General Architecture for Development of Multiplatform E-learning Applications

Author: Tesa? �t?p�n

Supervisor: Ing. Filip Je�ek

Abstract:

In this master's work, a conceptual workflow and open tools were implemented, to provide an instrument for rapid development of educational software. The aim was to create a standardized environment, where only the case specific content has to be provided, and all of the user interface and functional behavior is handled by the supporting software. For these purposes, several existing projects and frameworks had to be interconnected, and a strongly content-independent, modular user interface had to be constructed. The focus was on educational applications applicable in a university environment. Therefore, the finished application has to fulfil basic expectations of an e-learning software, meaning that it does not only display the content, but also provides a simulated classroom behaviour. The students can be presented with tasks and quizzes they have to solve, and the application reacts differently according to their answers. There are also some more advanced targets, such as necessity to display various visualizations of physiological models, or possibility to deploy the finished application on current technological solutions used by students, such as tablets, notebooks and desktop computers with various operation systems.

Date: May 2015

Minimal Problem Solver Generator

Author: Trutman Pavel

Supervisor: doc. Ing. Tom� Pajdla Ph.D.

Abstract:

Many problems in computer vision lead to polynomial systems solving. Therefore, we need an easy way how to generate an efficient solver for each problem. On this purpose, the automatic generator has been presented. In this thesis, we improve the automatic generator so we will be able to generate more efficient and numerically stable solvers. To improve the automatic generator we review and implement several methods used in the state of the art Groebner basis solvers. Especially, we focus on the F4 Algorithm by Jean-Charles Faugere. Solvers, generated by the automatic generator, can be sped up when efficient methods are used to work with sparse matrices. We describe and implement method which is based on matrix partitioning. This method significantly speeds up the Gauss-Jordan elimination of sparse matrices. We demonstrate the enhancements of the automatic generator on several important minimal problems. We show that the solvers generated by the new automatic generator are faster and numerically more stable than the solvers generated by the old version of the automatic generator.

Date: May 2015

Predictive Control and Planning Enabling Complex Maneuvers of Formations of Autonomous Helicopters

Author: J�cha Pavel

Supervisor: doc. Ing. Martin Saska Dr. rer. nat.

Abstract:

The trajectory planning system originally designed for stabilization of formations of Micro Aerial Vehicles (MAV) is extended to enable complex maneuvers that require sudden changes of velocity of the group as well as the individual formation members. The model predictive control based algorithm is combined with formation representation by flexible virtual structure. Furthermore, the velocity controller for the quadrocopters based on position geometric controller is presented to enable the movement of formation members and whole formation in any direction. The proposed system is implemented and verified in the V-REP (virtual robot experimentation platform) simulation software with studying the influence of mutual interactions between MAVs of the formation, which are caused by the air flow from their propellers.

Date: May 2015

Detekce osob v dohledov�ch videoz�znamech

Author: V�vra Petr

Supervisor:

Abstract:

Diplomová práce se zabývá studií možných detekovatelných stavů ve vnitřních prostorách pomocí kamerového dohledového systému. Nejdůležitějším stavem, který je třeba detekovat je pád osoby. Detekce pádu osoby je důležitá zejména u starších osob, protože když nedojde k okamžité pomoci, může mít pád vážnější následky. V práci navrhuji software pro automatickou detekci pádu. Nejprve detekuji pohybující se objekty v obraze základní metodou pro odečítání pozadí, čímž vznikne silueta osoby. Pád osoby detekuji z rychlosti a směru pohybu těžiště siluety. Software testuji na kamerách v prostorách Centra asistivních technologií, zda dosáhne, dostatečné přesnosti detekce pro možné nasazení v praxi.

Date: Jan 2015

Intelligent Building Control by Hand Gestures

Author: Uhl�? Adam

Supervisor:

Abstract:

In near future we can expect usage of more advanced technologies in our houses. My thesis focus on increasing comfort of controlling KNX powered Smart Homes with hand gesture control. I designed and implemented system on Android platform, which use Myo armband for hand gesture recognition, in conjunction with integrated indoor localization.

Date: Jan 2015

Modelov�n� pr?toku krve a krevn� disperze ve vaskul�rn�m ?e?i�ti v z�vislosti na charakteru proud?n�

Author: Pinc Michal

Supervisor: MUDr. Ing. David Mack?

Abstract:

We have created mechanical model of cardiovascular system. Liquid in the system is pumped by the peristaltic (or roller) pump, heart function is simulated by expansion vessel with solenoid valve, vascular tree is simulated by branching structure of silicon tubing with decreasing diameter. Mechanical model is able to work in pulsatile or continous mode, while maintaining same cumulative flow. On the created model we have meassured flow on the lowest level of vascular tree and on the second lowest level. We have found out, that in the pulsatile mode the flow is significantly higher on the lowest level of vascular tree (0,122 +- 0,005 ml/s, in comparison with 0,0763 +- 0,004 ml/s in continous mode), while flow through second lowest level is higher in continous flow (2,770 +- 0,125 ml/s, in comparison with 2,491 +- 0,066 ml/s in pulsatile mode). We conclude, that the pulsatility of flow is significant for redistribution of liquid in vascular tree and should be taken in consideration in future design of mechanical heart supports.

Date: Jan 2015

N�vrh a realizace vyleh?en� prot�zy horn� kon?etiny s dislokovanou pohonnou

Author: Krupka Mat?j

Supervisor:

Guarantor:

Abstract:

Diplomová práce na téma Návrh a realizace vylehčené protézy horní končetiny s dislokovanou pohonnou jednotkou pojednává o současných typech a metodách ovládání protéz horní končetiny, dále se zabývá i dokumentací návrhu a výroby samotné nové protézy. Popis procesu výroby spočívá v návrhu nové mechanické metody otevírání prstů, realizace externí pohonné jednotky a metody jejího spojení s mechanickou částí. Mimo to je také v práci popsáno řešení ovládání protézy pomocí elektrických signálů přijatých ze zdravých svalů předloktí. Cílem práce je tedy výroba samotné protézy, respektive její mechanické části, která může být následně použita s kosmetickými doplňky a pahýlovým lůžkem jako plně funkční náhrada lidské končetiny.

Date: Jan 2015

Large Scale Object Detection

Author: Novotn� David

Supervisor: prof. Ing. Ji?� Matas Dr.

Abstract:

This thesis focuses on the problem of large scale visual object detection and classification in digital images. A new type of image features that are derived from state-of-the-art convolutional neural networks is proposed. It is further shown that the newly proposed image signatures bare a strong resemblance to the Fisher Kernel classifier, that recently became popular in the object category retrieval field. Because this new method suffers from having a large memory footprint, several feature compression / selection techniques are evaluated and their performance is reported. The result is an image classifier that is able to surpass the performance of the original convolutional neural network, from which it was derived. The new feature extraction method is also used for the object detection task with similar results.

Date: Sep 2014

3D Point Cloud Registration, Experimental Comparison and Fusing Range and Visual Data

Author: Hrabal�k Ale�

Supervisor: Prof. Ing. Tom� Svoboda Ph.D.

Abstract:

Point cloud registration is an important process in mobile robotics, serving as the cornerstone of simultaneous localization and mapping. The contribution of our work is twofold: firstly, we compare local registration methods using high-quality datasets and a custom protocol. In terms of precision and robustness to initial pose displacement, the capabilities of the methods are explored in an unprecedented detail, overcoming any previous work that we know of. Secondly, we propose enhancements to a global, feature-based registration method that take advantage of visual information, specifically camera imagery. Proposed changes include an extension of the feature descriptor, and a modification of reference frame determination. To investigate the modified methods, a dataset containing visual data is created. Experimental results indicate a significant improvement over the original method.

Date: May 2014

3D Reconstruction of Indoor Scenes

Author: �rajer Filip

Supervisor: doc. Ing. Tom� Pajdla Ph.D.

Abstract:

Recent work in Structure from Motion (SfM) has successfully built 3D models from unordered collections of images. Inspired by their success, we choose one of these as the baseline [55] for implementing our own 3D reconstruction pipeline. We introduce three improvements dealing with detection of a sufficient number of features for high resolution images, speeding up a standard RANSAC for epipolar geometry estimation and focal length estimation for sets of image files with insufficient information about cameras. We show that our pipeline performs just as well as, and in some cases better than, the baseline. To improve reconstruction of indoor scenes, we observe that traditionally employed features do not work well for significant appearance changes of local patches which is typical for large camera transformations. We propose to firstly understand the indoor scene as a whole and then exploit this knowledge to improve image matching. Inspired by recent success of monocular indoor scene reconstruction, we estimate a box-like scene model for every input image and rectify individual faces which are then utilized for matching. We show that using these additional matches brings a dramatic improvement in reconstructing challenging indoor scenes from images.

Date: May 2014

A geometric approach to exploration of an unknown 3D environment

Author: Mosinger Ji?�

Supervisor: RNDr. Miroslav Kulich Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with an exploration of an unknown 3D environment by a mobile robot. The robot continuously explores its surroundings and it creates a map of the explored environment based on received information. This problem is traditionally solved in 2-dimensional environment by using an occupancy grid while more novel approach is based on polygonal domain. This work takes the latter option and modifies it for 3D environment by using polyhedral domain. This approach brings advantages along with some caveats. Typical applications of exploration are military or rescue operations. The main goal of this thesis is to develop a framework in ROS that provides means of exploring 3D environment based on polyhedral domain. Obtained results are discussed at the end of this paper.

Date: May 2014

Active and passive escape behavior designed for groups of autonomous helicopters in dynamic environment

Author: Bulu�ek Jan

Supervisor: doc. Ing. Martin Saska Dr. rer. nat.

Abstract:

This document deals with the design, implementation, testing and comparing the escape behavior algorithms designed for swarms of MAVs (Micro Aerial Vehicles) — unmanned helicopters. This algorithm decreases the possibility of collision of a swarm with dynamic obstacles. Escape behavior algorithm presented in [1] designed for ground robots is analyzed and the algorithm is modified for use in MAVs with further modifications depending on type and range of onboard sensors of MAVs. The proper functionality and readiness for real use of designed algorithms is verified by simulations in V-REP robotic platform, which enables to simulate realistic flight conditions. Simulation results are further analyzed and compared.

Date: May 2014

Algorithms for navigation of swarm of unmanned helicopters and following a dynamic target in a complex environment

Author: Sekanina Tom�

Supervisor: doc. Ing. Martin Saska Dr. rer. nat.

Abstract:

Cílem této bakalářské práce bylo nastudovat metodu [2] escape behaviour a využítj i pro sledování pohyblivého cíle rojem MAV. Řídící model použitý v této metodě byl původně navrhnut pro fungování s překážkami ve tvaru koule a tak má být do tohoto algoritmu integrována metoda pro počítání vzdálenosti mezi MAV a libovolnou překážkou. Na závěr má být ověřena tato implementace simulacemi pohybu roje v kancelářském prostředí a prozkoumáno chování roje v úzkých uličkách. Vyvinutý algoritmus má být upraven tak, aby nedocházelo ke kolizím mezi jednotlivými letouny. Aim of this bachelor thesis was to study method [2] of escape behaviour and utilized it in a task of following a moving target by a swarm of MAVs. The control model used by this method was originally designed only for obstacles in shape of sphere and so into the algorithm is to be integrated a library for computing distance between the MAV and arbitrary obstacles. And finally to verify this implementation with simulations of movement of the swarm in an office environment and study behaviour of the swarm in narrow corridors. The developed algorithm should be improved to avoid collisions between individual quad-rotors.

Date: May 2014

Analysis of students schedules and checking unusual study plans - collection of web applications

Author: Siv�k Filip

Supervisor: Prof. Ing. Tom� Svoboda Ph.D.

Abstract:

This work describes usage, implementation and deployment of web application designed to find when students have free time in their schedule, to find empty rooms, find out which minor study fields students of Open Informatics have completed and report on collisions in schedule. The application is implemented in Java using Spring framework for the server and Google web toolkit for the client. The application is loading data from KOSapi web service.

Date: May 2014

Aplikace shlukovac�ch metod na ?asov� ?ady se zam??en�m na z�znamy FHR

Author: Jan�?kov� Tereza

Supervisor: Ing. V�clav Chud�?ek Ph.D.

Abstract:

Tato práce se zabývá analýzou záznamů fetální tepové frekvence (FHR), které byly naměřeny během kardiotokografického vyšetření. KTG je v současné době nejběžnější metodou určenou k diagnostice fetální hypoxie. Interpretace těchto záznamů je velmi složitá, díky čemuž se objevuje velká variabilita jejich hodnocení mezi lékaři. Proto se snažíme vytvořit systém, který by jejich klasifikaci zlepšil. FHR záznamy jsme v této práci klasifikovali pomocí shlukové analýzy. K dispozici máme data z databáze CTU-UHB, která obsahuje 552 reálných signálů. Pro získání příznaků vyjadřujících signál, které vstupují do shlukování, používáme metody založené na symbolické a lineární aproximaci. Hierarchickým shlukováním a algoritmem k-means signály klasifikujeme do skupin. Dva shluky odpovídají klasifikaci na normální a patologické signály. Klinicky se signály rozdělují do tří skupin, nejlepších výsledků ale dosáhneme při použití více shluků pro každou skupinu. Výsledek porovnáváme s klasifikací podle hodnoty pH. Při použití více než dvou shluků jsme dosáhli výsledku 63.4% senzitivity a 71% specificity. Úspěšnost klasifikátoru je tak srovnatelná s jinými metodami.

Date: May 2014

Automated camera calibration from laser scanning data in natural environments

Author: Brabec Jan

Supervisor: Prof. Ing. Tom� Svoboda Ph.D.

Abstract:

We have developed an application for extrinsic camera calibration from the data acquired by the LIDAR scanner. Since the raw range images from the LIDAR scanner do not possess enough detail, we processed the range images to highlight edges and corners and allow the operator to create correspondences between the world points and the image points. We have also developed a technique for local correction of the correspondences in case the operator makes a slight mistake. The application is implemented as a node in Robot Operating System (ROS). We have performed experiments on a mobile robot intended for urban search and rescue. We experimentally show that the application can be used outside the laboratory to quickly calibrate a new camera in the system or recalibrate an already present camera. That is a big advantage compared to the present tools available in ROS that usually require the use of special calibration patterns and are restricted to the laboratory environment only.

Date: May 2014

Automatic Synonyms Creation

Author: Vesel� Tom�

Supervisor: Ing. Jan �ediv� CSc.

Abstract:

Synonyms are words with the same or similar meaning. They can be any part of speech, if both words are the same part of speech. Synonyms are important for Natural Language Processing. For example in full-text search one of the relevant signals for finding a relevant web page is the existence of the query words or similar words in the document. To achieve this, the search query is expanded using all possible synonyms to make the search as broad as possible. In this work, all kinds of methods for automatic synonyms discovery are presented and compared. Then some evaluation methods are proposed for evaluation of the discovered synonyms. Last, one method is thoroughly tested on the proposed evaluation methods.

Date: May 2014

Automatick� detekce artefakt? v EEG

Author: Ch�berov� Jana

Supervisor: Ing. V�clav Gerla Ph.D.

Abstract:

V této práci je studována obecná problematika získávání a následného zpracovávání EEG se zaměřením na artefakty, které často tvoří nezanedbatelnou část signálu a komplikují jeho analýzu lékařskými odborníky. První teoretická část bakalářské práce prezentuje EEG jako biosignál s důrazem na jeho neurofyziologický podklad, problematické aspekty jeho měření a detailní studium artefaktů majících biologický i technický původ. Praktická část dále popisuje vlastní měření EEG, ve kterém byly simulovány různé druhy artefaktů. Získané signály jsou využity pro návrh několika metod vedoucích k automatické detekci artefaktů. Analýza a implementace je prováděna v prostředí MatLab.

Date: May 2014

Call centrum pro pr?zkum spokojenosti z�kazn�k?

Author: Dendis Martin

Supervisor:

Abstract:

Tato práce je věnována problematice call centra pro odchozí hovory, které se může využívat pro průzkum marketingu a spokojenosti zákazníků s produkty a poskytovanými službami různých společností. Práce se nejprve zabývá analýzou základních požadavků na call centrum. Na základě této analýzy je následně předložen návrh možného řešení a vlastní implementace v jazyce PHP. Dále práce obsahuje výsledky testování systému dotazníků call centra a vyhodnocení dosažených výsledků.


This thesis is dedicated to the issue of call centre for out-band calls, which can be used for marketing and survey of customer satisfaction with the products and services provided by various companies. First, it analyses the essential requirements of the call centre. Based on this analysis, a solution and the implementation in PHP is proposed. The work also contains the results of testing of the questionnaire system of the call centre and evaluation of results.

Date: May 2014

Call centrum pro soukromou firmu

Author: �am�nek Filip

Supervisor:

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá vytvořením rozhraní pro uživatele call centra. Toto call centrum se zabývá obvoláváním zákazníků s cílem zjistit jejich spokojenost s poskytovanými službami autorizovanýchmi partnerů nadnárodní společnosti. Aplikace je naprogramovaná v jazyce PHP za pomocí frameworku Nette a využívá databázi MySQL.

Date: May 2014

Camera-Based Tracking for 3D Printers

Author: Juranov� Kate?ina

Supervisor:

Abstract:

This thesis deals with developing an application for measuring the actual position of an extruder of a 3D printer using common USB camera and PC. 3D printers use stepper motors to position the extruder which is very accurate way of positioning. Often, due to a bad design the stepper motors canlose one or more steps. When such event occurs the printing software doesn't know real extruder position and the rest of the currently created object is printed incorrectly. The purpose of the devised application is to detect this difference between real and known positions as early as possible and allow an operator to prematurely cancel the printing. The idea is to detect unique markers placed on movable parts of the 3D printer using video analysis and then calculate the actual extruder position. Possible usage of such application for real printing monitoring is also discussed and verified by measuring the actual detection accuracy.

Date: May 2014

Car Detection and Tracking from a Vehicle Driving on a Roundabout

Author: Nov�k Libor

Supervisor: prof. Ing. Ji?� Matas Dr.

Abstract:

This thesis investigates the problem of car detection in images. The roundabout situation in particular was chosen for the presence of cars at multiple orientations and because it has been neglected in the literature. An already developed WaldBoost detector is tested against a proposed randomized forest detector on a novel data set created on roundabouts. The performed tests compare several versions of the randomized forest detector and the WaldBoost detector in terms of performance and speed. To speed up the scanning window process of the proposed detector, a new method of window pruning based on a line segment detector is presented.

Date: May 2014

Control and Stabilization of an Unmanned Helicopter Following a Dynamic Trajectory

Author: Endrych V�clav

Supervisor: doc. Ing. Martin Saska Dr. rer. nat.

Abstract:

This thesis is concerned with design of a position control system for Micro Aerial Vehicles (MAVs). In the introduction, state of the art is briefly summarized and the architecture of MAV platform used in this thesis is described. The result of this thesis is a functional position control system that improves properties of stabilization compared to the system that was previously used for MAV stabilization. The design process of the new system is described as well as the implementation of more advanced features as autonomous takeoff and landing and autonomous trajectory following. The system was validated both by simulations using the identified model of MAV's dynamics and by a series of experiments with a real MAV swarm.

