Diplomové a bakalářské práce

Oddělení zpracování obrazové informace ÚTIA AV ČR vede bakalářská a diplomové práce studentů MFF UKa FJFI ČVUT. Pokud vás některá z prací zaujala, napište e-mail přímo zadavateli práce nebo na adresu zitova@utia.cas.cz. Uvedená témata mohou být zpracovávána na bakalářské i diplomové úrovni. Pokud máte vlastní nápad, na kterém byste chtěli v rámci bakalářské nebo diplomové práce pracovat, rovněž se na nás můžete obrátit, určitě se nějak domluvíme.

Vypsaná témata:




Aktuální 2019



  • Michal Šorel: Dálkový průzkum země ze satelitů Sentinel
      Satelity Sentinel vypouštěné od roku 2014 Evropskou kosmickou agenturou v rámci programu Copernicus poskytují zdarma obrazová data ve vysokém časovém i prostorovém rozlišení. Vypisujeme několik bakalářských prací a diplomek, které by měly přispět k jejich využití v praktických aplikacích i výzkumu.
    • Softwarová knihovna pro přístup k datům ze satelitů Sentinel (bakalářská práce): Použití satelitních dat je obtížné díky velkým datovým objemům a zpřístupnění pouze po dlaždicích s proměnlivým rozsahem záběru. Softwarová knihovna vyvinutá v rámci této práce by měla usnadnit automatické stahování dat pro zadané oblasti zemského povrchu a zpřístupnění dat relevatních pro časové analýzy konkrétního místa.
    • Rozpoznávání typu povrchů v datech ze satelitů Sentinel (bakalářská nebo diplomová práce): Schopnost rozpoznat typ povrchu je nezbytná pro velké množství praktických aplikací. V této práci bychom se zaměřili na multispektrální data z družice Sentinel 2.
    • Radiometrické korekce a kalibrace multispektrálních družicových dat (bakalářská nebo diplomová práce): Obrazové hodnoty na družicových snímcích mohou měnit hodnotu v důsledku mnoha vlivů, od úhlu záběru, přes atmosférické podmínky až například po vlhkost zemského povrchu. Úkolem této práce je korekce těchto hodnot pro vybrané typy vlivů.


  • Michal Šorel: Vyhodnocování stavu povrchu vozovky na základě kamerových dat
      Poškozené povrchy vozovek jsou na našich silnicích velmi časté. Ke zlepšení jejich stavu by mohl významně přispět dostatečně jednoduchý a levný způsob, jak tento stav sledovat a vyhodnocovat. Tato práce bude zaměřena na detekci poškození z obrazových dat pomocí neuronových sítí.


  • Michal Šorel: Odhad mezinárodního indexu hrubosti vozovky (IRI) na základě dat z akcelerometrů v mobilních telefonech
      Mezinárodní index hrubosti IRI je standardní mírou hladkosti silničních povrchů, která se odráží v jízdním komfortu i spotřebě pohonných hmot. Tento index jde odhadovat na základě otřesů vozidla, které lze měřit pomocí akcelerometrů běžných mobilních telefonů. Úkol by bylo vyvinout takových algoritmus, který by zajistil opakovatelnost měření a invarianci vzhledem k použitému vozidlu a telefonu.


  • Michal Šorel: Vyhodnocování kvality spánku z infračerveného videa
      Zhoršená kvalita spánku nebo dokonce nespavost je častým průvodním jevem života v civilizované společnosti. Úkolem této práce by bylo vyvinout systém, který by sledoval pacienta ve spánku pomocí infračervené kamery, automaticky detekoval spánkové cykly a počítal základní statistiky typu doba spánku a bdělosti, délka jednotlivých spánkových cyklů, příp. citlivost pacienta na hluk a hladinu osvětlení.


