Diese Arbeit beschäftigt sich mit der skalierbaren Erkennung menschlicher Aktivitäten in anwendungsnahen Situationen. Forschung, ausgerichtet auf die Erkennung von Aktivitäten des täglichen Lebens (ATL), wie zum Beispiel eigene Körperpflege, Nahrungsaufnahme, Essenszubereitung und Führung des Haushalts, stellt sich als interessante Fragestellung im Rahmen der Altenpflege dar. Diese Arbeit konzentriert sich auf zwei Herausforderungen: Die Charakterisierung täglicher Aktivitäten in Sensordaten und eine einfach durchzuführende Annotation dieser Daten. Wir begegnen diesen Herausforderungen, indem wir verschiedene Techniken zur unaufdringlichen Erkennung von Aktivitäten entwickeln, welche zudem nur eine geringe Anzahl von Sensoren und einen minimalen Annotationsaufwand erfordern. Für die Charakterisierung von Aktivitäten verwenden wir einen Multi-Sensor Ansatz. Wir setzen tragbare Beschleunigungssensoren ein, um Rückschlüsse auf charakteristische Körperbewegungen zu ziehen, sowie RFID Tags in Kombination mit RFID Lesegeräten, um die Verwendung verschiedener Objekte während der Ausführung einer Aktivität zu detektieren. Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, dass sie selbst dann hohe Erkennungsraten aufweist, wenn die Anzahl der getragenen Sensoren und markierten Objekte signifikant reduziert wird, so dass z.B. ein einziger Beschleunigungssensor am Handgelenk und wenige Objekte genügen. Möglich wird dies durch die Kombination der Informationen der beiden komplementären Sensortypen. Wir untersuchen weiterhin eine andere Kombination zweier Sensortypen, und zwar Beschleunigungssensoren für Körperbewegungen und Infrarot-Sensoren für die Ortsbestimmung des Nutzers innerhalb eines Gebäudes. Das Ziel dieser Untersuchung ist die Analyse zweier Techniken zur Reduzierung annotierter Trainingsdaten. Die erste Technik kombiniert eine geringe Menge an annotierten Daten mit leicht erlangbaren unannotierten Daten in einem Halb-Überwachten Lernprozess (eng. Semi-supervised Learning). Die zweite Technik zielt darauf ab, den Aufwand für die Annotationen auf die lohnensten Datenpunkte zu konzentrieren. Dies geschieht mit einer Methode namens Aktives Lernen (eng. Active Learning). Die experimentellen Ergebnisse deuten darauf hin, dass wir im Vergleich mit anderen, vollständig überwachten Ansätzen mit unseren Techniken eine vergleichbare und teils sogar bessere Performanz erreichen. Um die Einsetzbarkeit von Aktivitätserkennung in anwendungsnahen Situationen weiter zu erhöhen, schlagen wir einen neuen Multi-Instanz Lernansatz vor, welcher in der Lage ist von spärlich annotierten Daten zu lernen. Statt Annotationen für jedes Trainingsbeispiel vorauszusetzen, gruppieren wir die Sensordaten in Gruppen von Aktivitäten (eng. bags-of-activities) und vergeben Annotationen nur auf der Ebene dieser Gruppen. Wir schlagen ferner mehrere Erweiterungen des Multi-Instanz Ansatzes vor, welche neuartige Annotations-Methoden mit weniger Beschränkungen als herkömmliche Verfahren erlauben. Ausserdem analysieren wir die notwendige Abwägung zwischen Annotationsaufwand und Erkennungsleistung. Im letzten Teil der Arbeit führen wir mehrere graphen-basierte Strategien zur Propagierung von Annotationen ein. Das Ziel hierbei ist die Ermöglichung von langfristigen Aktivitätsaufnahmen ohne die Erfordernis von detaillierten Annotationen der ausgeführten Aktivitäten.Wir schlagen zwei verschiedene Techniken vor, mehrere Graphen anhand von Ähnlichkeiten im Merkmalsraum und in der Zeit zu kombinieren. Wir führen eine vergleichende Studie unserer Technik und dem Multi-Instanz Ansatz durch und zeigen, dass der graphen-basierte Ansatz dem Multi-Instanz Ansatz überlegen ist. Die wichtigsten Beiträge dieser Arbeit sind zum einen der Nachweis, dass nichtannotierte Sensordaten für das Lernen von ausdrucksstarken Klassifikatoren genutzt werden können, sowie das Aufzeigen, dass Multi-Sensor Ansätze grosses Potential im Bezug auf skalierbare Aktivitätserkennung besitzen. | German |