Date: May 2014

Data movement in hybrid clouds

Author: Uhr�n Matej

Supervisor: Ing. Tom� Vondra Ph.D.

Abstract:

The main focus of this work is on hybrid clouds and web applications running in hybrid cloud mode. This thesis provides a method to decide, whether it is more economical to run an application in multiple locations in hybrid cloud mode with all database acceses going through an internet line or replicate the database. This thesis further specifies metrics and variables used in the decision method. Moreover, a profiling process on how to perform measurements and collect the mentioned variables is explained. The work finishes with method being tested on two of the most common web applications.

Date: May 2014

Demonstration Tasks for the SyRoTek System

Author: Lhotsk� Vojt?ch

Supervisor: RNDr. Miroslav Kulich Ph.D.

Abstract:

The goal of this thesis is to create a practical guide for the users of SyRoTek system. The guide is in the form of a set of demonstration tasks implemented in the ROS (Robot Operating System). This thesis contains a tutorial for the work with the SyRoTek, the ROS, and a description of all created demonstration tasks. Every task was tested on a real robot and all the results are published in this thesis.

Date: May 2014

Design of Motion Primitives for a Hexapod Walking Robot Operating in a Rough Environment

Author: Mrva Jakub

Supervisor:

Abstract:

The crawlers have great potential to be successful in a rough environment due to their high motion capabilities. Along with other internal or external sensors like range-finder, force sensitive sensors, camera, etc., the robot can become an autonomous agent with very high efficiency. In contrast with other approaches, a mass produced hexapod robot without any additional sensors is used in this thesis. The only information about the environment comes from its own actuators. A custom gait which allows the robot traversing rough terrain based on the internal sensors only and with continuous support of at least five legs is developed for this robot.

Date: May 2014

Detection, Description and Tracking of Ants in Video Sequences

Author: Naiser Filip

Supervisor: prof. Ing. Ji?� Matas Dr.

Abstract:

Recently, there has been high demand for computer vision methods in the field of insect tracking and observation. Many species of social insects have been lately studied at the level of individual behaviors and their interactions inside the colony. There is a need for automatic or semiautomatic tracking tools which would simplify collection of observational data. A multi-insect tracking method, based on computer vision techniques, has been proposed, implemented and tested, along with an user interface for insect tracking. In a video recording of the experiment, identities of tracked objects are maintained, and a state description is provided for each object in a frame. Efficiency of this method has been evaluated on multiple datasets from real-world experiments, and compared to three state-of-the-art alternatives. Despite being targeted on ants, it is shown that other species can be tracked with good results as well.

Date: May 2014

Detekce poruch senzor?

Author: Marek Petr

Supervisor:

Abstract:

Cílem této diplomové práce je na základě bibliografické rešerše navrhnout nové metody pro detekci poruch senzorů v aplikacích v budovách, zejména ve vzduchotechnice a spotřebě elektrické energie. Základem zde představených metod je využití externí informace z blízkého objektu stejného typu, veřejného datového zdroje nebo redundantních senzorů. Hlavním úkolem je detekovat zejména trvale nesprávné chování senzoru a změnu chování senzoru vůči počáteční situaci. V práci jsou porovnány metody pracující na základě ARX (AutoRegressive model with eXternal input), GMM (Gaussian Mixture Model) a NARXnet (Nonlinear AutoRegressive neural network with eXternal input). Výsledkem diplomové práce jsou funkční metody pro detekci poruch senzorů implementované v programu Matlab, které jsou v závěru vyhodnoceny a porovnány mezi sebou.

Date: May 2014

Distribuovan� ?�zen� kolon vozidel na autodr�ze

Author: Moravec Jan

Supervisor:

Abstract:

Bakalářská práce je součástí projektu Slotcar Platooning Katedry řídící techniky Elektrotechnické fakulty ČVUT v Praze, jehož cílem je sestavení a zprovoznění modelu kolony autodráhových vozidel pro testování distribuovaného řízení. Práce se zabývá vytvořením vlastního senzoru měření vzdálenosti, sestavením kolony vozidel a praktickým vyzkoušením algoritmů pro její řízení. Senzor vzdálenosti je sestaven z dvojice infračervené LED diody a odpovídajícího fototranzistoru. Signál z diody je nutné modulovat pro zlepšení jeho odolnosti proti rušení. Demodulovaný signál je následně přepočítán v závislosti na jeho amplitudě na vzdálenost. Práce se dále zaměřuje na praktické sestavení kolony, navržení kaskádní regulace vzdálenosti mezi auty, vyzkoušení algoritmů dopředného, obousměrného a váženého obousměrného řízení a vytvoření základního modelu asi deseti vozidel.

Date: May 2014

Embedded Computer Including Software for the Intelligent Bird Nesting Box

Author: Kubiz?�k Petr

Supervisor: Ing. Pavel Krsek Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis describes design and implementation of an autonomous video surveillance system embedded in a bird nest-box, needed for research of boreal owl in its natural environment. First, a custom hardware equipment is proposed and designed. It is then developed and manufactured by Elnico s.r.o. Linux OS and Freescale MQX RTOS operating systems are selected as software platforms running on a dual-core microprocessor in parallel. Video recording and system control applications are developed and the environment set up to allow data access and system configuration. The resulted system produces high-definition video records triggered by a bird passing through the fly-in hole, the bird identification and environment conditions data. Results of the first experiments after deployment in the forest in nesting season of spring 2014 are presented.

Date: May 2014

Environment mapping using radar

Author: Burian Martin

Supervisor: Ing. Jan Chudoba

Abstract:

Technological advances have enabled manufacturing of radar devices small enough to be carried by mobile robots. One of such devices is IGEP Radar Lambda manufactured by a Spanish company ISEE. We have evaluated the prospects of using the Lambda sensor in mobile robotics. The Lambda radar operates on 24 GHz ISM band in FMCW mode. It provides range measurements at ranges 0.9–25 m with beam width 26° and standard error 19 cm.

We have designed an algorithm based on Bayes filter to reconstruct environment maps from radar data. The algorithm has been tested in indoor and outdoor environment and yielded satisfactory results.

The sensor results are promising. The sensor provides false measurements under certain conditions as of now, but we believe that substantial improvements can be achieved by better data processing and sensor utilization.

Date: May 2014

Evaluation of Safety and Security Properties of Automotive Motor Control Software

Author: Kre? Michal

Supervisor:

Abstract:

In automotive domain, it is paramount to ensure safety, and lately also security, of developed products. So far safety and security are handled separately. In this work we deal with safety and security testing and validation of control software in the AUTOSAR architecture and try to show that the separation of those two issues is not necessary. We do that by developing software-in-the-loop and hardware-inthe-loop testbeds and showing that they can be used for both safety and security testing. We use a SW module for control of electromotors, that is currently under development by Inneon Technologies, as an example of tested product and execute number of tests to verify correct functionality of implemented safety measures. The results show, that apart from few minor problems, the safety measures function correctly.

Date: May 2014

Evaluation of the robot gearbox wear by a backlash measurement

Author: Z�ka Adam

Supervisor: Ing. Vladim�r Smutn� Ph.D.

Abstract:

The objective of this bachelor thesis is to study methods of evaluation of the robot gearboxes wear by a backslash measurement and to find out the appropriate method for paint shop in Toyota Peugeot Citroën Automobile in Ovčáry. The chosen method is realized. Another objective is to measure data and to count the wear of the robot gearboxes. The resultant data are then evaluated. From several methods the best one has been chosen. The method is called measurement of the deflection of the endpoint. The biggest advantage is the best price/performance ratio. The measured data have been compared with the maximum acceptable values. In the future this method could be extended with the observation of the process of the wear.

Date: May 2014

Evolutionary Metaheuristics for the Nurse Rostering Problem

Author: Rudolf Michael

Supervisor: Ing. Ji?� Kubal�k Ph.D.

Abstract:

The topic of this bachelor’s thesis is the nurse rostering problem (NRP), which is a well known NP-hard problem. An integral part of this thesis is a survey of the rostering problem and its representation. The main goal is to design and implement an iterative algorithm, applying evolutionary and other meta-heuristics for solving instances of NRP. The commonly used solving procedures are introduced and compared with the proposed one. Proposed solution is inspired by heuristics such as Lin-Kernighan heuristic or variable depth search (VDS). Designed algorithm is tested on benchmark instances and compared with best known solutions. On some instances, solutions equal to the best known ones were found.

Date: May 2014

Exploration of an Uknown 3D Environment

Author: Jare� Filip

Supervisor: RNDr. Miroslav Kulich Ph.D.

Abstract:

This thesis describes an algorithm for exploration of an unknown 3D environment that has been partially implemented. It is a frontier-void-based approach working on top of an occupancy grid, originally proposed in the paper by Dornhege and Kleiner, which represents a natural extension of the widespread class of frontier-based exploration algorithms working in 2D. Furthermore, the work presents a concept of capability maps, introduced by Franziska Zacharias, which can be used to precompute capabilities of a robotic manipulator offline and avoid many inverse kinematics computations during the selection of motion planning goals. Finally, key components of a ROS-based simulation environment and its setup are described.

Date: May 2014

External Vision-Based Localization System for Mobile Robots

Author: Valtr Ji?�

Supervisor:

Abstract:

This thesis deals with the robot localization problem. It presents a system based on the camera localization system Whycon, which is adapted for use with handheld devices running Android operating system. The system is extended to take advantage of several such interconnected devices, each with its own dedicated camera, providing the localization system with multiple additional points of view. Deployment of the system is easily done by installing an application on each of the devices. The application has a simple user interface, which allows the user to carry out all the preparation procedures necessary for the system to be able to incorporate the device in the localization. The multiple points of view, resulting from the usage of several devices, give the system the potential for increased spatial coverage and precision. This thesis describes the challenges of dealing with several points of view in a camera-based localization system, both while deploying it and during its operation. It proposes convenient routines, which can be used to increase performance and efficiency of the system.

Date: May 2014

Extraction of Features from Moving Garment

Author: Neoral Michal

Supervisor: Ing. Pavel Krsek Ph.D.

Abstract:

The point of this work is to design a method to obtain image features of the moving garment. This features should be further used to estimate the parameters of the dynamic model of the garment. For the purpose of obtaining the parameters of the dynamic model, we observed the dynamic behavior of the real garment. This dynamic behavior is caused by a short and simple motion of a robotic manipulator which holds the garment in the gripper. We concentrated mainly on the obtaining these parameters from time series of data from the rangefinder sensor and from a standard color camera, by which is the motion of the garment captured. Designed solution could, combined with a model of the garment, provide better possibilities for motion simulation, motion planning and collision detection in robotic manipulation with the garments As part of this work, I captured image data consisting of forty-six measurements for eight different types of the garment. The method of computation was verified on that data set. The experiments verified that the proposed method has satisfactory repeatability.

Date: May 2014

Finite-State Machine State Identification Sequences

Author: Soucha Michal

Supervisor: Ing. Radek Ma?�k CSc.

Abstract:

This document is an overview of basic sequences of finite-state machines. A sequence is a sorted list of inputs or outputs. An automaton changes its current state according to an input sequence and gives an output sequence as a response. Input sequences are used for state classification or even for machine characterization. Basic sequences include a sequence that distinguishes a state from the others, a sequence verifying that machine is in a particular state and a sequence that determines the current state of machine after its application. Besides a definition and an usage of a sequence, a search algorithm with derivation of its time complexity is provided for each sequence. An improvement based on search algorithm A* is introduced for some of algorithms.

Date: May 2014

Flexible user interface for ontology applications

Author: Dund�lek Jakub

Supervisor: Ing. Petr K?emen Ph.D.

Abstract:

Ontologies are becoming a viable option for knowledge storage and compete with traditional relational databases. This can be utilized to create ontology-based informations systems that offer a greater flexibility and expressiveness of the data model than traditional systems. Ontologies allow evolving of the data model to satisfy changing needs required from the software. However, it may be difficult to keep the user interface up to date. The goal of this thesis is to explore methods for automatic generation of user interfaces for ontology-based information systems to address this problem. This work explores possibilities for ontology-based user interfaces and implementation of a prototype interface.

Date: May 2014

Font Family/Style Recognition

Author: Soukupov� Tereza

Supervisor: Ing. Michal Bu�ta

Abstract:

This work presents an algorithm for optical font recognition of a text in real-scene images. It is based on an OCR system TextSpotter developed at Czech Technical University in Prague. This system locates areas with a text, detects connected components of characters, binarizes them, extracts features and tries to recognize characters. The OCR system trains its classifier on all initial fonts. Some characters are not well recognized or they stay unrecognized because in some different fonts mismatching characters look similar. The goal of this project is to recognize a font of the text and to train the classifier only on this font. The unrecognized characters are then classified again by the classifier with a reduced training set. It is thus more likely that they will be classified correctly and the OCR quality increases.

Date: May 2014

Generov�n� hladk�ch trajektori� ve 3D

Author: Blaha Martin

Supervisor: RNDr. Miroslav Kulich Ph.D.

Abstract:

Tato práce se zabývá optimalizací počáteční trajektorie založené na efektivním výpočtu funkce vzdálenosti od překážek pro 3D prostředí. Nejprve je představen algoritmus pro tvorbu aproximací 3D Voroného diagramu, který je nutný k výpočtu funkce vzdálenosti trajektorie od překážky. Trajektorie je reprezentována B-spline křivkou. Následně je popsán algoritmus výpočtu funkce trajektorie od překážky založený na prohledávání do šířky. Při optimalizaci trajektorie jsou použita jako hodnotící kritéria vzdálenost trajektorie od překážek a délka trajektorie. Funkčnost navrženého algoritmu byla otestována na mapě tvořené sedmi kvádry, pro různé váhy funkce vzdálenosti od překážek a délky trajektorie. Návrhy na zlepšení jsou diskutovány.

Date: May 2014

Gesture Recognition for Mobile Phone Unlocking

Author: Sixta Tom�

Supervisor: Mgr. Jan �ochman Ph.D.

Abstract:

People use lockscreens to secure their mobile devices. However, many users aren’t satisfied with currently available lockscreens - they either provide too little security or require too much effort to be unlocked. In this thesis, we analyze available lockscreens and summarize their weaknesses. Based on that analysis, a list of requirements for a ”perfect” lockscreen is presented. Following the requirements, we design Tap lock - lockscreen that is unlocked by tapping a unique sequence, which is based on a melody in user’s head. We describe a relation between Tap lock and other gesture recognition problems and how it can be resolved using hidden Markov models. Extensive testing is then performed that shows that Tap lock can be used in everyday use if simple recommendations on how to choose a proper sequence are followed. Tap lock is easy to be unlocked for the user, but difficult to hack for a potential thief. It is also extremely resistant to brute-force attacks. During the summer 2014, we plan to publish Tap lock on Google Play in cooperation with avast! antivirus company.

Date: May 2014

Handwriting Beautification

Author: Van?�k Ond?ej

Supervisor: Ing. Jan �ediv� CSc.

Abstract:

The goal of this work is to bring a mobile application that would implement handwriting beautification algorithm. To that account several previously published works on this topic are reviewed and discussed. Selected algorithm is described in depth to provide detailed information of the system principles. The implementation includes MATLAB prototype that has been used for testing. Finally an HTML5 application that beautifies user’s handwritten notes has been developed.

Date: May 2014

Heart Beat Rate Estimation from Video

Author: ?ern� Pavel

Supervisor: Ing. Vojt?ch Franc Ph.D.

Abstract:

The thesis describes an implementation of a method estimating the heart beat rate based on an analysis of the color changes measured in a video of a human face. We use a 3D facial landmark tracker that allows to extract a stable region on a face needed to acquire a robust measurement of the color changes. A simple model is proposed to approximate a linear projection of the color signal by sinusoid superimposed on a line. The unknown parameters of the model are estimated by the least squares method which has a closed form solution for fixed heart beat rate. The proposed method is implemented partially in C++ and Matlab and it runs real time on a common PC. Another contribution of the thesis is a database of 43 videos containing 8 human subjects annotated with their heart beat rate measured by a precise contact method. The proposed method evaluated on the benchmark provides estimate of the heart rate with average deviation 5.25 BPM from the ground truth annotation.

Date: May 2014

Hierarchical Approach to Motion Planning of Formations of Unmanned Helicopters in Complex Environment

Author: Rak Filip

Supervisor: doc. Ing. Martin Saska Dr. rer. nat.

Abstract:

The goal of this thesis was to propose in algorithm suitable for planning of initial trajectory for formations of Micro Aerial Vehicles (MAV). To find a feasible trajectory, Rapidly exploring Random Trees (RRT) are used. The advantage of RRT is that during creating of a tree, kinematic constraints are respected. Generated trajectory is needed to be reduced. This is achieved by Sequential Quadratic Programming (SQP) optimizing method. Simplified trajectory is passed to system of formation control. Created solution enables to find trajectory in complex environments and reduce computational time.

Date: May 2014

Identifikace a ?�zen� dynamick�ch syst�m? zalo�en� na modelech

Author: T?�k� Ji?�

Supervisor:

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá identifikací teplotního modelu reálné místnosti a vytápěním dané místnosti řízené prediktivní regulací založené na modelu. Rozebírá odhad parametrů modelu s využitím metody nejmenších čtverců z naměřených a upravených dat. Práce se věnuje také možnosti odhadu parametrů s omezením pomocí funkce quadprog programu Matlab. Po převodu odhadnutého modelu do stavového popisu je systém řízen prediktivní regulací s cílem optimalizovat energetický výdej na vytápění dle zadaných požadavků a referencí. Součástí je porovnání regulace s tvrdými a měkkými omezeními. K optimalizaci se využívá krátkodobá předpověď venkovní teploty. Jako další možnost se uvažuje využití známých predikcí teplot okolních místností. Závěr práce se věnuje prediktivnímu řízení na základě nelineárního modelu systému s využitím funkce fmincon programu Matlab. Funkčnost navržených prediktivních regulátorů založených na modelu místnosti je ověřena simulací s pomocí naměřených dat.

Date: May 2014

Implementace fon�mov�ho rozpozn�va?e s n�stroji TNet Toolkitu

Author: Fiala Ji?�

Supervisor:

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá aplikací umělých neuronových sítí typu vícevrstvý perceptron (MLP) v úloze rozpoznávání fonémů v řečovém signálu. Implementace těchto sítí byla provedena prostřednictvím balíčku softwarových nástrojů s označením TNet, který umožňuje inicializaci sítě, trénovaní, testovaní a další funkce. Hlavním cílem práce bylo poskytnout informace pro používání tohoto nástroje a demonstrovat jeho schopnosti při paralelním trénování. V konkrétní aplikaci se vstupní vektory pro MLP skládaly z příznaků na bázi dlouhých časových trajektoroií (TRAPs), výstupy sítě odpovídaly aposteriorní pravděpodobnosti přiřazení do jedné z 45 tříd fonémů. Pro zlepšení výsledků klasifikace byly použity skryté Markovovy modely. Předpokládané vlastnosti MLP klasifikátoru potvrdila řada experimentů, provedených se signály z databáze SPEECON. Úspěšnost klasifikace a doba trénování byly analyzovány na základě různých parametrů sítě a v nejlepším případě bylo dosaženo úspěšnosti klasifikace 82 % na úrovni fonémů. Dobu trénování výrazně zkrátila jeho paralelizace, a to přibližně o 50 %. Nejdelší čas trénování pro nejrozsáhlejší síť tvořenou 12 000 skrytými neurony trénovanou na 40000 signálech nepřekročil 13 h.