  • Adam Novozámský: Kontrola velikosti a typu ráfků kol automobilů
      Moderní výrobní linka dokáže v třísměnném provozu vyprodukovat přes 5000 automobilů týdně. Tedy přibližně každé dvě minuty odjíždí z haly nové auto. Každý kus je do jisté míry originál, podle toho, jak si zákazník nakonfiguroval výbavu - lakování, světla, potahy, ráfky a další příplatkové pakety. Pokud je dodržena kvalita jednotlivých dílů a vše spolu správně funguje, projede daný kus závodní linkou bez velkých zdržení. To se bohužel občas nestane a tak se některé díly musí po montáži opakovaně vymontovávat a dávat zpět. To platí i o kolech. A tak se může během výrobního procesu stát, že automobil opouští výrobní linku na kolech, které neodpovídají volbě zákazníka, ať už velikostí nebo typem. Zásadnější problém nastává, pokud je taková záměna provedena ne na všech čtyřech kolech, ale jen na části z nich. To může mít zásadní vliv na bezpečnost.
      Data, na kterých budete provádět analýzu, jsou nasnímána pomocí dvou synchronizovaných kamer umístěných na výrobní lince tak, že automobily projíždí mezi nimi. Vaším úkolem bude seznámení se s danou problematikou, selekce a anotace dat. Dále pak lokalizace všech čtyř kol a jejich následná klasifikace.
      Podle rozsahu práce se dohodneme, jestli bude detekce a klasifikace prováděna pomocí „klasických metod“ zpracování obrazu nebo pomocí populárních konvolučních neuronových sítí. Také je možné s tématem začít v bakalářské práci a poté pokračovat v práci diplomové.


  • Adam Novozámský: Automatická kontrola montovaných dílů v automobilovém průmyslu
      Při výrobním procesu automobilu je potřeba sestavit přes 10 000 součástek. Nejde o to, jen součástky správně navrhnout a sestavit, ale také zkontrolovat, že byly správně sestaveny, nic nechybí a nic není špatně zapojeno. Některé chyby výrobního procesu jsou jen kosmetické jiné mohou přinášet fatální následky.
      Konkrétních úkolů, co automaticky kontrolovat pomocí kamer je velké množství. Ve Vaší diplomové práci se proto zaměříte jen na určitou část problémů. Vaším úkolem bude analyzovat nasnímané snímky z kontrolní linky automobilky a navrhnout systém automatické kontroly z obrazových dat.


  • Adam Novozámský: Automatické vyhodnocování přítomnosti Varroa destructor v mobilních zařízení
      Úkolem je analýza fotografií včelí měli na podložkách v úlu a automatická detekce Varroa destructor (Kleštíka včelího). Tento parazit likviduje včelstva po celém světě a tento nástroj by měl být pomocí při kontrole včelstva, kterou včelař provádí několikrát ročně. Výstupem bude program pro mobilní zařízení.


  • Jan Blažek: Měření růstu palivových proutků jaderného paliva
      Vizuální kontrola palivových souborů má za úkol identifikovat potenciální anomálie v jejich chování, spojená se stavem a budoucím použitím palivových souborů. Jednou z úloh je určení délky palivových proutků. Palivový proutek dosáhne za celkovou dobu svého pobytu v energetickém reaktoru prodloužení maximálně do 1%. Reálné prodloužení závisí na jeho výkonu a dalších parametrech. Během vizuální kontroly palivových souborů jsou pořizovány záběry vhodné pro určení délky proutku, ovšem samotné měření probíhá již manuálně. Cílem práce je automatizace tohoto procesu. Tj. segmentace palivových proutků a měření jejich délky ze získaných videozáznamů. Úloha je komplikována nižší kvalitou záběrů a odlesky od kovových povrchů a hladiny chladiva. Očekávaným výstupem DP je též integrace navrženého algoritmu pro automatické měření do stávajícího softwaru pro Centrum výzkumu Řež s.r.o.


  • Jan Blažek: Kompenzace sférického zkreselní optiky fotoaparátu pro účely výpočetní fotografie
      Stále se snižující cena digitální fotografie rozšiřuje uplatnění digitálních fotoaparátů zejména při dokumentaci. V restaurátorské praxi dokumentace probíhá v různých částech spektra. Krom viditelného je často zaznamenáno i blízké infračervené, které je (při drobné úpravě digitální kamery) možné pořídit stejným zařízením. Aby mohly být snímky z různých modalit použity pro účely výpočetní je nutné kompenzovat zkreslení optiky fotoaparátu, která různé vlnové délky zalamuje různě - dochází ke sférickému zkreslení.
    • Cílem práce je návrh kalibračního postupu fotoaparátu pro získávání zregistrovaných snímků z viditelného a blízkého infra červeného spektra pro účely následného matematického zpracování - tj. s pixelovou přesností.
    • Práce se bude zabývat odhadem parametrů sférické transformace ze snímků a její následné kompenzace.
    • Pro evaluaci metodiky bude využit 3D point cloud kalibračního tělesa.
    • Očekávaným výstupem je i software pro registraci pořízeného datasetu.


