesserung des Fischwohls, um damit schlussendlich den Gesamtgewinn zu steigern. In dieser Arbeit zeigen wir die Machbarkeit der Identifizierung von Lachs anhand von Irisbildern. Für beide Anwendungen wurde die Unterscheidungskraft und Stabilität der verwendeten ¨ biometrischen Merkmale (Jahresringmuster aus Rundholz, Fischirismuster) untersucht und ausgewertet. Beides sind Qualitätskriterien eines biometrischen Merkmals. ¨ Darüber hinaus befasst sich diese kumulative Arbeit mit der physischen Authentifizierung ¨ von Arzneimitteln. Im Gegensatz zur Objektidentifikation besteht das Ziel darin zu überprüfen, ¨ ob ein Objekt zu einer bestimmten Klasse von Objekten gehört, die dieselben physikalischen ¨ Eigenschaften aufweisen. Die in dieser Arbeit berücksichtigte physische Objektauthentifizierung ¨ wird als klassifikationsbasierte Authentifizierung bezeichnet. Wir belegen die Machbarkeit einer klassifizierungsbasierten Arzneimittelauthentifizierung auf der Grundlage der Eigenschaften des Verpackungsmaterials. Für jede der drei verschiedenen Anwendungen, die in dieser kumulativen Arbeit behandelt ¨ werden, wurden: (i) Daten erfasst und vorverarbeitet, (ii) Methoden zur Merkmalsextraktion und Merkmalsvergleich oder zur Merkmalsklassifizierung entwickelt und (iii) experimentelle Versuche und Auswertungen durchgeführt.

Created from the Publication Database of the Vienna University of Technology.