Date: May 2014

Implementace rozpozn�va?e ?e?i na b�zi TANDEM architektury

Author: Brich Ale�

Supervisor:

Abstract:

Tato práce se zabývá implementací jednoduchého rozpoznávače řeči na bázi TANDEM architektury pomocí volně dostupných, široce používaných nástrojů HTK. Cílem je zmapovat, jaké typy příznakových vektorů TANDEM architektury přinášejí zlepšení úspěšnosti klasifikace oproti standartním příznakovým vektorům (například melovským kepstrálním koeficientům). Pro splnění tohoto cíle je nutné nejprve vypočíst mel-spektra akustických signálů. Z nich lze vypočítat jak Melovské kepstrální koeficienty, tak TRAPs příznaky. TRAPs příznaky se dále mapují pomocí umělé neuronové sítě na pravděpodobnosti výskytu jednotlivých fonémů. Tyto pravděpodobnosti se po zlogaritmování a KLT spojí z Melovskými kepstrálním koeficienty v příznakový vektor TANDEM architektury. Těmito příznaky následně přetrénovávají skryté Markovovy modely. Nejvyšší úspěšnosti bylo dosaženo při použití příznakového vektoru KLT Melovských kepstrálních koeficientů s delta a delta-delta příznaky. Méně úspěšný byl příznakový vektor složený z KLT jednotlivých derivací kepstrálních koeficientů a KLT logaritmovaných posteriorů neuronové sítě s průměrnou úspěšností klasifikace 82 %.

Date: May 2014

Informa?n� syst�m pro v�cezdrojov� financov�n�

Author: Chamra Tom�

Supervisor: Doc. Ing. Zden?k Kouba CSc.

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá návrhem a implementací informačního systému pro správu vícezdrojového financování. Vychází z potřeb elektrotechnické fakulty ČVUT. Cílem vyvinutého systému je pomoci vedoucím výzkumných skupin a jednotlivých projektů získat přehled o plánovaných výplatách zaměstnanců a stavech jednotlivých finančních zdrojů, ze kterých jsou tito zaměstnanci placeni. Systém je postaven na technologii Java Enterprise Edition a kromě evidování údajů o zaměstnancích a projektech dokáže také naplánovat výplaty. Je tedy možné snadno vidět, kde jaké prostředky chybí a tudíž je nutné je najít v jiných zdrojích.

Date: May 2014

Intelligent Algorithms for Monitoring of the Environment Around Oil Pipe Systems Using Unmanned Aerial Systems

Author: Ondr�?ek Jakub

Supervisor:

Abstract:

Effective monitoring of oil pipeline systems is an important task due to a very high environmental cost of an undetected oil spill. For this task, we focus on the utilization of unmanned aerial vehicles (UAV) and we formalize the problem of optimal pipeline monitoring with multiple mobile agents as a mathematical program which captures properties of the problem, including environmental sensitivity, pipeline properties and motion constraints of the UAVs. We design three algorithmic extensions that push inherent scalability limits of this problem. We also extend the problem of area surveillance by problem of optimal bases placement. Finally, we show that even with limited scalability, we are able to find optimal solutions for realword sized problems and show a promising way to approximately solve larger scenarios.

Date: May 2014

IZ225 Scanner

Author: K?rka Vojt?ch

Supervisor:

Abstract:

Tato práce vznikla na základě požadavku vytvořit jednoduchý způsob ovládání a zobrazení dat digitálního příjímače IZ225 vyvíjeného ve firmě Intriple a.s.. Přijímač je ovládán SCPI příkazy přes TCP spojení a naměřené hodnoty odesílá pomocí UDP. Program je vyvíjen v Embarcadero RAD Studio XE3 v jazcye c++.

Date: May 2014

Kalibrace lokaliza?n�ho visu�ln�ho syst�mu

Author: Morav?�k V�clav

Supervisor: Ing. Jan Chudoba

Abstract:

Cílem této práce je navrhnout metodu kalibrace transformace visuálního lokalizačního systému, který je součástí většího systému pro výuku mobilní robotiky SyRoTek. V první části práce je popsána teorie digitalizace obrazu, zpracování digitálního obrazu a projektivní transformace obrazu. Největší prostor první části je věnován teorii detekce hran v obraze konvolučními operátory. Jádro práce tvoří návrh a zpracování metody získání transformace mezi obrazem kamery a hřištěm systému SyRoTek. Tato část obsahuje popis všech hlavních metod a algoritmů použitých při implementaci programu. Na závěr jsou vyhodnoceny experimenty testující funkčnost a přesnost vytvořené metody v reálných podmínkách.

Date: May 2014

Kalibra?n� metody pro videookulografii

Author: Pr�tick� Michal

Supervisor:

Abstract:

Dle hlavních cílů diplomové práce byla provedena rešerše Eye-trackingu a videookulografie, ve které jsou představeny základní principy snímání očních pohybů spolu s uvedenými produkty největších výrobců této technologie. Je popsán měřící systém videookulografie I4Tracking, vyvíjený na katedře Fyziky ČVUT, který slouží ke generování dat pro mnou vytvořenou funkci v Matlabu. Funkce má za úkol zpracovat záznam z kalibračního měření, naleznout v něm pomocí shlukové analýzy kalibrační body sledované na monitoru počítače měřenou osobou a rozhodnout o kvalitě kalibrace. V první fázi funkce nalezne a opraví co nejvíce použitelných kalibračních záznamů v již naměřených souborech dat, které povedou k výraznému zlepšení specifických experimentů. Ve druhé fázi je statisticky vyhodnocena účinnost funkce a na základě výsledků je vybrána vhodná metodika určení kvality kalibrace v budoucí implementaci funkce do software I4Tracking.

Date: May 2014

Klasifikace dlouhodob�ch EEG z�znam?

Author: Vo�mik Ji?�

Supervisor: Ing. V�clav Gerla Ph.D.

Abstract:

Cílem této práce je porovnání výsledků klasifikátorů k-nejblizších sousedů, naivního bayesovského klasifikátoru, support vector machine a skrytých markovských modelů při použití na reálných záznamech EEG. Použité EEG záznamy byly záznamy spánkové, EEG signály s artefakty a komatózní EEG signály. Před vlastní klasifikací byla provedena normalizace a selekce nejlepších příznaků všech záznamů pro snížení dimenze příznakového prostoru. Dále byla provedena optimalizace parametrů k-nejblizších sousedů a support vector machine. Klasifikátory byly hodnoceny především na základě jejich přesnosti, senzitivity, specificity a času výpočtu.

Date: May 2014

Klasifikace EEG s vyu�it�m metod inkrement�ln�ho u?en�

Author: Hus�k Petr

Supervisor: Ing. V�clav Gerla Ph.D.

Abstract:

Cílem práce je přizpůsobit a optimalizovat adaptivně nebo konstantně segmentovaný EEG záznam pro použití inkrementálního učení na dlouhodobých záznamech. Jsou použity již navržené algoritmy pro segmentaci a výpočet příznaků z PSGLab toolboxu. Snahou je sjednotit matematický popis příznaků získaných adaptivní a konstantní segmentací a dále příznaky co nejvíce zredukovat pro urychlení výpočtu shlukování a klasifikace nejbližším sousedem. Při inkrementálním učení docházelo k neefektivnímu přehodnocování celého záznamu po každém nově přidaném segmentu do trénovací množiny. Jako řešení byly navrženy dvě metody jak se tomu vyvarovat a přehodnocovat jen potřebné části.

Date: May 2014

Knihovna pro ukl�d�n�, vyhled�v�n� a porovn�n� pohyb? lidsk�ho t?la

Author: Tesa? Jan

Supervisor:

Guarantor:

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá snímáním, zpracováním a porovnáváním pohybů lidského těla. Pro snímání byla použita hloubková kamera Kinect a vytvořena aplikace SkeletonRecorder. Pro ukládání dat byl navrhnut a implementován datový formát, který usnadňuje práci s pohyby a jejich vyhledávání. Vytvořená aplikace Mova31 umožňuje editaci a prohlížení nasnímaných pohybů. Pohyb je převeden na změnu úhlů v jednotlivých částech těla. Tyto signály jsou použity pro výpočet příznaků, na základě nichž umožňují vytvořené funkce porovnávat pohyby. Pro porovnávání byly použity čtyři vzorové cviky. Z pěti nahrávek pro každý cvik byly vytvořeny průměrné šablony. Pro klasifikaci 44 nahrávek byla použita implementace k-nn klasifikátoru. Úspěšnost klasifikace byla 95,5 %.

Date: May 2014

Korekce pohyb? hlavy p?i vy�et?en� sledov�n� o?n�ch pohyb?

Author: Erlebach Jon�

Supervisor: Ing. Jarom�r Dole�al PhD.

Abstract:

Práce pojednává o detekci pohybů hlavy při sledování očních pohybů. Tato detekce slouží ke korekci nežádoucích pohybů hlavy při zkoumání pohledu oka měřeného pomocí zařízení umístěného na hlavě pozorované osoby. K detekci je využito záznamu z kamery, která sleduje zorné pole sledované osoby. V tomto záznamu jsou nalezeny statické objekty, konkrétně pozorovaný monitor, a na základě sledování jejich pohybu se určí transformace, která slouží ke korekci pohledu oka. První část práce, kde dochází k hledání významných bodů, se zabývá digitálním zpracováním obrazu. Druhá část se potom zaměřuje na geometrické transformace, jež popisují přechod mezi dvěma souřadnými systémy (nalezené souřadnice porovnáme s referenčními). Stejná transformace se následně aplikuje na vstupní data, která se tak upraví o příslušné pohyby hlavy. Vstupními daty jsou souřadnice pohledu při nehybném stavu hlavy. Výsledkem jsou tedy souřadnice pohledu vzhledem k počáteční scéně.

Date: May 2014

Learning to Rank Algorithms

Author: Modr� Marek

Supervisor: Ing. Jan �ediv� CSc.

Abstract:

In the recent decades and especially in the last few years, we have experienced a rapid growth of information. In the following years, the amount of data is supposed to multiply by hundreds. With growing amount of data, the need for high-quality Information Retrieval and for correct ranking of the retrieved results is rapidly increasing. Learning to Rank, as supervised machine learning methods, can help solving the issue which is present in many applications, such as web search engines, recommendation systems or misspelling corrections. This thesis provides an exhaustive listing and analysis of current state-of-the-art algorithms and it describes the necessary background for this work. Besides, it focuses on applicable performance measures and available datasets. All the hypothesis and knowledge are utilized in a thorough set of experiments. As LambdaMART was evaluated as the potentially best LTR algorithm, our own implementation of the algorithm is introduced and compared to an existing implementation. On the one hand, this thesis can server as a guide to any researcher interested in this topic and on the other it opens many new questions and issues.

Date: May 2014

Local planning for a mobile robot

Author: Koz�k Viktor

Supervisor: RNDr. Miroslav Kulich Ph.D.

Abstract:

The subject of this bachelor thesis is a comparison of local planning algorithms for mobile robot. As a part of the thesis Dynamic Window method was implemented in the Player/Stage system. The Method was tested on various simulations and for control of a real robot in the SyRoTek system, located in a laboratory at the Department of Cybernetics. Results gained from the experiments were compared with results of state-of-the-art methods. Best congurations for the use of given methods with the SyRoTek system were found.

Date: May 2014

M??ic� kamera zalo�en� na Raspberry Pi

Author: Kavkov� Michaela

Supervisor:

Abstract:

Tato práce se zabývá zpracováním obrazu na Raspberry Pi. Cílem práce je použití modulu Raspberry Pi s obrazovými senzory CMOS se sériovým i paralelním rozhraním za účelem realizace měřicí kamery a vytvoření demonstrační aplikace zabývající se zpracováním obrazu. K dispozici je rozšiřující kamera k Raspberry Pi se sériovým rozhraním a CMOS kamera s paralelním rozhraním připojená k USB řadiči Cypress vyvinutá na katedře měření. Měřicí kamera zpracovává obraz kontrastních objektů pohybujících se v omezeném prostoru. Vyhodnocují se vlastnosti objektů jako je velikost, poloha, orientace ve 2D a zpracovává se jejich trajektorie. Práce navrhuje a implementuje demonstrační aplikaci sledování pohybu ryb v nádrži, sloužící k detekci znečištění nebo otravy vody ve vodárnách. V této práci je navržen funkční univerzální algoritmus pro detekci pohybujících se objektů ve statickém obraze, který je možný využít i v jiné oblasti. Implementace algoritmu je navržena v jazyku C++ s použitím knihovny pro zpracování obrazu OpenCV. V závěru práce jsou zhodnoceny výhody a nevýhody použití Raspberry Pi jako měřicí kamery.

Date: May 2014

Metaheuristic Optimisation of Charging and Discharging Schedules for Electric Vehicles

Author: K�rner Petr

Supervisor: Ing. Martin Maca� Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis investigates the topic of intelligent optimisation of schedules for charging and discharging of electric vehicles (EVs). At first, we carry out a research on related topics of Smart Grids and vehicle-to-grid transactions, and then, we examine existing studies solving the problem, including an application of a binary particle swarm optimisation (BPSO). Subsequently, disadvantages and weaknesses of the investigated methods are identified. We then reformulate the problem definition and its representation to dispose of the major drawbacks identified before. The modified formulation emerges a continuous optimisation problem, which for we propose a particle swarm optimisation (PSO) application. To eliminate remaining drawbacks, the algorithm implements a penalty function for penalising inconsistent solutions, and an alternative fitness function reflecting the battery degradation costs. Finally, the implemented algorithm is confronted with the BPSO method, and it is verified that the proposed PSO implementation significantly outperforms the other algorithm in terms of quality of the best found solutions, and in terms of time efficiency as well.

Date: May 2014

Metoda evaluace interstici�ln�ho aplik�toru pro radiofrekven?n� termoablaci n�doru jater

Author: Znojilov� Lucie

Supervisor:

Abstract:

Předložená diplomová práce je zaměřena na posouzení intersticiálních aplikátorů pro radiofrekvenční ablaci jaterních malignit. Vyhodnocení bylo provedeno pomocí výpočetní metody. Příslušné modely aplikátorů a simulace byly realizovány v simulátoru elektromagnetického pole SEMCAD X. Na základě simulaci bylo zjištěno, že distribuce veličiny SAR v okolí elektrod nemá příliš vysokou kvalitu homogenity a velmi rychle klesá s rostoucí vzdáleností. Nejvyšších hodnot dosahuje v oblasti hrotů aktivních elektrod, naopak kolem středu vznikají chladná místa. Kvalita homogenity teploty aplikátoru byla posouzena experimentálně. Po aplikaci této metody bylo zjištěno homogenní rozložení teploty a po delších ablacích vysoká účinnost aplikátoru.

Date: May 2014

Mobile Application for Recognition of Japanese Writing System

Author: Zden?k Jan

Supervisor:

Abstract:

The objective of this work was to implement and compare various methods which can be used for optical character recognition (OCR) of characters used in the Japanese language and create a mobile application which could recognize characters in an image captured by the camera of a device and present the user with a translation of the words into English. The engine for recognition has been trained on a database with 2,908 unique characters. Using the moment shape normalization, the Histogram of Oriented Gradients for feature extraction, and quadratic discriminant function for classification, recognition rate of 99.9% has been achieved on isolated characters in standard fonts used in print publications and the engine outperformed some of the free OCR engines for Japanese. An initial alpha version of a mobile application for Japanese OCR for Android operating system has been created and the engine with optimal results has been successfully implemented therein. The author intends to continue the development of the application and expand the range of its possible use. The OCR engine could also be used in other applications requiring Japanese OCR.

Date: May 2014

Modelov�n� l�tky v pohybu

Author: Pecha Petr

Supervisor: Ing. Vladim�r Smutn� Ph.D.

Abstract:

Tato práce se zabývá modelováním zavěšené textilie v trojrozměrném prostoru. Cílem bylo navrhnout a implementovat 2D model textilie a to tak, aby jeho chování odpovídalo skutečné textilii. Následně je potřeba najít takové parametry modelu, aby co nejlépe odpovídali naměřeným datům. Pomocí zjištění konkrétních parametrů modelu pro jednotlivý kus oděvu můžeme roztřepávat tento kus efektivně. V rámci práce jsem navrhl matematický model textilie. Ověřil jsem, že tento model má správné fyzikální vlastnosti. Dále jsem model porovnával se skutečnými naměřenými daty. Navrhl jsem koeficienty modelu, které lze optimalizovat. Vymyslel jsem chybovou funkci, pomocí které minimalizuji odlišnosti v chování modelu vůči naměřené skuteč nosti. Tímto postupem zjistím parametry modelu, které lépe odpovídají naměřeným datům.

Date: May 2014

Monitorov�n� kvality sp�nku pomoc� anal�zy audio z�znamu

Author: Slez�k David

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

Tématem této práce je vývoj postupu určeného ke sledování kvality spánku pomocí chytrého mobilního telefonu s operačním systémem Android. Cílem je navrhnout a implementovat aplikaci pro vyhodnocení kvality spánku pacienta. Aplikace umožní pořízení a analýzu pacientova zvukového záznamu při spánku za pomoci vestavěného mikrofonu, při jehož následné analýze bude detekováno chrápání a příznaky obstrukční spánkové apnoe (OSA). Analyzační algoritmus záznamu je schopen určit, jestli pacient chrápal, nebo se u něj vyskytly apnoické události. Algoritmus je založen na rychlé Fourierově transformaci (FFT), frekvenční analýze a následném vyhledání příznaků typických pro chrápání, eventuelně spánkovou apnoe. Tento algoritmus by měl být schopen rozpoznat obyčejné chrápání a případně ho odlišit od chrápání způsobeného syndromem spánkové apnoe. Výstupem je tedy analyzovaný záznam a informace o době chrápání a potenciální odhalení obstrukční spánkové apnoe.