  • Jan Blažek: Detekce průhybu palivových proutků
      Vizuální kontrola palivových souborů má za úkol identifikovat potenciální anomálie v chování palivových souborů, spojená se stavem a budoucím použitím palivových souborů. Životní cyklus palivového souboru je několikaletý. Během této doby je namáhán teplem a dochází ke změnám jeho geometrie. Obdobně se chovají palivové proutky. Pokud se mezera mezi dvěma sousedními palivovými proutky zmenší (z důvodu průhybu některého z proutků), teplota se v této části začne zvyšovat kvůli nižšímu průtoku chladicí vody. Během inspekcí je u palivových souborů kontrolováno, zda nedochází k průhybu proutků, který by mohl vést ke kontaktu mezi sousedními proutky a následně také k poškození pokrytí proutků. Cílem práce je automatická detekce průhybu proutků na pořízeném snímku. Úloha sestává z části segmentace jednotlivých proutků, měření roztečí mezi proutky a komparace s očekávaným rozmístěním. Segmentace je komplikována nerovnoměrným osvětlením, odlesky od kovových povrchů a hladiny chladiva a celkovým průhybem celého souboru. Očekávaným výstupem DP je též integrace navrženého algoritmu pro automatickou detekci do stávajícího softwaru pro Centrum výzkumu Řež s.r.o.


  • Jan Blažek: Metrika podobnosti spektra reflektance pigmentů
      Důležitým úkolem při restaurátorské analýze malby je identifikace použitých malířských pigmentů. Nejlevnější metodou, která je často využívána je pořízení multimodálního datasetu v rozsahu UV, VIS, NIR (tj. 300-1050nm) a porování získaného vektoru intenzit s databází pigmentů. Cílem práce je návrh vhodné metriky pro porovnání spekter z databáze se spektrem získaným z uměleckého díla a její evaluace nad existujícími databázemi. Součástí práce je zejména evaluace metrik používaných pro change detection pro účely restaurátorů.


  • Barbara Zitová: Fúze dat - multimodální analýza dat
      Návrh metod zpracování obrazové informace pro analýzu scény v různých aplikačních oblastech - dálkový průzum Země, medicína, biologie, kulturní dědictví. Na vstupu máme scénu zachycenou v různých vlnových pásmech-modalitách (UV, IR, FIR, XRAY, ... ) a cílem je extrahovat podstatnou relevantní informaci a věrohodně ji vizualizovat. Cíle analýz jsou motivovány skutečnými požadavky z praxe.


  • Filip Šroubek: Automatická analýza buněčných procesů ze snímků pořízených TIRF-SIM mikroskopem
      TIRF-SIM (total internal reflection fluorescence structured illumination microscopy) je aktuálně nejmodernější technologie fluorescenční mikroskopie, která umožňuje pozorovat procesy v živých buňkách s unikátním prostorovým a časovým rozlišením. Nové vědecké závěry, které pomocí této technologie lze získat, vyžadují přesnou statistickou analýzu velkého množství časosběrných snímků.

      Student bude mít příležitost se účastnit multidisciplinárního výzkumu, který provádíme ve spolupráci s Univerzitou Cambridge, kde studují aktivní proces, jímž buňka pohlcuje částice ze svého povrchu. Tímto procesem, který se nazývá endocytóza, se mohou do buňky dostat hormony, protilátky, ale i viry a toxiny. Výsledky našich pozorování a analýzy mají velký význam pro porozumění základních fyziologických procesů v těle a také při vývoji nových terapeutických strategií (jako je např. imunoterapie).

      Cílem práce je seznámit se s SIM technologií a využít stávajícího softwaru na automatickou detekci pro sledování procesu endocytózy. Dále pak student navrhne metody na klasifikaci fáze endocytózy za pomoci metod strojového učení. Znalosti z oblasti buněčné biologie nejsou samozřejmě vyžadovány.