Date: May 2014

Motion Model of Stair Climbing in Hexapod Walking Robot

Author: Masri Diar

Supervisor:

Abstract:

The goal of this thesis is to extend the motion capabilities of the hexapod walking robot that will allow it to climb stairs located in front of the robot. A high traversability of this type of robots in rough terrain is one of the main feature of walking robots. However, it is at the cost of a higher complexity of their motion control because of a high number of degrees of freedom. Therefore, the developed motion gait is based on a regular gait for motion on planar surfaces. The proposed motion model has been further parametrized for various stairs, which the robot should traverse. Then, an automatic identification of the stairs parameters have been studied using a single image of the stairs taken by a RGB-D camera. After an estimation of the parameters, the most suitable stair climbing gait is automatically selected and the robot traverses the stairs. The proposed motion gaits and image processing have been implemented and experimentally verified with the PhantomX hexapod walking robot. The robot has been able to traverse different stairs and provides experimental evidence of the proposed gaits. During the experiments, we also found out that the success of the mission depends on estimated parameters and because the parameters are estimated from a single image, it is necessary to provide a clear view on the stairs.

Date: May 2014

Multi-Vehicle Random Finite Set SLAM

Author: Petr�k Vladim�r

Supervisor: RNDr. Miroslav Kulich Ph.D.

Abstract:

The Random Finite Set approach to Bayesian Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) is a new method which provides promising results at least in the presence of clutter measurements. The goal of this thesis is to implement and experimentally verify the Random Finite Set Multi Vehicle SLAM in 3D. Both, simulated and real life datasets are evaluated to provide complete performance and precision analysis of the proposed implementation. Moreover, the collected dataset is publicly available as well as implemented library for the Random Finite Set Filtering as well as library in a form of standalone C++ library wrapped into the Robot Operating System package.

Date: May 2014

Navigace mobiln�ho robotu ve venkovn�m prost?ed�

Author: Heinrich Adam

Supervisor: Ing. Jan Chudoba

Abstract:

Práce se zabývá návrhem a implementací navigačního a senzorického systému mobilního robotu pro navigaci mezi kontrolními body ve venkovním prostředí. Navigační systém využívá znalosti mapy daného prostředí pro naplánování cesty s ohledem na vlastnosti terénu a rozmístění překážek. Pro ověření funkčnosti v reálném prostředí byla navržena robotická platforma, založená na podvozku auta v měřítku 1:10. Tato platforma je řízena jednodeskovým počítačem s operačním systémem Linux, pro který byla vytvořen modulární software, zajišťující zpracování dat ze senzorů a řízení pohybu. Na platformě byla zatím úspěšně otestována detekce kontrolních bodů na základě obrazu z všesměrové kamery.

Date: May 2014

Naviga?n� syst�m mobiln�ho robotu ve venkovn�m prost?ed�

Author: Stejskal Martin

Supervisor: Ing. Jan Chudoba

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá navigací mobilních robotů, kteří se pohybují ve venkovním prostředí. Na začátku práce jsou shrnuty senzory běžně používané při řešení problému navigace robotů. Kromě senzorů jsou dále popsány základní techniky navigace - navigace na základě význačných bodů, podle mapy a vizuální navigace. Na základě toho je v další části uveden návrh vlastního navigačního systému, schopného autonomně vést robot do cílového bodu při současném respektování omezení prostředí. Návrh se opírá především o rozpoznávání cesty pomocí kamery, odometrii, GPS a magnetický kompas. Data ze senzorů jsou zpracována podle pravděpodobnostních modelů a slouží jako vstupní parametry algoritmu lokalizace na mřížce. Během návrhu byl kladen důraz na robustnost a využití běžně dostupných prostředků (mapy apod.). Nakonec jsou shrnuty dosažené experimentální výsledky a vlastnosti navrženého systému.

Date: May 2014

N�vrh AC/DC m?ni?e v�konu pro tepeln� zdroje ve zdravotnictv�

Author: Lehman Zden?k

Supervisor:

Abstract:

Abstrakt Diplomová práce pojednává o návrhu měniče výkonu do 3kW pro tepelné zdroje ve zdravotnictví. Požadavkem je plynulá regulace výstupního výkonu a korekce účiníku. V teoretické části je popsána problematika elektromagnetického rušení, jednotlivé topologie spínaných měničů a principy korekce účiníku. V druhé části je vybrán nejvhodnější typ měniče, který je modelován v programu MATLAB/Simulink. V modelu je měnič doplněn o obvod aktivní korekce účiníku a regulátoru výkonu. V další části je navrženo schéma reálného obvodu s galvanickým oddělením řídící logiky. Je také popsán výběr vhodných komponent a návrh pro výrobu prototypového obvodu. V poslední části je porovnání Simulinkového modelu s prototypem.

Date: May 2014

N�vrh ?�d�c� jednotky pro m??en� biologick�ch sign�l? s vysokou hustotou dat

Author: Langer V�clav

Supervisor: Ing. V�clav K?emen Ph.D.

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá návrhem a realizací funkčního prototypu pro měření biologických signálů. Zařízení měří svalovou aktivitu s použitím multielektrodových polí. Naměřená data lze prostřednictvím USB rozhraní přenést a uložit do počítače. Rozhraní USB slouží také k ovládání prototypu. Práce obsahuje popis biosignálů, použitého A/D převodníku a mikroprocesoru. Praktická část zahrnuje návrh hardwarové a softwarové části řídící jednotky.

Date: May 2014

N�vrh virtu�ln�ho pr?vodce - avatara pro podporu l�?by chronick�ch nemoc�

Author: Hrstka Tom�

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

Tato práce se zabývá implementací aplikace Mobiap Avatar widgetu na platformě android, jako pluginu pro aplikaci Mobiap Dieta pana Václava Burdy, pro podporu léčby diabetes mellitus a sledování kalorického přijmu. Avatar widget se spolu s Mobiap Eshop pluginem pana Ondřeje Smrže snaží přimět uživatele aplikace k pravidelnému přijmu živin pomocí motivačního systému odměn. Navrhnul jsem vlastní grafiku šestice avatarů spolu s jejich doplňky, implementoval jsem widget zobrazující avatary, sdělující informace uživateli a aplikaci umožňující úpravu vzhledu widgetu. Testováním aplikace na vzorku sedmi lidí byla vyhodnocena užitečnost navržené aplikace.

Date: May 2014

Parallelization of an algorithm for solving imperfect information games

Author: Svato� Martin

Supervisor:

Abstract:

Game theory is science not only for modeling games such as Chess, Poker or Backgammon compute its solutions but it can also provide useful tools for modeling and solving real life problems that we are not aware of at the first sight. For example, one problem from this category is borders patrolling. These problems are linked because each of them includes huge state space which has to be searched in order to find an optimum solution that maximizes possible payoff under the assumption that opponent acts rationally. The aim of this work is to design and experimentally evaluate the performance of a parallel version of the algorithm from framework developed by ATG group from FEE, CTU. This algorithm uses double-oracle framework, which narrows searched state space by allowing only some strategies to be played by players. The algorithm solves two-player zero-sum games with imperfect information. Before proposing a parallel design an analysis of the algorithm and a survey of known parallel search techniques on two-players game trees are investigated. Parallel version should contribute by shorter computation time allowing faster computation of exploitability of heuristic strategies in imperfect-information games. Simplified, exploitability expresses distance of a strategy from optimum. When comparing two strategies, the one with lower exploitability is better. Experiments show that parallel design proposed in this work achieved speed up of 2.2.

Date: May 2014

Parallelization of GRASP Heuristics Using GPU

Author: Luke� Jakub

Supervisor:

Abstract:

The goal of this bachelor thesis is the implementation of GRASP metaheuristic using the GPU GTX TITAN. The CUDA C programming language is used. The algorithm solves the Unit commitment problem which is in general very hard to solve and it is usualy solved by companies distributing and transmiting electrical power. The chosen problem was successfully solved and its results are compared to the results from the literature. The comparation of the GPU and the CPU implementations computing times are presented. The result of this bachelor thesis is the implentation of GRASP metaheuristic on the CPU and the GPU. For the lower size instances the CPU implementation is faster than the GPU implementation. The solution cost found by my GRASP implementation is about 0.01% worse than the best value found in literature.

Date: May 2014

PHP modul pro pr�ci s PDF formul�?i a podepisov�n� PDF

Author: Kub�t Jan

Supervisor:

Abstract:

Předmětem této práce je rešerše současných řešení pro práci s PDF dokumenty, konkrétně jejich komponentou AcroForm, která umožňuje práci s formuláři. Dále pak vytvoření rozšiřujícího modulu pro PHP o funkcionalitu, která by umožnila práci s těmito formuláři v jazyce PHP.

Date: May 2014

Playing General Imperfect-Information Games Using Game-Theoretic Algorithms

Author: ?ern� Jakub

Supervisor:

Abstract:

Most game playing algorithms are specifically designed to play one single game. Therefore, transferring such programs into another context is not possible. On the other hand, general game playing (GGP) is a concept of playing vast number of games within a one concrete game environment. This emerging field of general artificial intelligence proficiently serves as a challenging testbed for research in domain-independent algorithms of computational game theory. If one can design a general game playing system capable to play more than one game successfully, such algorithm can be used in other areas which require a real-time domain-independent deciding, such as in providing intelligence for search and rescue missions or navigating remote autonomous robotic units in unknown territory. Uppermost intention of this work is to focus on selecting the reasoner capable to properly and rigorously interpret the game; and employing the algorithm which meets the theoretical guarantees to work proficiently in the imperfect-information games. The most prominent outcome of this thesis is Shodan, one of the few GGP agents for playing general games with imperfect information. Shodan is based on Monte Carlo tree search with EXP3 selection criterion, working with the games represented as propositional networks.

Date: May 2014

Probabilistic Approach to Landmark Management in Visual Odometry

Author: Poto?ek Pavel

Supervisor: Prof. Ing. Tom� Svoboda Ph.D.

Abstract:

We implemented a FastSLAM 2.0-based algorithm for visual trajectory estimation and applied it to the NIFTi robot. We performed multiple experiments to validate the algorithm and measured its performance in various settings. We showed that our algorithm outperforms the existing solution in many of them. We proposed future changes to the algorithm that have a potential to further increase the performance.

Date: May 2014

Reduction of False Positives in Lung Nodule Detection Algorithm

Author: Latnerov� Iva

Supervisor: prof. Dr. Ing. Jan Kybic

Abstract:

Lung nodules are the lung parenchyma structures found by radiodiagnostic imaging methods, especially Computed Tomography. Lung nodules are of various etiologies and can be found in various lung diseases . At worst they represent a primary or secondary tumorous proces of the lung. That is why it is necessary to find all suspicious lung nodules. The aim of this study is to create the automatic lung nodule detection algorithm, based on the existing one. In my work I first analyse the baseline algorithm results to find all the shortcomings that can be improved to receive better output results. These findings are applied to create new classification method. This metod is based on reducing the number of existing nodule characteristics, modifying the training data and applying the suitable classifier to receive as good sensitivity and as low number of false positive detections as possible. For that purpose, combinations of several dimensionality reduction methods and several classifiers are studied. New method have the same sensitivity, but significantly lower number of false positives than the existing one.

Date: May 2014

Registration of 3D Point Clouds

Author: Bedro� Roman

Supervisor: RNDr. Miroslav Kulich Ph.D.

Abstract:

A goal of this work was to choose and implement an algorithm for registration of 3D point clouds using the Point Cloud Library (PCL). The selected cross-correlation algorithm was described in detail, including a theory behind it. In addition, three modifications of the algorithm for improving its performance were suggested. The algorithm was implemented along with additional supplementary applications for preprocessing or generating input data. A performance of the algorithm was examined by experiments on robotic dataset. According to these experiments, the algorithm was able to register consecutive scans in approximately three seconds with translational error in order of centimeters for selected dataset.

Date: May 2014

Rehabilitace jemn� motoriky rukou

Author: Kufnerov� Alena

Supervisor: Ing. Petr Nov�k Ph.D.

Abstract:

Bakalářská práce se věnuje návrhu a tvorbě prototypu zařízení a několika úloh pro rehabilitaci jemné motoriky zejména rukou. Návrh celé metody rehabilitace klade důraz na nízkou cenu, snadnou instalaci a ovladatelnost zařízení. Přestože je zařízení určeno především pro použití v domácím prostředí, tak může být samozřejmě využito rovněž i v ordinaci lékaře. K detekci pohybu se využívá tříosý akcelerometr. Rehabilitační aplikace jsou tvořeny formou zábavných her, ale nechybí však ani základní diagnostická úloha. Výsledkem této práce je tedy prototyp cenově dostupného zařízení pro metodu rehabilitace jemné motoriky rukou určeného především do domácího prostředí.

Date: May 2014

RGBD Kinect Camera Calibration

Author: Cvr?ek Vojt?ch

Supervisor: doc. Ing. Tom� Pajdla Ph.D.

Guarantor: Prof. Ing. Tom� Svoboda, Ph.D.

Abstract:

I studied possibilities of calibrating RGBD camera in this thesis. I present new calibration method that simultaneously calibrates a color camera, a depth camera, a IR camera, and the relative pose between. The calibration is based on preceding calibrations. I concentrate on making method more accurate and robust than predecessor. Thesis also contains comparison with some of the preceding works. New calibration performs well both on simulated data and real data.

Date: May 2014

Roz��?en� iterativn�ho p�rov�ho algoritmu pro ?e�en� koliz�

Author: Vrbsk� Ladislav

Supervisor:

Abstract:

Tato práce se zabývá kooperativním algoritmem pro řešení kolizí bezpilotních letadel. Analyzuje problém zabraňování kolizím a popisuje přístupy k jeho řešení. Je navržena deterministická verze algoritmu IPPCA. Následně je představeno vylepšení algoritmu, používající heuristický přístup pro generování letových plánů. Algoritmus IPPCA je spolu se svým rozšířením implementován. Nakonec je původní verze algoritmu porovnána se svojí vylepšenou verzí pomocí několika simulačních scénářů a konfigurací vylepšené varianty algoritmu. Výsledky ukazují, že heuristický přístup je schopen vyřešit hromadnou kolizi letadel pomocí průměrně dvoutřetinového množství generovaných letových plánů při zachování podobné kvality výsledných trajektorií letu. Navržený heuristický přístup má velice pozitivní dopad na množství generovaných letových plánů. Nicméně byl zaznamenán zvýšený počet přenesených letových plánů, čímž se toto rozšíření stává méně doporučitelným pro použití v letovém prostoru s vysokou hustotou komunikace. This thesis deals with a cooperative algorithm for collision resolution among unmanned aerial vehicles (UAVs). It analyses the collision avoidance problem and describes approaches to its resolution. A deterministic version of the IPPCA algorithm is then designed. Subsequently, an improvement of the algorithm using heuristic approach to flight plan generation is proposed. Both IPPCA algorithm and its improvement are implemented. Finally, the original version of the algorithm is compared with its upgraded version using several simulation scenarios and configurations of the upgraded version. Results show, that the heuristic approach is able to solve a multi-airplane collision by generating two thirds the amount of flight plans on average while maintaining a similar quality of the resulted flight trajectories. The proposed heuristic approach has a very positive impact on quantity of flight plan generation. However, an increased volume of flight plan transfer has been recored, making the improved version less recommendable in airspace with high communication density.

Date: May 2014

Safe adaptive traversability learning for mobile robots

Author: Nouza Tom�

Supervisor: Ing. Michal Rein�tein Ph.D.

Abstract:

In mobile robotics it is necessary to predict a robot pose on a terrain to guarantee its stability when traversing an obstacle. Usual methods are based on an exact simulation of a robot-surface interaction, but this requires a precise physical model, which can be hard to solve or can be too much complex. The aim of this thesis is to propose and experimentally evaluate an algorithm, based on machine learning methods, which predicts attitude of the robot (roll and pitch angles) in natural environment. The main contribution of this work lies in development and evaluation of models, which can be used for predicting the safety of robot states and actions while interacting with the environment. Three models based on different multidimensional regression methods (linear, piecewise constant and Gaussian process) were trained and compared. As a part of this work, testing dataset was created and will be relased for the robotic community.

Date: May 2014

Sampling Strategies in Optimal Motion Planning for Inspection Missions with Car-like Vehicles

Author: Kafka P?emysl

Supervisor:

Guarantor: Ing. Vojt?ch Von�sek, Ph.D.

Abstract:

The diploma thesis deals with the inspection path planning for the car-like robot The camera model with the restricted field of view is considered as a sensor model for observation of objects of interest (cover). A Rapidly-exploring Random Trees Star (RRT*) and Random Inspection Tree Algorithm (RITA) were studied to address this problem. Both algorithms have an important property. It is that they find the optimal path (if such path exists) at the infinitive iteration. Another advantage of the RITA algorithm is that it does not decompose the inspection planning problem into two sub-problems (the traveling salesman problem and the art gallery problem).So, the car-like constraints are considered during the whole path planning, which invokes that the optimal inspection path can be found. Although, the RITA algorithm has excellent properties, the consideration of the camera with the restricted field of view can cause that the path planning will be computationally demanding. Because of it, two modifications of RITA, which keep the original properties and increase the performance of RITA, were proposed. All proposed algorithms and their modifications were implemented and evaluated. At the end of this work, the RITA algorithm was used for the inspection path planning with a robot.

Date: May 2014

Simulation and Control of Airplanes at Airport Area

Author: Hn�dek Tom�

Supervisor:

Abstract:

Air traffic is a fundamental element in long distance transportation. Because of that it is often matter of interest in topics of safety and efficiency. It is necessary to focus on the simulation when implementing new ideas. In this thesis I present the possibilities of the air traffic simulation at the airport area. I am focusing on general model and suitable computer representation of an airport on which will this simulation run. On the basis of this model I describe the approach in search for the optimal path. I am addressing the issues on crossing path between multiple airplanes and I am presenting the solution on this matter. Next step is the implementation of created architecture, the initialization of individual agents and the realization of their movement at the airport area. To solve potential collisions the agents communicate with each other. Finally I am testing implemented methods and their correctness on several simulation scenarios.

Date: May 2014

Single-Track Mobile Robot Control

Author: Hauser Jan

Supervisor:

Abstract:

The aim of this thesis is to stabilize a single-track mobile robot in a vertically upright position while the robot is in motion as well as while it is motionless. This system is modeled using a MATLAB Simulink environment and applied to a real system built with a help of LEGO Mindstorms building kit. In the first section of the thesis a lateral stabilizating model and a planar model of motion are described with all the derivations. Further, the real system is presented with a description of a construction, an identification and the limitations linked with the LEGO Mindstorms building kit and the LEGO sensors. The comparison of the real and identified systems is also a necessary part of this section. The final section is indicative of a real model control description and a real measured data presentation. The real measured data is realized on the built single-track mobile robot.

Date: May 2014

Social Network Observation Tool

Author: Kvasnica Jakub

Supervisor:

Abstract:

The aim of this bachelor's project is to review metrics and methods for analysis of the social networks, specifically SoundCloud, and design and implement a web-based application for it. The application will allow user to observe the development of the user's position in SoundCloud network.

Date: May 2014

Syst�m pro monitoring metabolick�ho obratu v intenzivn� p�?i

Author: Koretz Martin

Supervisor:

Guarantor:

Abstract:

Měření dodávaného kyslíku je v současnosti zřídka využívanou metodou, která nabízí nejen informaci o zásobování organismu kyslíkem, ale i o aktuální energetické přeměně, a tak je efektivním a rychlým ukazatelem celkového stavu organismu. Cílem této práce bylo navrhnout systém pro měření metabolického obratu prostřednictvím měření dodaného kyslíku. V průběhu zpracovávání tématu byly prozkoumány současné možnosti a bylo zvoleno řešení využívající jediného kyslíkového senzoru, průtokoměru, pneumatického systému a softwaru pro řízení, sběr a vyhodnocení dat a následnou archivaci. Realizovaný systém nazvaný Metabox je poloautomatický systém spojující hardware a software určený pro měření dodávaného kyslíku z ventilační směsi. Metabox má sloužit zejména pro použití v laboratorní praxi při animálních experimentech. Vlastnosti systému byly ověřeny při laboratorních testech a při animálním experimentu. Systém Metabox lze použít při mimotělní membránové oxygenaci a při umělé plicní ventilaci, je kompatibilní s běžnými přístroji používanými pro obě jmenované metody. Systém je robustní, obsahuje zpětnovazební obvody pro kontrolu správné funkce a umožňuje sběr dat pro pozdější zpracování. Systém je schopen měřit dodávaný kyslík se zpožděním od 10 s.

Date: May 2014

Time To Go - A mobile app for navigation and time management

Author: Musil Jan

Supervisor:

Abstract:

TimeToGo is an Android application that helps with time management during travel. Its primary goal is to avoid delay, which may be caused by bad time management before travel or inaccurate estimation of distance and path. It is designed for people who walk, especially for those who take the same path regularly (e.g. to work, to school etc.) and often arrive late. The user sets the starting point and the destination point, the app then calculates the shortest path. Afterwards, the user sets a daily plan, for example, saying they need to arrive on Monday at 7:55. The app then enables him or her to choose their own speed (such as relaxed walk or quick walk). Based on the chosen speed, it returns the required departure time, for example, 7:35. On the given day, the app reminds the user that in some time, for example, in 10 minutes, it’s time to go. On the way, the app tracks the user’s GPS position and speed and compares it to the planned speed and position. In case it calculates that the user is going to be late, it sends out a notification.

Date: May 2014

Tool for comparison of files of PLC programming and configuration software packages

Author: Nedv?d Miroslav

Supervisor: Ing. Pavel Vrba Ph.D.

Abstract:

Goal of this work is to create a tool that will be able to compare two projects created in the development environment RSLogix5000 used for PLC programming. The project contains definitions of tags and programs written in ladder diagram of IEC61131 standard. The tool finds differences between two projects and presents them to the user. First part of the presented tool compares similarity of an XML structure by using the information about the XML scheme. Second part of the tool compares textual representation of ladder diagrams. Lines without changes are matched as first by using method for finding the longest common substrings to find the same blocks of code. The unmatched lines are parsed into the object-structure containing list of elementary instructions to compute the similarity level. Last step is selecting the most similar common subsequence of instructions. Algorithm used in the first part is much faster than commonly used algorithms for XML comparison, because the XML scheme is used and attributes Name are used as identifiers. Results of algorithm that is used in second part are very similar to differences that human can find and because unchanged rows were selected at first, it is very fast as well. The proposed tool presents differences in a graphical form to the user. The results of comparison are presented in the same form as in RSLogix5000 and thus provide more useful information to the user than general text comparison tools. The proposed tool is also much more rich than a comparison tool RSLogix Compare provided in the standart RSLogix5000 instalation. The tool will be very usefull for programmers of industrial systems from Rockwell Automation company.

Date: May 2014

Tool For Decision Support In Production Planning And Scheduling

Author: Mathia Peter

Supervisor: Ing. Pavel Vrba Ph.D.

Abstract:

The goal of the thesis is to create a tool used primarily for the visualization of results of scheduling algorithms, which are implemented within the ARUM project. The tool is implemented in Java using the graphical library Java FX and provides the following functionality: visualization of a workstation schedule in form of a Gantt diagram, including the task dependencies and the critical path, capability to edit the workstation parameters (adding and removing tools, human resources) and the schedule (shifting and fixing tasks in time), visualization of the level of utilization and inaccessibility of resources in time, compatibility with ARUM Core and ARUM Events ontologies in terms of input and output data format.

Date: May 2014

Tree Identification from Images

Author: �ulc Milan

Supervisor: prof. Ing. Ji?� Matas Dr.

Abstract:

This thesis focuses on the problem of automatic identification of tree species based on images of leaves and bark. We propose to describe both leaves and bark using textural features. FSRIT (Fast Scale- and Rotation- Invariant Texture), a novel method for texture description and recognition, is introduced. The method combines an improved scale space (used for multi-scale representation and scale invariant matching) with several state-of- the-art approaches (including LBP-HF features and use of linear SVM classifiers with approximate kernel map). Using the proposed method we achieve new state of the art results in the classification of bark (Austrian Federal Forests bark dataset) and leaves (Austrian Federal Forests leaf dataset, Flavia dataset, Foliage dataset, Swedish dataset and Middle European Woods dataset), as well as on standard textural datasets KTH-TIPS2a and KTH-TIPS2b, while achieving 99% accuracy on all other standard textural datasets (KTH-TIPS, CUReT, UIUCTex, UMD and Brodatz32). The proposed recognition method is very fast and thus suitable for real time applications, including e.g. mobile field guides for plant identification.

Date: May 2014

Tvorba GUI pro n�stroj FreeSurfer

Author: Bure�ov� Karol�na

Supervisor: prof. RNDr. Olga �t?p�nkov� CSc.

Abstract:

V neurologii se běžně zpracovávají data z magnetické rezonance mozku. Ke zpracování těchto dat existuje softwarový balík FreeSurfer. FreeSurfer ovšem poskytuje ovládání pouze z příkazové řádky, což je pro mnohé lékaře nevyhovující. Tato práce se proto zabývá návrhem a realizací příjemnějšího, grafického, rozhraní. Celá práce vychází z~principů user-centered design, hlavním cílem je vyjít vstříc uživateli. Návrh a testování probíhá ve spolupráci s Neurologickou klinikou 2. lékařské fakulty Univerzity Karlovy a Fakultní nemocnice Motol.

Date: May 2014

Tvorba senzorick�ch map z taktiln�ch vstup? robota iCub pomoc� metod strojov�ho u?en�

Author: Straka Zden?k

Supervisor: Mgr. Michal Vavre?ka Ph.D.

Abstract:

Cílem této práce je vytvořit biologicky inspirovanou reprezentaci taktilních senzorů pomocí umělé neuronové sítě. Vytvořenou senzorickou mapu by mělo být možné použít pro reprezentaci taktilních senzorů humanoidního robota iCub. Neuronová síť musí ve výstupní vrstvě odrážet topologii taktilních senzorů. Další požadovanou vlastností neuronové sítě je schopnost učit se z trénovací množiny s více současnými doteky. Navržená architektura neuronové sítě vznikla modifikací architektury samoorganizující se mapy (SOM). Vytvořený model neuronové sítě byl otestován na trénovací množině s více současnými doteky. Tato trénovací množina byla vygenerována počítačem. Neuronová síť byla dále otestována na trénovací množině vytvořené stimulací kůže robota iCub. V tomto případě byla kůže v každém okamžiku stimulována pouze na jednom místě. V obou případech výstupní vrstva naučené neuronové sítě dobře odrážela topologii taktilních senzorů. Dosažené výsledky jsou dobrým předpokladem pro budoucí použití této neuronové sítě k vnitřní reprezentaci kůže humanoidních robotů či k počítačovým simulacím některých neurobiologických procesů.

Date: May 2014

Two Arm Robot Manipulation with Garments

Author: V�tek Jan

Supervisor: Ing. Vladim�r Smutn� Ph.D.

Abstract:

The thesis deals with calibration of 3D sensors using depth measuring technology developed and patented by PrimeSense. The calibration is based on Microsoft Kinect calibration procedure earlier developped by Ing. Jan Smíšek and slightly modified to work with ASUS Xtion and PrimeSense Carmine. It was necessary to modify the OpenNI drivers to accept the calibration data and build packages for each Linux distribution and platform used in the CloPeMa project. The resulting calibration of sensors attached to the CloPeMa robot was verified both theoretically and in practice.

Date: May 2014

Verification of Image Feature Correspondences

Author: Dan??ek Radek

Supervisor: prof. Ing. Ji?� Matas Dr.

Abstract:

This thesis is focused on correspondence verification which is one of the less researched stages of wide baseline stereo matching. A correspondence can be informally described as a pair of points of interest, one in the first image, the other in second image. During the process of wide baseline stereo matching, these correspondences can be identified as either correct or incorrect. Correct classification of correspondences has the potential to make the matching process much more effective. This thesis is focused on the performance of the Sequential Correspondence Verification algorithm introduced in \cite{scv} in combination with view synthesis \cite{mods} on scenes with significant viewpoint changes. The experiments conducted in this thesis show that the SCV is not suitable for scenes with extreme viewpoint changes. Moreover, it was discovered that the SCV is much more sensitive to precision of the input correspondences than it had been previously thought. Minor contribution of this work is the discovery that correspondences created with up-to-date software version are less accurate than the correspondences used in \cite{scv} which were generated by an older version of the same software.

Date: May 2014

Virtual Creatures Simulated in Framsticks

Author: R?�i?ka V�t

Supervisor:

Abstract:

This bachelors thesis focuses on application of evolutionary algorithm to the well-known problem of virtual creatures evolution. It analyzes the capabilities of hybrid algorithm with differential evolution on this task. This thesis describes the structure of implemented layer of abstraction above the f0 genotype of free program Framsticks, which is designed to help control the progress of evolution. It explores the optimal values of parameters in several exemplary experiments with various settings of fitness function. The conclusion discusses the appearance and behavior of resulting individuals.

Date: May 2014

Visibility of Triangulated Surface Illuminated by Flat Light Panel

Author: Kouck� Luk�

Supervisor: Ing. Vladim�r Smutn� Ph.D.

Abstract:

Algorithm proposed in this thesis is designed for visibility determining of triangulated glossy surface illuminated by flat light source. Algorithm is able to recognize parts of examine surface visible by camera and refine triangulation. This process does not change dimensions of examine surface because refine triangulation lies in original one making it more detailed and more precise from camera perspective. Algorithm compute parts of surface illuminated by light source reflecting light to the camera. Output of the algorithm is labelled triangulation unlike traditional algorithms where the output is raster visibility image. Algorithm was tested on 3D models with triangulated surface with various camera and light source positions and properties which proves algorithms correctness.

Date: May 2014

Vizualizace dat z hierarchick�ho shlukov�n�

Author: Tomis Radek

Supervisor: Ing. V�clav Gerla Ph.D.

Abstract:

Práce se zabývá implementací hierarchických shlukovacích metod v MATLABu aplikovaných na vícerozměrná data charakterizující EEG lidského těla a vizualizací jejích výsledků. Teoretická část práce se zabývá třemi základními oblastmi, a to popisem signálů lidského těla, jejich zpracováním a shlukovou analýzou. V rámci praktické části byl vytvořen program umožňující provést hierarchickou shlukovou analýzu a zobrazit její výsledky. Nad programem byla vytvořena grafická nadstavba. V závěru práce se nachází zhodnocení otestování programu na reálných datech. Výsledky práce ukazují, že metody hierarchického shlukování obsažené v MATLABu mohou být vhodným základem pro analýzu neurobiologických signálů.

Date: May 2014

V�UKOV� SIMUL�TOR RESPIRACE A JEJ�CH PATOLOGI�

Author: Bundil Luk�

Supervisor: Ing. Filip Je�ek

Abstract:

The aim of this thesis is to create a comprehensive model of the human physiology which can simulate the behavior of the human organism and selected pathophysiologies and also a model of a medical ventilator with a suitable interface for a connection to our model of the human physiology. The emphasis is focused on a clarity and a synoptic of implementation – the structure of the model must correspond to the structure of the real physiological system of the human body. For this reason models are implemented acausally through a modeling language named Modelica. The metod of this implementation is an innovative approach in models development and shows clearly the merit and the possibilities of a wide application not only in the study area but also in medicine, industry etc. Our model of the human physiology allows to simulate the behavior of the human body and in a connection with the model of medical ventilator forms an ideal training simulator which is also easily extended with additional elements, eventually models due to its method of implementation.

Date: May 2014

Vyu�it� Bayesovsk�ho p?�stupu pro klasifikaci EKG

Author: Fafl�k Tom�

Supervisor: Ing. Ji?� Spilka

Abstract:

Tato práce se věnuje možnosti využití Bayesovských sítí při klasifikaci spodního infarktu myokardu. Poskytnutá předzpracovaná testovací data obsahovala 2596 EKG záznamů s 37 atributy, rozdělená v poměru 2333 normálních a 263 abnormálních signálů. V práci je postupně testováno několik běžných metod pro sestavení Bayesovských sítí, spolu s porovnáváním jejich výstupů. Znatelného zlepšení rozlišovacích schopností téměř všech algoritmů se podařilo docílit prořezáním kompletního souboru dat pomocí rozhodovacího stromu. Nejlepšími sítěmi, vytvořených pomocí K2 a HillClimber algoritmu, se podařilo dosáhnout velmi dobrých výsledků se senzitivitou nad 81 % a specificitou nad 95 %.

Date: May 2014

Vyu�it� �estios�ho silov�ho senzoru pro ?�zen� pr?myslov�ho manipul�toru

Author: Kube� Jan

Supervisor: Ing. Vladim�r Smutn� Ph.D.

Abstract:

Tato práce se zabýva využitím silového senzoru pro práci průmyslového manipulátoru. Dále pojednává o nalezení a odstranění zdrojů chyb, případně jejich filtraci. Výsledky byly ověřeny aplikacemi s manipulací s oděvy. Na základě zjištěných údajů je možné silový senzor využít i při manipulaci s oblečením a používá se v projektu Clopema.

Date: May 2014

V�voj aplikac� pro Apple iPad pomoc� technologie .NET Framework C#

Author: Ku?era Adam

Supervisor: Ing. Petr Nov�k Ph.D.

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá využitím technologie .NET Framework a platformy Xamarin při tvorbě jednoduchých logických aplikací. Práce obsahuje stručný úvod k platformě Xamarin a popisuje způsob, jakým je používána pro vývoj aplikací na Apple iPad. Jako primární cílovou skupinu těchto aplikací jsou zvoleni senioři, pro které jsou tedy přímo uzpůsobeny. Součástí práce je také návrh několika vzorových aplikací. Ten je vytvořen přímo podle diskutovaných požadavků cílové skupiny, která nemá obecně k novým technologiím příliš vřelý vztah. Zároveň jsou tyto aplikace vybrány i z lékařského pohledu tak, aby byly cílové skupině prospěšné a z dlouhodobého pohledu pomohly při zlepšení kognitivních funkcí uživatelů.

Date: May 2014

Zpracov�n� dlouhodob�ch biomedic�nsk�ch sign�l?

Author: Matera Luk�

Supervisor: Ing. V�clav Gerla Ph.D.

Abstract:

Cílem této práce je navrhnout a vytvořit metodiku pro usnadnění zpracování dlouhodobých biomedicínských dat pokrývajících dobu několika dní. Metodika se skládá z předzpracování a návrhů adaptivních segmentací pro rychlejší zpracování, včetně volby vhodné datové struktury pro uchovávání dat. Pozornost je především věnována záznamu z EEG. Z důvodu přehlednosti je pro tyto účely vytvořeno grafické rozhraní v programu MATLAB, které vizuálně interpretuje naměřená a zpracovaná data.

Date: May 2014

Anal�za variability srde?n�ho rytmu

Author: Hn�zdo Luk�

Supervisor: Ing. Jakub Ku��lek Ph.D.

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá vytvořením automatického filtru odlehlých hodnot v RR intervalech. Cílem je vyvinout v prostředí MATLAB program na automatické odstranění arytmických QRS komplexů a artefaktů, které vážně ovlivňují výkonové spektrum HRV. Program bude sloužit pro předzpracování sportovních HRV dat. Data neobsahují původní EKG signál, ale pouze RR intervaly. Není proto možné jakkoli analyzovat původní EKG signál. Celkem je naprogramováno pět automatických filtrů, z nichž jeden je vytvořen dle referenční studie. V rámci práce je vytvořen vlastní hodnotící systém pro porovnání filtrů. Dle výsledků hodnotícího systému získáných z důkladných simulací filtrů je zvolen nejlepší filtr, který je poté implementován do výsledného programu.

Date: Jan 2014

Architecture of Autonomous Agent Based on Cortical Learning Algorithms

Author: Ot�hal Marek

Supervisor: doc. Ing. Pavel Nahodil CSc.,Ing. Jaroslav V�tk?

Abstract:

Autonomous agents that exhibit any more complex behavior in various environments are required to be designed with autonomy, strong domain independence and fault tolerance in mind. The research of autonomous agents is recently gaining traction thanks to the increasing trend in recent years where internet connection starts to penetrate almost every aspect of our lives and environments and the advances in hardware design make chips more powerful, lower-factor, with longer battery life and more affordable for a huge variety of new "intelligent" gadgets. And all these devices need to cooperate, share information and synchronize their actions. In accordance with the long-term research done at the Department of Cybernetics, of Czech Technical University, Prague, nature-inspired methods in agent design proved to be very well suited for this kind of work. A new theory: Hierarchical temporal memory with cortical learning algorithms has recently been released to public and it looks promising for the task - thanks to its novel properties it can handle time series data, does online learning, implicitly uses generalization and forgetting, plus it has strong foundations in recent neuroscientific research. We integrate this HTM/CLA theory with emotions to allow us construct agents with behavior, show how these additions allow us to "program" the autonomous agents and take advantages of promising features of this new theory. In addition we implement initial support for ROS, a platform allowing wider integration with existing technologies, environments or even hardware.

Date: Jan 2014

Black box optimization: Restarting versus MetaMax algorithm

Author: Kajml Viktor

Supervisor: Ing. Petr Po��k Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis is focused on evaluating a new promising multi-start optimization algorithm called MetaMax. The main goal is to assess its utility it in the area of black-box continuous parameter optimization, especially in comparison with other strategies commonly used in this area. To achieve this, MetaMax and a selection of traditional restart strategies are thoroughly tested on a large set of benchmark problems and using multiple dierent local search algorithms. Their results are then compared and evaluated. An additional goal is to suggest and implement modications of the MetaMax algorithm, in certain areas where it seems that there could be a potential room for improvement.

Date: Jan 2014

Collision Avoidance of Highway Traffic

Author: Schaefer Martin

Supervisor:

Abstract:

The thesis deals with the design and implementation of a system integrating driving simulator with a collision avoidance module. The system performs simulation of driving on the highway with traffic. There are two integrated collision avoidance methods in the module. One is based on the observance of the Safe Distance and the second implements ORCA algorithm. The module communicates with the driving simulator and provides instructions for vehicles. Traffic vehicles execute instructions autonomously. The driven vehicle visualize the instruction for a human driver. The proof-of-concept experiments show the possibilities of application of the system for a human-in-the-loop simulations as well as for studies of collision avoidance techniques for traffic vehicles on a highway.