  • Filip Šroubek: Analýza dat a zvyšování prostorového rozlišení v environmentální mikroskopii
      Environmentální rastrovací elektronová mikroskopie (EREM) představuje jeden z moderních vývojových trendů v mikroskopických metodách. Umožňuje zkoumání vzorků o rozměrech nanometrů v podmínkách bez vakua. Na rozdíl od klasických rastrovacích elektronových mikroskopů, EREM umožňuje pořizovat snímky i živých vzorků (in vivo). Přítomnost plynu v komoře vzorku však způsobuje degradace obrazu jako je šum, rozmazání a změna kontrastu.

      Cílem práce je seznámit se s touto mikroskopickou metodou a provést statistickou analýzu degradací v závislosti na parametrech mikroskopu. Dále pak student navrhne matematické metody na odstraňování zkoumaných degradací. Student bude mít příležitost se účastnit multidisciplinárního výzkumu, který provádíme ve spolupráci s Ústavem přístrojové techniky, Akademie věd ČR.



  • Filip Šroubek: Detekce a sledování rychle pohybujících se objektů ve videu
      Rychle pohybující se objekty jsou obvykle zachyceny na videu jako rozmazané čáry, např. míče ve sportovních videích. Student bude mít příležitost se podílet na řešení projektu základního výzkumu (ukázka bakalářské a diplomové práce), jehož cílem je detekce a přesná rekonstrukce pohybu a vzhledu takovýchto objektů. Výsledkem budou aplikace typu přesné měření rychlosti, realistické zpomalení videa, 3D rekonstrukce objektu, atd.


  • Jan Schier: Zpracování časosběrných dat z konfokálního mikroskopu
      Použití konfokálního mikroskopu pro časosběrné pozorování živých buněk je třeba řešit některé charakteristické problémy: jde např. o fototoxicitu laserového osvětlení, pohyb pozorovaných buněk, ale i relativně velký objem dat z jednoho pozorování. Snaha o delší životnost preparátu vede k nutnosti snížit intenzitu osvětlení, spojenou s růstem šumu snímků. V dané oblasti tak lze formulovat více témat, spojených s kvalitním a přitom rychlým potlačením šumu dat, segmentací a sledováním pohybu buněk, apod.

      Cílm práce je vyzkoušet metody pro řešení vybraného problému, se zaměřením na metody využívající konvoluční neuronové sítě, a navrhnout aplikaci pro jejich použití.





  • Jan Schier: Analýza mikroskopických snímků Langerhansových ostrůvků
      Práce se zabývá hodnocením mikroskopických snímků Langerhansových ostrůvků. Transplantace Langerhansových ostrůvků je jednou z experimentálních metod léčby diabetes. Před provedením transplantace je třeba vyhodnotit kvalitu a čistotu štěpu, tzn. určit počet a velikost LO na mikroskopických snímcích štěpu a určit podíl tzv. exokrinní tkáně.

      Cílem práce je využít pro hodnocení metod strojového učení, resp. konvolučních neuronových sítí, a porovnat dosažené výsledky s výsledky dřívějšího projektu, kterého se naše pracoviště zúčastnilo.



  • Lubomír Soukup: Bayesovský přístup k registraci digitálních obrazů
      Účelem registrace digitálních obrazů je sestavení jednoho obrazu z několika dílčích obrazů, které se vzájemně překrývají. K dosažení co nejlepší shody v oblastech překryvu je třeba nalézt vhodné geometrické transformace vstupních obrazů (např. afinní transformace, bikubická polynomiální transformace apod.) a určit jejich parametry. K určování hodnot těchto parametrů lze s výhodou použít bayesovské metody odhadu. Tyto metody umožňují objektivně stanovit polohovou přesnost výsledného obrazu, vyskytují se však při nich numerické problémy spojené s vícenásobnou integrací složitých funkcí. Cílem práce je tedy navrhnout efektivní algoritmy, které by tyto problémy pomohly řešit, a ve vhodném výpočetním prostředí (Matlab, Mathematica) vytvořit ukázkové příklady registrace obrazů.


  • Lubomír Soukup: Geostatistický přístup k odšumování obrazů
      K eliminaci náhodného šumu v digitálním obraze lze s výhodou použít metody prostorové statistiky (geostatistiky). Náplní práce bude navrhnout efektivní algoritmus pro odhad a eliminaci šumu založený na těchto metodách. Navržený algoritmus bude implementován ve vhodném výpočetním prostředí a ověřen na konkrétních digitálních obrazech.