Date: Jan 2014

Design of a Model for ECMO Demonstration and Teaching

Author: Dole�alov� Anna

Supervisor: Ing. Filip Je�ek

Abstract:

Venovenous extracorporeal membrane oxygenation (VV ECMO) is a modified form of a cardiopulmonary bypass in which blood is drained from the venous system of the patient, pumped through the oxygenator where oxygenation takes place and re-infused to the venous bloodstream. VV ECMO is used when the cardiac output is sufficient and complete or partial lung support is needed. The aim of the project was to improve and upgrade the computer model of blood circulation, lungs, tissues and VV ECMO that I worked on in my former project. The second goal was to create a design of a computer application for educational purposes based on the functions of the model. The model was created in the programming (modeling) language called Modelica. In order to test the function of the model, a set of simulation experiments were designed. The results have shown that the model has satisfactory behavior and it can be considered as a basis for a computer application for educational purposes. The model and the computer application will help the students of medicine and biomedical engineering and other medical staff develop a deeper understanding of the function of ECMO.

Date: Jan 2014

Detection and Recognition of Diacritical and Punctuation Marks in Real-World Images

Author: Had�?ek Jan

Supervisor: prof. Ing. Ji?� Matas Dr.

Abstract:

This work focuses on detection and recognition of diacritical and punctuation marks in real-world scenes. New methods of detection and recognition of these auxiliary textual symbols are proposed and the results are empirically evaluated. The proposed methods are integrated into the existing photo-ocr system being developed at the Center for Machine Perception at Faculty of Electrical Engineering of Czech Technical University in Prague. New image datasets, specially designed for the purpose of testing of detection and recognition of diacritical and punctuation marks in real-world scenes are introduced and a method of success-rate assessment is suggested.

Date: Jan 2014

Digit�ln� ovlada? elektronick�ho zobrazova?e letov�ch dat EFIS

Author: Such� Jakub

Supervisor:

Abstract:

Tato práce se v první části zabývá dekódováním interního komunikačního protokolu používaného elektronickým ovladačem iDrive, použitým ve vozech značky BMW. Dále návrhem zařízení, které převede signály z dekódovaného protokolu na standardní signály sběrnice CANaerospace. Díky tomu bude možné připojit ovladač iDrive na sběrnici letadla a ovládat tak přístroje z produkce firmy TL-elektronic. Na závěr první části jsou obrázky z mezinárodní výstavy CIGAC v Číně a Aero-expo v Německu, kde bylo toto řešení představeno odborné veřejnosti. V druhé části práce se popisuje implementace ovladače iDrive do stávajícího systému elektronického zobrazovače letových dat EFIS. Dále bylo přidáno menu a možnost nastavovat barometrickou referenci systému EFIS. Také bude popsán návrh a realizace protokolu pro ovládání několika systémů EFIS jedním ovladačem iDrive. Na závěr bude ukázáno použití na pohyblivém leteckém simulátoru.

Date: Jan 2014

Dynamika interikt�ln�ch v�boj? v nez�visl�ch epileptick�ch z�n�ch

Author: Dohnalov� Ludmila

Supervisor:

Abstract:

Diplomová práce se zabývá analýzou dynamiky interiktálních výbojů (IED) v intrakraniálních EEG záznamech pacientů trpících farmakorezistentní epilepsií. Teoretická část obsahuje, kromě úvodu do tématu, rešerši stávajících algoritmů zabývajících se shlukováním interiktálních výbojů a lokalizací jejich zdrojů. Praktická část je zaměřena na shlukování interiktálních výbojů v celodenních kontinuálních multikanálových záznamech invazivního EEG pořízených v rámci předoperačního vyšetření pacientů. Ze souboru byli vybráni tři pacienti s různým charakterem a počtem zdrojů IED. Výboje byly detekovány pomocí robustního detektoru pracujícího na principu statistického odhadu parametrů pozadí a jeho změny při výskytu hrotů a následně shlukovány metodou založenou na analýze hlavních komponent. Nalezené shluky v jednotlivých záznamech sloužily jako podklad pro analýzu dynamiky IED. Ze shluků byla určena četnost výbojů v jednotlivých kanálech a zastoupení shluků s půlminutovým krokem pomocí překrývajících se segmentů. Z nalezených souvislostí vyplývá, že se v okolí záchvatu mohou objevovat nové shluky a dochází k fokusu aktivity a jejímu výraznému nárůstu. Klíčová slova: epilepsie, interiktální epileptoformní výboje, intrakraniální elektroencefalografie, klastrování

Date: Jan 2014

Economy-Focused Multiplayer Strategy Video Game

Author: Bambu�ek Zbyn?k

Supervisor: Mgr. Radek P�bil

Abstract:

The main contribution of this thesis is a game that allows each player to learn about auctions, rational behaviour in auctions and auction algorithms. It is meant to translate auction theory into a more easily understandable form by letting players apply their understanding during the game. The thesis also discusses the impact of omission of various assumptions like independent valuation of goods by agents or adoption of non-risk-neutral strategies that lead either to risk-avoidance or risk-seeking. It also describes the process of designing the artificial intelligence and gives reasons for favouring certain approaches over others. The game can serve as a basis of a more complex project, since its design and implementation can be expanded on. The project allows for auctions, designs, implementation of the AI etc. to be complemented by new ideas, and there is also a possibility of adding new types of buildings, auctions etc. This is also true for ways of upgrading buildings and research which might also be improved. In this way the game could be brought even closer to reality and could potentially bring deeper understanding of auctions and economical behaviour. This project could thus be used as a basis for an even more complex and intriguing computer game.

Date: Jan 2014

Fotoapar�t s historickou pam?t�

Author: Kop?iva Ond?ej

Supervisor: Mgr. Roman Sejkot

Abstract:

Tato práce se zabývá vývojem prototypu mobilního systému, který umožňuje uživateli vyfotografovat zajímavou historickou budovu fotoaparátem ve svém mobilním zařízením a místo pořízené fotografie si zobrazit odpovídajicí historickou. Systém se skládá ze dvou částí. Klíčovou částí je server, který zpracuje fotografie, vyhledá nejpodobnější budovy z databáze současných fotografií, vybere odpovídající historický obrázek a pokud je to možné, upraví ho do úhlu pohledu, ze kterého byla pořízena uživatelská fotografie. Vyhledávání fotografií je založeno na metodě bag of words a následném geometrickém ověření výsledků. Druhou součástí je jednoduchá mobilní aplikace pro zařízení s operačním systémem Android, která umožňuje uživateli pořídit fotografie a prostřednictvím serveru k nim zobrazit odpovídající historické. Systém byl otestován na sadě 200 fotografií 13 pražských historických a moderních budov. Průměrná úspěšnost rozpoznání správné budovy je 80%.

Date: Jan 2014

FSS Algorithm Adapted for Swarm Control of Unmanned Helicopters

Author: Mr�?ek Jind?ich

Supervisor: doc. Ing. Martin Saska Dr. rer. nat.

Abstract:

This bachelor thesis is concerned with algorithm Fish School Search (FSS). The algorithm is used to searching vice-dimensional state space and it is developed for dimensionless particle. The first part of my bachelor thesis is given to modification of FSS for control a swarm of quadrocopters. The adjustment of the algorithm is given by employment of physical swarm particles mainly includes restrictions that are caused by movement in real search space (collisions during flight, collisions in the target spot) and restrictions that are caused by relative localization. A particle should see n others particles. The second part deals with the comparison of algorithm FSS with Standard Particle Swarm Optimization (PSO). The third part is given to verification of algorithm with real quadrocopters.

Date: Jan 2014

Increasing Coverage of Reactive Techniques for Collision Avoidance

Author: Janovsk� Pavel

Supervisor:

Abstract:

Multi-agent path coordination is essential for navigation of multiple robots in a common environment. In this thesis we study a problem of multi-agent path coordination in a continuous space with polygonal obstacles. This problem is challenging because it may require planning in a state space exponential to the number of agents. The well known techniques that are able to solve this problem are reactive collision avoidance and sampling based planning. In this thesis we provide an overview of a widely used approach for reactive collision avoidance - a velocity obstacle. We also study the sampling based planning approach, focusing on a well known RRT* algorithm. A state of the art reactive collision avoidance technique - ORCA, as well as the RRT* algorithm both have limited coverage of the problem instance space. We propose a new algorithm - ORCA-RRT*, which combines both mentioned techniques. We find that this approach is able to benefit from both its parts resulting in better coverage of the problem instance space along with higher quality of the provided solutions. We compare the performance of our ORCA-RRT* algorithm with the reactive technique as well as the RRT* planning algorithm. We experimentally show that a) ORCA-RRT* is able to overcome local minima, which occur in many dense problem instances and cause a significant decrease in the performance of the local reactive collision avoidance technique and b) ORCA-RRT* solves many instances with high number of agents, which other RRT*-based algorithms are not able to solve due to the exponential growth of the state space with the number of agents.

Date: Jan 2014

Karetn� hra brid� jako �loha mod�ln� v�rokov� logiky

Author: Szadkowski Rudolf Jakub

Supervisor: prof. RNDr. Olga �t?p�nkov� CSc.

Abstract:

Cílem práce je prozkoumat možnosti využití modální výrokové logiky k řešení sehrávky v karetní hře bridž. V první části práce je úvod do modální výrokové logiky zaměřený na popis zvolené reprezentace znalostí hráče v modální výrokové logice. Součástí tohoto seznámení s popisem znalostí jsou také řešené slovní příklady z knížky Navěky nerozhodnuto (Raymond Smullyan). V druhé části práce jsou popsána pravidla hry, jejíž prvky jsou posléze interpretovány do modální výrokové logiky, včetně znalosti samotných hráčů a jejich strategií. K reprezentaci úvah hráče jsou také použity Kripkeho struktury. Popis je provázán s příklady různých situací v sehrávce, kde se na začátku volí lehčí příklady a postupně se přechází k těm složitějším příkladům a tedy i ke složitějším prvkům hry.

Date: Jan 2014

Luminiscence nanodiamantov�ch ?�stic ?�zen� povrchovou terminac�: nov� detek?n� principy

Author: Dedek �t?p�n

Supervisor:

Guarantor:

Abstract:

Práce si klade za cíl prozkoumání a experimentální měření luminiscence nanodiamantových částic. Nejprve jsou představeny samotné nanodiamanty, speciálně pak vznik a charakteristiky NV center. Dále jsou popsány možnosti jejich povrchových terminací a s nimi související vlivy na luminiscenci. Přínosem práce jsou výsledky získané na unikátních HPHT ND částicích s různou chemickou terminací. Byl zjištěn vliv technologie na stav materiálu pomocí Ramanovy spektroskopie, zjištěno a interpretováno zvýšení luminiscence NV$^-$ center fluorovaných ND v porovnání s oxidovanými a hydrogenovanými ND. Poslední kapitola je věnována průniku ND do buněk a využití v biomedicíně.

Date: Jan 2014

Nanokompozity na b�zi nanokrystalick�ho diamantu a anorganick�ch nano?�stic pro biomedic�nsk� aplikace

Author: Caha Ji?�

Supervisor:

Guarantor:

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá přípravou nové generace funkčních nanokompozitů, které kombinují unikátní vlastnosti nanokrystalického diamantu a anorganických nanočástic. Nanokompozitní materiál na bázi nanokrystalického diamantu a magnetických nanočástic byl připravován na elektrochemicky leštěném křemíkovém substrátu, metodou depozice z plynné fáze (CVD), použitím plynné směsi CH4/H2. Magnetické nanočástice použité v nanokompozitu byly částice kobalt feritu (CoFe2O4) o střední velikosti 6 nm. Diagnostika nanokompozitu byla provedena mikroskopií atomárních sil (AFM), skenovací elektronovou mikroskopií (SEM) a Ramanovou spektroskopií. Připravený nanokompozitní materiál má RMS drsnost povrchu ≈ 20 nm a celistvou vrstvu nanodiamantu o tloušťce ≈ 180 nm. Ramanovo spektrum potvrzuje přítomnost sp3 vazeb ve struktuře nanokompozitu. Teplota povrchu substrátu při depozici z plynné fáze byla 568 °C.

Date: Jan 2014

On Parametric Model Creation with Neural Modeling Fields

Author: �ulc Anton�n

Supervisor: Mgr. Michal Vavre?ka Ph.D.

Abstract:

The thesis summarizes state-of-the art of the parametric model creation with the Neural Mod- eling Fields (NMF) approach. The thesis contains a detailed description of the NMF as a method for parametric model creation including relation to NMF interpretation as model whose formalisms allows to use the NMF for a modeling mind processes. The thesis contains proof of equivalence of the NMF and an algorithm known as Expectation- Maximization (EM). The proved equivalence allowed to take over more easily some relations for the Gamma, Exponential, Normal, Log-normal, von Mises-Fisher, Wishart and Dirichlet proba- bility distribution functions for which the algorithm is implemented. Enumerated distributions are analysed in detail with in relation to parametric model creation. For Exponential, multivari- ate Log-normal and Dirichlet distributions no relevant resource about parametric model creation in a mixture of densities was found thus the thesis contains these equations including derivation of the equations. Experimental part contains evaluation of the supervised parametric model based on Hierarchical Mixture of Experts for approximation problems whose learning is based on maximum likelihood principle. Further the thesis contains experiments of the NMF for Normal distribution in a hierarchy with Kohonen’s Self Organizing Map, known as MLANS, as a classifier of input images where the data are based on Feature Integration Theory. The last experiment is region classifier of images based on feature matrices classified by a mixture of Wishart distribution.

Date: Jan 2014

Optimalizace tvaru roje bezpilotn�ch helikopt�r

Author: T?e�?�k Adam

Supervisor: doc. Ing. Martin Saska Dr. rer. nat.

Abstract:

Cílem práce je navržení, implementace a verifikace algoritmu optimalizujícího tvar roje bezpilotních helikoptér (UAV – unmanned aerial vehicle) pro úlohy typu robotického dohledu. Za vstupní parametr algoritmu je považována mapa oblasti s vyznačenými regiony, které mají helikoptéry monitorovat. K jednotlivým územím je přiřazena prioritní funkce vyznačující, jak důležité je danou oblast hlídat. Výstupem algoritmu bude výsledná pozice helikoptér a trajektorie popisující pohyb helikoptér z výchozího umístění do těchto nalezených lokací. Popisovaný postup využívá modifikovaného algoritmu Particle Swarm Optimization (PSO). Jak výsledné pozice, tak nalezené trajektorie musí splňovat omezení daná pravidly robotického roje. Konkrétně musí respektovat omezení relativní lokalizace entit roje a dodržovat mezi entitami bezpečnou vzdálenost, aby bylo zabráněno kolizím. Algoritmus musí rovněž uvažovat kinematická omezení pohybu helikoptér.

Date: Jan 2014

Parameterization and Segmentation of Epileptic Discharges in Intracranial Electroencephalography Records

Author: Vlk Pavel

Supervisor:

Abstract:

Selected patients with refractory epilepsy can benefit from surgical treatment. The main purpose of presurgical examination is to identify and delineate epileptogenic areas of the brain which should be removed. Those areas are determined according to the spatial distribution of seizure onsets and electrographic phenomena generated in epileptic brain. Interictal epileptiform discharges (IEDs) are one of them, but their specificity to mark epileptogenic tissue is decreased by the fact, that they are also observed outside the epileptogenic areas. To improve the localizing yield of IEDs, identification of specific features of the discharges generated only within the epileptogenic region is required. The main aim of this project was to develop self-clustering algorithm which will discriminate distinct populations of IEDs according to the morphology of their waveforms. Developed algorithm extracts nine basic morphological features of each discharge detected in band-pass filtered (2 60 Hz) intracranial recordings. Principal component analysis is applied on extracted features to reduce their dimension and Gaussian Mixture Distribution method is utilized to assign each discharge to appropriate cluster. Developed algorithm was tested in the model of intracranial EEG signal and in data recorded in patients who underwent intracranial monitoring. Results demonstrate the ability of the algorithm to separate IEDs into distinguishable clusters. Clinical significance of the morphological clustering needs to be determined in future.

Date: Jan 2014

Porovn�n� nastaven� biventrikul�rn� stimulace pomoc� impedan?n� kardiografie se standardn� nemocni?n� metodikou

Author: �t?rba Jan

Supervisor: MUDr. Ing. David Mack?

Abstract:

Diplomová práce Porovnání nastavení biventrikulární stimulace pomocí impedanční kardiografie se standardní nemocniční metodikou se zabývá metodami impedanční kardiografie a echokardiografie a jejich využití při nastavování a optimalizaci parametrů biventrikulární stimulace. Součástí této práce je také sběr dat o pacientech, kteří byli pro srovnání obou metod vyšetřeni pomocí ICG i echokardiografie. Tento sběr dat byl realizován na kardiochirurgickém oddělení Nemocnice na Homolce.

Date: Jan 2014

Software for embedded module for image processing

Author: Fadrhons Martin

Supervisor:

Abstract:

This thesis describes changes made on device called SCHVAB MiniModule which now only works as image processing tool. Goal of modifications is implementation of SURFNav navigation algorithm. MiniModule have implemented feature extractor algorithm Speeded Up Robust Features (SURF). Part of modifications is implementation of new feature descriptor Binary Robust Independent Elementary Features (BRIEF). Ad the beginning of thesis I speak about methods in mobile robotics. After that follows discussion of navigational methods. Next chapter is dedicated to SURF algorithm and feature descriptors, followed with chapter about SCHVAB MiniModule. It the end are modifications evaluated with experiments.

Date: Jan 2014

Spektr�ln� anal�za Korotkovov�ch zvuk?

Author: Mich�lek Tom�

Supervisor:

Abstract:

Diplomová práce se zabývá frekvenční analýzou Korotkovových zvuků ve vztahu ke kardiovaskulárnímu řečišti. První část se věnuje teoriím vysvětlujícím vznik Korotkovových zvuků a popisem jejich vlastností jakožto biologických signálů. Rozebrána je zde také problematika aterosklerózy a možnosti hodnocení stavu tepen. Následně jsou popsány metody použité pro předzpracování a frekvenční analýzu signálů. Poslední část obsahuje hodnocení výsledků analýzy, porovnání dvou věkově odlišných skupin a srovnání dosažených výsledků s klinicky naměřenými daty.

Date: Jan 2014

Synchronn� distribuovan� sledovac� syst�m

Author: Ba?tip�n Adam

Supervisor:

Abstract:

This thesis deals with design and construction of distributed measurement and soud tracking system consisting of small modules with ARM microcontrller and necessary SW equipment. The modules are connected to Ethernet network and synchronized via PTP protocol (IEE-1588). The software equipment is capable of tracking sound source and viualize its position using data measured by synchronous distributed measurement system.

Date: Jan 2014

Intelligent Surveillance Algorithms for Harbor Security

Author: Hrstka Ond?ej

Supervisor: Ing. Ond?ej Van?k

Abstract:

The problem of protection of critical transportation hubs is of a vital importance for many countries. The recent development in the field of autonomous vehicles technology provides an opportunity to utilize this technology in order to protect these hubs. The Mombasa harbour on the east cost of Africa close to pirate infested waters is one of such places which would greatly benefit from the utilization of the autonomous vehicles for surveillance and ship patrolling. First, it is shown that problems of area surveillance and of multiple target patrolling can be reduced to patrolling problems on graphs. Second, an optimal algorithm for the area surveillance with polynomial computational complexity is presented. Third, for the multiple target patrolling problem, a formulation of the multiple patroller path problem is proposed. The formulation is based on multiple travelling salesman problem and it is solved using integer linear programming methods. All formulations account for heterogeneous patrolling units. Finally, a multi-agent event-based simulation of Mombasa harbour was created to evaluate presented algorithms. Results show robustness of the approach as well as scalability to real-world scenarios from the Mombasa harbour.

Date: Aug 2013

Computer Control of the Projector of the Range Finder

Author: Je?�bek Jan

Supervisor: Ing. Vladim�r Smutn� Ph.D.

Abstract:

This thesis discusses the problem of using multiple structured-light depth sensors capturing one scene at the same time. The first part of the text explains the principle of the structured-light depth sensors' function and compares the several types of these sensors. The next part shows an overview of methods solving this problem, especially the time multiplexing methods, and analyzes their usability. The last part introduces the new method solving this problem which consist in blocking the sensor's signal by the one-pixel LCD display. At first the experiments related to the realization of this solution are described and then the implementation is introduced. The realization consists of designing and manufacturing the LDC's driving circuit, the mechanical housing of the LCD display to the sensors and the software implementation which provides the synchronization of the sensors and its computer control. In conclusion the function verification and use in practice is presented.

Date: Jul 2013

3D formations of unmanned aerial vehicles

Author: Kasl Zden?k

Supervisor: doc. Ing. Martin Saska Dr. rer. nat.

Abstract:

A 3D extension of the leader-follower approach of formation trajectory planning, applicable for a formation of autonomous quad-rotor Unmanned Aerial Vehicles, is presented in this thesis. The proposed trajectory planning approach is based on the Model Predictive Control (MPC) method. The implemented system is suitable for deployment of groups of flying robots in environment with static as well as dynamic obstacles. Beside the obstacle avoidance functionality, a failure tolerance mechanism is included into the formation coordination. Simulation results are provided to show the~correctness of the~proposed methods.

Date: May 2013

Agent-based Model of Maritime Drug Smuggling

Author: Tom� David

Supervisor:

Abstract:

Drug smuggling is a worldwide problem with many negative effects on the society. It is important to understand and predict smuggler's behavior in order to best position patrolling assets and disrupt his supply chain. The goal of this thesis is formalize smuggler's behavior and compare it with real-world data. Smuggler's route planner makes the main component of this thesis, it's formalized as bi-objective route optimizer, weighting route length and risk of interception along the route. Agent-based simulation of the problem is formed. Results show that smugglers can be divided into classes according to their willingness to risk.

Date: May 2013

Agent-Based Public Transport Network Analysis

Author: Nykl Jan

Supervisor:

Abstract:

The aim of this bachelor’s thesis is a fast and exact analysis of public transport netowrks. The analysis is computed based on travel demand, which may be generated by the agents. The metrics that can be measured on the public transport network and easily comparable, are described in this work. A journey planner with a speed up using patterns was developed, so that the analysis is fast enough. This journey planner is also described in detail in the thesis. At the end, we performed three example tests on the public transport network in Budapest, Rennes and Quebec. The aim of these tests was to simulate the run of our product in real use as much as possible. The journey planner was tested as well, the results of this test are also presented in this paper.

Date: May 2013

Agentn� simula?n� model p?epravn� kontroly ve ve?ejn� doprav?

Author: Petr David

Supervisor:

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá agentním modelováním pasažéra v systému veřejné dopravy. Upravuje implementaci cestujícího na platformě AgentPolis tak, aby byl schopen si různou mírou pamatovat informace z prostředí a dokázal se podle nich adaptivně rozhodovat o nákupu jízdenky. Hlavním cílem bylo přidat do implementace různé parametry, a na základě nich diskutovat jejich závislost na výsledcích jednotlivých experiment·.

Date: May 2013

Analysis and sequential mining of logistic data

Author: Mihalovi? Filip

Supervisor:

Abstract:

We are given a large database of logistic data containing information about shipments and their states in time. We introduce the problem of sequential data mining over such database collected in shipment handling process. We present three approaches on handling such data, which are, respectively, simple sequential data mining tool, advanced sequential data mining tool and transition probability model. We evaluate the differences between the approaches and between the process documentation provided and the output of the approaches. The simple tool can provide most of the common subsequences and sequences, the advanced tool can provide complex overview and using the probability model is a fast, but not very exact method to describe the input dataset.

Date: May 2013

Anal�za biosign�l? pro pot?eby vyhodnocen� stresov�ch faktor? p?i ?e�en� extr�mn�ch situac� v ultra lehk�ch letadlech

Author: J�chov� Anna

Supervisor:

Abstract:

V rámci této diplomové práce byla prostudována literatura za účelem definovat stresové projevy člověka. Byla sestavena metodika pro měření vhodných biologických ukazatelů stresu. Měření proběhlo na skupině dvaceti pilotů při simulovaném letu. Bylo třeba zjistit, zda existuje signifikantní rozdíl mezi letem bez využití funkce elektronického přistávacího asistenta a s jeho využitím. Byly zaznamenány biologické signály jako elektrokardiogram, elektrodermální aktivita a respirace. Tyto signály byly segmentovány pomocí letových záznamů. Jednotlivé segmenty byly parametrizovány metodami signálového zpracování. Pomocí vícerozměrné analýzy rozptylu byly identifikovány časové úseky vykazující známky stresu. Podle výsledků není rozdíl v míře stresu při využití funkce elektronického přistávacího asistenta. Což je způsobeno téměř jistě nízkým konečným počtem subjektů ve finální analýze.

Date: May 2013

Anal�za faktor? a m�ry stresu pilot? p?i ?e�en� extr�mn�ch letov�ch situac� na letov�m simul�toru

Author: Klejchov� Pavla

Supervisor:

Abstract:

Práce se zabývá měřením a kvantifikací stresu doprovázející krizové situace v současné aviatice za účelem vývoje navigačního asistenta pro podporu rozhodování pilotů ultralehkých letadel právě v těchto situacích. Na základě obsáhlé rešeršní studie byl sestaven experiment snímání biologických signálů (elektrokardiogram, záznam dechu, galvanická kožní vodivost) během simulace letu na leteckém dynamickém simulátoru (Cessna 172). Záznamy biosignálů byly doplněny o subjektivní hodnocení simulovaných letů piloty pomocí dotazníku NASA TLX. Pro každého pilota se provedlo měření dvou letů s různým typem navigace a jeden let s výpadkem motoru, který suploval stresogenní událost. Naměřené signály byly parametrizovány a tyto statisticky prošetřeny. Pomocí neparametrických vícevýběrových testů se zjistilo, že piloti byli nejvíce stresováni v prvním uskutečněném letu, nikoliv z důvodu výpadku motoru. Analýzou rozptylu došlo k selekci parametrů nesoucích informaci o stupni mentální zátěže pilota během letu, a zároveň byl prokázán vliv faktoru zažitého nouzového přistání na míru fyziologické reakce pilota na stres.

Date: May 2013

Anal�za variability srde?n�ho rytmu

Author: Kirsch Petr

Supervisor: Ing. Jakub Ku��lek Ph.D.

Abstract:

Práce se zabývá analýzou HRV. Shrnuje základní metody pro tuto analýzu. Součástí práce je i vlastní implementace jednotlivých metod v programovém prostředí MATLAB. Základní metody zahrnují analýzu záznamu v časové a frekvenční oblasti. Pro účely testování a vizualizace bylo vytvořeno grafické uživatelské rozhraní, které poskytuje jednoduché ovládání pro implementované metody. Metody pro analýzu dat v časové oblasti byly testovány vůči referenčnímu softwaru.

Date: May 2013

Anytime Risk-Aware Maritime Transit Route Planner

Author: Dragounov� Ad�la

Supervisor:

Abstract:

This thesis deals with route planning in the areas affected by maritime piracy. The goal of this thesis is to create a route planner that minimizes both the route length and the pirates attack risk. The work builds on previous work, the AgentC project, which uses A* to plan on a static risk grid. First, I extend this risk model in temporal dimension, i.e., I consider the time of the day when constructing the risk model. Second, I design a route planner is based on RRT*, an algorithm for optimal motion planning in continuous spaces. This algorithm cannot be applied of the shelf due to inherent problems with natural choke points, such as straits and bays. I solve this issue by discretizing the space using a Quad tree and utilize A* to plan on a graph represented by the leaves of the Quad tree. This suboptimal plan serves as an input into the RRT* algorithm, which further refines the plan. The result is a anytime, asymptotically optimal, continuous space planner. Using proposed risk map, the planner is able to find optimal shipping routes through the piracy affected waters.

Date: May 2013

Application for Feature Extraction from Eye Movement Signal Analysis

Author: Zeman Michal

Supervisor: Ing. Martin Maca� Ph.D.

Abstract:

Hlavním cílem této práce bylo navrhnout aplikaci s grafickým uživatelským rozhraním pro hromadnou extrakci příznaků z analýz signálů očních pohybů v prostředí Matlab a struktury souborů příznakových extraktorů. Tato aplikace významně pomůže v budoucím studiu očních pohybů. Pomocí videookulografické metody (VOG) byla naměřena data pro otestování hromadné extrakce příznaků. Bylo vyhodnoceno celkem 15 záznamů pocházejících z měření očních pohybů zdravých subjektů při řešení verbálních i neverbálních sekvenčních úloh. Na tomto vzorku dat byla otestována funkčnost automatické hromadné extrakce příznaků. The main goal if this work is to propose the application with graphic user interface for mass feature extraction from eye movement signal analysis in Matlab environment and structure of feature extractors files. This application will significantly help in future studies of eye movements. Using the videooculography method (VOG) were measured the signal data for mass feature extraction. In total signal data of 15 healthy subjects in dealing with verbal and non-verbal sequential tasks were processed. On this data sample was tested the functionality of automatic mass feature extraction.

Date: May 2013

Automatick� anal�za kardiotokografick�ho z�znamu plodu

Author: Zach Luk�

Supervisor: Ing. V�clav Chud�?ek Ph.D.

Abstract:

Kardiotokografie (KTG), jako kombinace monitorování srdeční frekvence plodu (FHR) a děložního tlaku (TOCO), poskytuje informaci o zdravotním stavu plodu během porodu nebo těsně před porodem. V roce 1986 byly uvedeny FIGO doporučení, aby zvýšily konzistenci hodnocení KTG experty. V této diplomové práci je popsán proces automatického hodnocení dle FIGO doporučení, analýza dostupných algoritmů, jejich implementace a možná vylepšení. Praktická část práce zahrnuje výběr vhodných dat pro analýzu a společnou analýzu FHR a TOCO záznamu. Na konci praktické části se nachází porovnání našich algoritmů s hodnocením experta.

Date: May 2013

Bezkontaktn� m??en� teploty pneumatik z�vodn�ho vozu

Author: Svoboda Ale�

Supervisor:

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá návrhem vestavného systému pro měření povrchové teploty a předkládá kompletní řešení od výběru snímače až po implementaci programu nezbytného pro zobrazení teplot. V úvodní kapitole je popsána motivace pro vývoj tohoto systému, dále se věnujeme teoretickému úvodu, definici pojmů z oblasti bezdotykového měření a výčtu dostupných technologií. Následuje výběr senzoru, vhodné platformy a návrh zařízení s popisem fyzické a linkové vrstvy ISO/OSI modelu. V další kapitole uvádíme programové řešení měřicího systému, kde jsou popsána použitá rozhraní a periferie a dále implementace programu pro grafické zobrazení dat. Poslední kapitola je věnována experimentálním měřením pomocí navrženého systému a termokamery, díky kterému můžeme získat lepší představu o teplotním profilu pneumatiky.

Date: May 2013

Bicycle Simulator

Author: Dob?ichovsk� Richard

Supervisor:

Abstract:

The goal of this thesis is to create a bicycle simulator - a computer application enabling its user to control a bicycle rider on different tracks. So far there has been only little interest in the topic by the gaming industry and therefore I take the opportunity to explore a new field. The thesis studies the physics that are involved in bicycle motion and presents the findings to be later converted into a physics engine together with collision detection. It justifies the choice of a controller for human input and further focuses on the creation of graphical elements necessary for the project, namely the bicycle itself, the rider including animations and lastly the ridden tracks. To interpret these, an FBX 3D model loader is implemented and all the components are combined within an OpenGL rendering framework to facilitate screen output to the user. Finally, the outcome is compared with a set of videos of a real cyclist. The videos show that the application is capable of closely simulating a bicycle ride in a simplified virtual reality environment.

Date: May 2013

C�len� vyhled�v�n� informac� na webu

Author: Mysl�k Martin

Supervisor: Ing. Radek Ma?�k CSc.

Abstract:

Tématem bakalářské práce je cílené vyhledávání informací na internetu. Práce obsahuje teoretický rozbor dnešní podoby Webu, představuje stručný přehled technik používaných k jeho prohledávání a popisuje konkrétní implementaci programu, který je zaměřen na cílené vyhledávání informací. Internet je v dnešní době bezpochyby nejrozsáhlejší zdroj informací dostupných člověku. V posledních dvou desetiletí došlo k jeho tak rapidnímu růstu, že vyhledávání relevantních stránek se stalo specializovanou disciplínou. Nejpoužívanější a nejpohodlnější způsob vyhledávání na Webu jsou jistě internetové vyhledávače. Ty k prohledávání stránek používají crawlery, tedy počítačové programy pro automatizované indexování stránek. Hlavním cílem práce bylo vytvořit takový program, který uživateli pomůže vyhledat konkrétní informace na internetu bez nutnosti toho, aby byl uživatel během tohoto procesu fyzicky přítomen, případně alespoň popíše postup, který by výsledný program tomuto cíli přiblížil.

Date: May 2013

Cluster Analysis for Panel Data of Import and Export in EU Countries

Author: Hor�k Karel

Supervisor:

Abstract:

A lot of knowledge about the real world could be discovered from the time series. This work describes some of the problems one may encounter while dealing with time series and some solutions are proposed. The problem of time series lag is analyzed in detail. The goal of this thesis is to find clusters of economics with respect to their trade relationship with Germany. The time series in the dataset describe the German export and import to and from individual countries on a yearly basis. The similarity in shape of these time series is used to decide about the similarity of the economics described by them. Multiple algorithms are suggested to deal with this task — the chosen algorithms tend to be simple and straightforward which allows economists to find a reasonable interpretation of the results without the need to understand any underlying magic.

Date: May 2013

COMPARISON OF DETERMINISTIC DISTRIBUTED AND MULTI-AGENT PLANNING TECHNIQUES

Author: Durkota Karel

Supervisor:

Abstract:

Deterministic domain-independent planning techniques for multiagent systems stem from the principles of classical planning. Three most recently studied approaches comprise (i) DisCSP+Planning utilizing distributed Constraint Satisfaction Problem solving for coordination of the agents and individual planning using local search, (ii) multiagent adaptation of A* with local heuristics and (iii)distribution of GraphPlan approach based on merging of planning graphs. In this work, I summarize the principles of these three approaches and describe a novel implementation and optimizations of the Distributed Planning through Plan Merging (DPGM) multiagent GraphPlan approach. Domain and problem description were adapted for their utilization in multiagent planners. I experimentally validate influence of the parametrization of inner extraction phase of individual plans and compare the best results with the former two multiagent planning techniques.

Date: May 2013

Comparison of Surface Reconstruction Methods for Mobile Robotics

Author: �pi?kov� Martina

Supervisor: RNDr. Miroslav Kulich Ph.D.

Abstract:

This work focuses on surface reconstruction from oriented point clouds gained by scanning objects using the Kinect sensor and modified for use in the Reconbench benchmark. It also divides methods used for surface reconstruction and describes some of them more closely. Then, the given methods are evaluated and compared using Reconbench. After a com- parison of the results, the method with the best behavior on the testing datasets is selected. This method is modified to be executable in the PCL library, which collects algorithms aimed at surface reconstruction, visualization and other methods for collecting and processing point cloud data.

Date: May 2013

Conflict Resolution Model of Human Radar Controller in Air-Traffic Management

Author: Koranda Luk�

Supervisor:

Abstract:

The aim of this thesis is a design of a module of the multi-agent simulation AgentFly for a simulation of air traffic controllers of flight trajectories within en-route sectors. The goal of designed module is to model behaviour of the air traffic controller during selection of a suitable solution manoeuvre for a collision removal. The suitable solution is chosen by evaluation of a fully configurable penalty function. The output of this thesis is an implementation of a collision resolution module, which is able to model different behaviour of the air traffic controller in the en-route sectors.

Date: May 2013

Control of relatively localized unmanned helicopters

Author: B�?a Tom�

Supervisor: doc. Ing. Martin Saska Dr. rer. nat.

Abstract:

This thesis deals with the integration of the visual relative localization module into the UAV MikroKopter platform. I propose a custom design of a flight control board which handles communication and runs control algorithms. I deal with a position data processing and with a position control of the UAV, relatively to a given pattern image. A series of experiments is presented. It shows the performance of the system under various conditions. I examine the ability to follow a moving target and to change a desired position to the pattern. The final experiment tests the UAV within a heterogeneous formation consisting of aerial vehicles and a ground robot.

Date: May 2013

Crowd Modeling

Author: Micka Vojt?ch

Supervisor:

Abstract:

This work focuses on AgentCrowd simulator and create an extension for multiple zone simulation and dynamic transport between them. At the same time it is devoted to simulation of an indoor scenario in which the extension is tested. The indoor simulations bring an entirely different perspective on the current simulator. We describe problems resulting from indoor simulations and propose solutions for them. Finally we perform several simulation in the implemented indoor scenario.

Date: May 2013

?te?ka RFID ?ip?

Author: Vystr?il Martin

Supervisor:

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá stavbou rfid čtecího zařízení pracujícího na frekvenci 134.2kHz. Čipy pracující na této frekvenci slouží především pro identifikaci zvířat. Jako jeden z hlavních požadavků je proto čtení na větší vzdálenost, konkrétně alespoň 50cm. V jednotlivých částech práce jsou popsány jednotlivé kroky potřebné ke konstrukci čtečky schopné číst na delší vzdálenost.

Date: May 2013

Design of Algorithms for Electric Water Heater

Author: Hub�k Martin

Supervisor:

Abstract:

The main goal of this thesis is to present a method of approximation of the amount of hot water stored in domestic water storage heaters based on analyzing information from electricity meters. Only the heaters that are powered electrically and are controlled by remote control signal provided by electricity distributor are considered. Results from simulations show that the value of the real amount of hot water lies within the interval (-72,~72)~[l] around the current estimate with the probability 0.95. This result was obtained from empirical distribution of an error of the estimate. Deviations from the actual value are predominantly due to the stochastic nature of hot water consumption in dwellings. The process used to develop the estimate incorporates following steps. We need to find out at which phase the heater is connected and what nominal power input it has. We need to detect periods when the heater is on. By knowing the above information, we can approximate the average hot water consumption over a desired period. We then take typical daily hot water consumption as a function of time and adjust it with respect to approximated overall consumption. By knowing at which period the heater is on and how much hot water is being used at a particular time, we can approximate how much water is left in the tank, which is the desired result.

Date: May 2013

Design of Probabilistic Models for Text Input Correction

Author: Nov�k Anton�n

Supervisor: Ing. Jan �ediv� CSc.

Abstract:

This thesis introduces a new algorithm for a Search Query Spelling Correction System. It is based on Learning to Rank approach and allows to use a large number of various signals leading to an improved accuracy. Its performance will be tested against the conventional solution - the noisy channel model. The new system was developed on a Czech Internet search query set, but the feature vector structure and the algorithm can be easily adapted for any other human language when sufficient data is available. We will describe the algorithm's details, the training set and other datasets that were used. In the end we will present final results.

Date: May 2013

Detekce t�mat ?l�nk?

Author: Martinec Petr

Supervisor: Ing. Radek Ma?�k CSc.

Abstract:

This work focuses on topic detection as a part of natural language processing (NLP). It contains a theoretical overview of widely used methods and its verification on real data sets. The goal of this work is to develop a chain of tasks which can automatically cluster a given set of textual documents and determine main topics. It requires to use methods of unsupervised machine learning to meet this goal.

Date: May 2013

Digital Measurement System for the HIE-Isolde Superconducting Accelerating Cavities

Author: Eli� Michal

Supervisor:

Abstract:

Extensive R&D efforts are being invested at CERN into the fundamental science of the RF superconductivity, cavity design, niobium sputtering, coating and RF properties of superconducting cavities. Fast and precise characterisation and measurements of RF parameters of the newly produced cavities is essential for advances with the cavity production. The currently deployed analogue measurement system based on an analogue phase discriminators and tracking RF generators is not optimal for efficient work at the SM18 superconducting cavity test stand. If exact properties of the cavity under test are not known a traditional feedback loop will not be able to find resonant frequency in a reasonable time or even at all. This is mainly due to a very high Q factor. The resonance peak is very narrow (fraction of a Hz at 100 MHz). If the resonant frequency is off by several bandwidths, small changes of the cavity field during the tuning will not be measureable. Also cavity field will react only very slowly to any change of the drive signal. A new techniques to find and track the cavity resonance faster, as well as to keep the cavity field constant under strong microphonics and helium pressure variations must be found to meet the deadlines for the HIE Isolde machine. Therefore a new fully digital measurement and conditioning system based on the available existing hardware from the LHC and SPS must be designed and built.

Date: May 2013

Distributed Database for Mobile Devices

Author: Burian Vladim�r

Supervisor:

Abstract:

The goal of this thesis is to investigate possibilities to replicate data between columnar NoSQL database used as a central storage in an IaaS infrastructure and arbitrary number of Android mobile devices with relational databases. Proposed system is multi-tenant. NoSQL DB serves as a storage for arbitrary number of client databases. And proposed system allows their efficient replication/sharing among arbitrary number of devices. It could be seen as a service synchronizing user data between different devices or as a service providing synchronized database for collaborative work of multiple users. The thesis discusses NoSQL DB Cassandra as it was used to develop the system, characteristics of the system as a whole and methods to efficiently synchronize database changes and meaningfully resolve collisions. Emphasis in placed on a system performance and resistance to failures, especially those caused by an unreliable mobile device connection. Both the server and the client is implemented and their basic principles are described in detail.

Date: May 2013

Dokovac� procedura mobiln�ch robot? projektu Replicator

Author: �alansk� Vojt?ch

Supervisor: Ing. Tom� Krajn�k Ph.D.

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá implementací dokovací procedury pro mobilní roboty projektu Replicator. Podstatnou část práce tvoří rozbor modulární robotiky s uvedením konkrétních příkladů projektů a řešení jejich dokovací procedury. Dále je v této práci podrobněji popsán projekt Replikator a implementace dokovací procedury mobilních robotů tohoto projektu. Dokovací procedura využívá kameru a algoritmus rozpoznávání terčíku v obraze. Její implementace je v této práci popsána pro dvě různé platformy. Úspěšnost dokovací procedury byla pro oba roboty otestována během pracovního setkání projektu Replicator na Stuttgartské universitě a výsledky těchto testů jsou uvedeny v této práci.

Date: May 2013

Dynamick� vyva�ov�n� obt�nosti her pomoc� metod teorie her

Author: Beran Luk�

Supervisor:

Abstract:

Dynamické vyvažování obtížnosti slouží k lepšímu přizpůsobování se programů úrovni uživatelů. Pro tuto oblast existuje mnoho různých přístupů a jejich aplikací. Jednou z aplikací je dynamické vyvažování počítačových her, kde je jejím úkolem udělat hru zábavnější. Jednotlivé přístupy mají své metriky, jak zábavu měřit, a to využívají při vyvažování. V teoretické části práce shrnuji existující přístupy a metriky zábavnosti. Dále navrhuji nový přístup založený na hráči prostředí. Tento hráč ovlivňuje náhodu a skrytou informaci ve hře. Pro účely nového přístupy definuji metriky nové. V praktické části popisuji testující prostředí s implementovanými hrami Bludiště, Ludo a Ztracená města, které jsem použil pro evaluaci algoritmů hráče prostředí a pro porovnání s dvěma existujícími algoritmy.

Date: May 2013

EEG Signal Analysis od Mentally Gifted Children

Author: Volf Petr

Supervisor: Mgr. Michal Vavre?ka Ph.D.

Abstract:

This work is concerned with pre-processing and analysis of data measured during the mental rotation task. This task quanties spatial abilities of individuals. Behavioral data, reaction time and EEG signal by standard 10-20 system were measured in a sample of 16 mentally gifted children (10 boys, 6 girls, IQ > 130) aged 15-17. The main aim of the work is to determine the dierences between genders in terms of reaction time, accuracy of the answers and activation of the specic brain regions. Correlation methods, parametric and non-parametric tests, data-mining methods (feature extraction, feature selection, k-NN, Naive Bayes, Multilayer Perceptron) and visualization of data were used to determine relationship between dierent parameters. The hypothesis that the reaction time will be shorter for girls and accuracy will be higher for boys was not conrmed, although behavioral data were in the line with expectations (empathy quotient, systemizing quotient) and EEG partially conrmed the existing view concerning brain activity in women and men in the course of the mental rotation.

Date: May 2013

Hern?-teoretick� model pro patrolov�n� ropovod?

Author: Rube� Petr

Supervisor:

Abstract:

Jedním z přetrvávajících světových problémů jsou útoky na ropovody. V zemích jako jsou například Nigérie, Turecko nebo Irák zloději a teroristické skupiny se snaží poškodit ropovody za účelem odčerpání ropy nebo zabránění transportu surovin. Předejít škodám lze včasnou detekcí útoku užitím jednoho nebo více bezpilotních letounů. Problém optimálního patrolování je možné modelovat prostřednictvím teorie her jako hru mezi dvěma hráči. Hráči v této hře jsou obránce, který chce bránit ropovod a útočník, který chce ropovod poškodit. Podle celkového užitku hráčů můžeme hry rozdělit na hry s nulovým součtem a hry s nenulovým součtem. Hru s nulovým součtem se řeší nalezením Nashova equilibria. Hry s nenulovým součtem se řeší nalezením silného Stackelbergova equilibria. V práci jsem formalizoval daný problém a implementoval lineární programy, které počítají Nashovo či Stackelbergovo equilibrium pro dané typy her. Vytvořením sady scénářů jsem modeloval různé situace a počítal optimální strategie pro oba hráče.

Date: May 2013

Heterogenn� formace pozemn�ch robot? a bezpilotn�ch helikopt�r

Author: Spurn� Vojt?ch

Supervisor: doc. Ing. Martin Saska Dr. rer. nat.

Abstract:

Práce je zaměřena na navržení a implementování metody pro řízení heterogenních formací pozemních robotů a bezpilotních helikoptér. Cílem této metody je nalézt bezkolizní řešení a zachovat přímou viditelnost mezi členy formace pro potřeby relativní lokalizace formace. Dalším cílem práce je rozšíření této metody o predikci pohybu překážek. Toho je dosaženo navržením a integrováním vhodného řešení, které umožní formacím plánovat s uvažovanou znalostí pohybu dynamických překážek. Algoritmus vychází z techniky prediktivního řízení, která je na Katedře kybernetiky ČVUT v Praze používána pro řízení formace pozemních robotů. V práci jsou předloženy experimenty, které ověřují jak funkčnost rozšíření původní metody o bezpilotní helikoptéry, tak rozšíření metody o možnost predikce pohybu překážek.

Date: May 2013

Hodnocen� nervov� aktivity metodou anal�zy proudov�ch zdroj? (CSD)

Author: Merunka Ilja

Supervisor:

Abstract:

Diplomová práce je věnována zpracování extracelulárních mozkových signálů tzv. potenciálů blízkého pole (local field potentials, LFP) metodou analýzy hustoty proudových zdrojů (current source density, CSD). Metoda CSD umožňuje analyzovat transmembránové el. proudy v neuronových obvodech mozku, kterými se generují měřené potenciály LFP. CSD analýza tak může poskytnout přesnější časovou a zejména prostorovou informaci o mozkových procesech spojených se zpracováním např. senzorických stimulů. V prostředí Matlab jsem vytvořil softwarovou aplikaci, která implementuje 4 metody výpočtu CSD: standardní metoda, δ-source iCSD, step iCSD a spline iCSD. Vypracovanou aplikaci je obecně možné využít pro zpracování nervových záznamů typu LFP z různých oblastí nervového systému, specificky jsou zohledněny konkrétní požadavky Ústavu experimentální medicíny AV ČR (ÚEM AV ČR). Funkčnost programu byla ověřena na datech ze somatosenzorické kůry potkana. Aplikace bude bezprostředně využita pro studium změn ve zpracování sluchové informace ve sluchové kůře u stárnoucích laboratorních zvířat na ÚEM AV ČR.

Date: May 2013

Hodnocen� t?lesn�ho slo�en� metodou BIA a zpracov�n� nam??en�ch dat

Author: Piln� Michal

Supervisor: doc. Ing. Lenka Lhotsk� CSc.

Abstract:

Práce je rozdělena tematicky do několika částí. První část se zabývá rozborem teorie a úvodem do problematiky hodnocení tělesného složení. Rozebírá principy přístrojů založených na bázi bioimpedanční analýzy a dostupné alternativy. Dále je v práci zahrnuta fyziologie a popis bioelektrických vlastností lidského těla. Další z částí práce obsahuje rozbor problematiky a metod pro statistické vyhodnocení výsledků získaných prostřednictvím bioimpedanční analýzy tělesného složení. Následující část se zabývá zpracováním a vyhodnocením jednotlivých metod a provedených experimentů. Dále jsou v práci zkoumána a hodnocena data naměřená při změnách základních podmínek měření.

Date: May 2013

Hybrid Decision-making System of Artificial Creature Combining Planner and Neural Network

Author: Sk�la Luk�

Supervisor: doc. Ing. Pavel Nahodil CSc.

Abstract:

This thesis aims to prove that hybrid neural networks developed by Jaroslav Vítků as a part of artificial life research lead by Pavel Nahodil on CTU in Prague (Faculty of Cybernetics) is a viable concept. The main goal of this thesis is creation of a simple artificial creature capable of solving Block World problem. A combination of neural network and a domain independent planning algorithm is used to achieve it. Separate modules communicate through Robotic Operation System (ROS) and are joined in a hybrid network using Nengoros simulator. Whole network and its parts are put through several experiments to verify their functionality. Aside from a working example of a hybrid neural network there are other results in reusable nodes containing SOM and STRIPS algorithms that can be freely reused in future work as they are designed with versatility in mind.

Date: May 2013

Hybridization of Evolutionary Algorithms Using Different Evaluation Approaches

Author: �egklitz Jan

Supervisor:

Abstract:

This thesis is aimed at the research of evolutionary algorithms combining a modern approach in evolutionary computing called novelty search with classical approach based on fitness optimization. In the thesis the novelty search is analysed along with one existing approach that already combines novelty search with fitness. Their advantages and disadvantages are discussed. Based on this analysis, there are proposed two new hybrid evolutionary algorithms based on the classical fitness-based approach and the novelty search. These two algorithms are tested, along with three other existing algorithms, on a series of experiments covering easy problems and very complex ones too. In the end of the thesis the results of the experiments are presented with the emphasis on comparing the two new hybrid algorithms with the existing ones.

Date: May 2013

Incremental Learning in the Task of EEG Signal Classification

Author: Murga� Matej

Supervisor: Ing. V�clav Gerla Ph.D.

Abstract:

This bachelor work deals with comparison of incrementally learnt classifiers using brain activity recordings created by electroencephalograph. It is a complex comparison of classifiers on sleep, artifact and newborn EEG data sets. To reach the best results of classification are also considered the optimal number of attributes. In this work, we used K-Nearest Neighbors classifier and Support Vector Machine classifier. Both of them were implemented into Matlab environment. Matlab was also used for experiments which we had done. The aim of work is to find such classifier, which classification result is the closest to neurologist's evaluation. This should ease analyzing of EEG record for neurologists. The result of this work will be used in PSGlab toolbox for Matlab environment. In this bachelor work we also deal with loading Attribute-Relation File Format (ARFF) files to Matlab environment.

Date: May 2013

Kalibrace vnit?n�ch parametr? kamery na PT z�v?su s vyu�it�m jeho pohon?

Author: Tejc Marek

Supervisor: Ing. Pavel Krsek Ph.D.

Abstract:

Kalibrace kamery je důležitý proces, během něhož zjišťujeme její parametry. Z těchto parametrů jsou pro účely této práce důležité především parametry vnitřní. Kalibrace probíhá na inerciálně stabilizované kamerové hlavici s možností rotace kamery ve dvou na sebe kolmých osách. Algoritmus kalibrace využívá možnosti otáčet kamerou a odečítat její polohu s dostatečnou přesností pro kalibraci. Kalibrace vychází z poloh naměřených bodů v obraze a jim odpovídajících projekčních vektorů, které určíme na základě řízeného pohybu kamery. Z těchto dat nejdříve provedeme odhad parametrů kalibrační matice v nejjednoduším tvaru, který budeme dále zobecňovat do tvaru úplného. Pro zobecňování použijeme nelineární metody minimalizace.

Date: May 2013

Kloubn� vzorce v EMG obraze

Author: Novotn� Iva

Supervisor: Ing. V�clav K?emen Ph.D.

Abstract:

Práce se věnuje hodnocení vlivu flexních a extenčních podpatěnek za využití snímání povrchového EMG ze svalů vastus medialis a vastus lateralis. Pro měření byly využity elektrody Ambu Blue Sensor P, Biomonitor ME6000 MegaWin a software MegaWin 700046 verze 3.0. Měření se zúčastnilo 19 probandů, z toho 15 žen (23,5±4,0 let) a 4 muži (32,8±11,8 let). Bylo navrženo 19 parametrů pro hodnocení, které byly vypočteny ze signálu pomocí prostředí MATLAB a statisticky vyhodnoceny tabulkovým procesorem Microsoft Excel 2007. Pro statistickou analýzu byla vybrána metoda ANOVA s následnou post hoc analýzou (Tukeyho metoda). Výsledkem bylo nalezení statisticky významných (p < 0,05) změn vlivu podpatěnek u parametru median (p = 0,022866 u svalu vastus medialis) a 1. spektrálního momentu (p = 0,047254 u svalu vastus lateralis). Dále byly identifikovány dvojice (bez použití podpatěnky vs. použití supinační podpatěnky vs. použití pronační podpatěnky), u kterých existují statisticky významné rozdíly. U parametru median byla identifikována dvojice bez použití podpatěnky vs. použití supinační podpatěnky (absolutní hodnota rozdílu průměrné hodnoty obou souborů: |(x_I ) ̃-(x_J ) ̃ |= 1,07 µV). U parametru 1. spektrální moment byla tato dvojice bez použití podpatěnky vs. použití pronační podpatěnky (absolutní hodnota rozdílu průměrné hodnoty obou souborů: |(x_I ) ̃-(x_J ) ̃ |= 1,15 Hz).

Date: May 2013

Kvantov� entropie a jej� zachov�n�

Author: Barv�nek J�chym

Supervisor:

Abstract:

Práce je úvodem do problematiky kvantové entropie, zejména vzájemné kvantové entropie. Je koncipována tak, aby byla přístupná čtenáři, který má pouze základní znalosti z lineární algebry a teorie pravděpodobnosti. V~první polovině práce je podrobně rozebrán matematický aparát, důležitý pro tento aspekt kvantové teorie informace, včetně původního důkazu charakterizace Jordanových izomorfismů, jíž je dále využito pro důkaz Wignerovy věty. Tyto výsledky jsou pak aplikovány v důkazu charakterizace zobrazení zachovávajících vzájemnou kvantovou entropii. Navíc, pro lepší pochopení, je vysvětlena provázanost těchto matematických prostředků s formulací fyzikálních problémů. This bachelor's thesis is an introductory text to quantum entropy, especially quantum relative entropy. It's suited to any reader, who has basic knowledge of linear algebra and probability theory. In the first half of this report, the mathematical apparatus important for this aspect of quantum information theory is thoroughly discussed. It includes an original proof of the characterization of Jordan isomorphisms, which is later used to prove Wigner's theorem. These results are then applied to characterization of quantum relative entropy preservers. Besides that, the connections between these mathematical tools and formulation of physical problems is explained for better understanding.

Date: May 2013

Learning of Temporal Sequences of Behaviour for Artificial Creature

Author: Sekere� Pavol

Supervisor: doc. Ing. Pavel Nahodil CSc.

Abstract:

My bachelor thesis studies, develops and implements algorithms for on-line learning and generating of sequential patterns primary gathered from the surrounding environment perceived by the artificial creature. Consequently it analyzes the usability of these algorithms on processing of the large data sets and on the prediction of events observed by the autonomous agent in the virtual environment. Implemented algorithms are compared to the existing algorithms, which are applicable for the similar problem. The main objective of my work is to develop independent subsystem capable of processing incoming information and recognizing the sequential patterns behind it. These patterns are consequently used to predict upcoming events by depending on information gathered in the past. The resulting program coded in Java programing language is part of the library for on-line sequential mining and prediction developed by me. In addition I programed module compatible with the robotic operating system using ROS Java library. It can be hosted as a process called ROS node with the ability of exchanging information with other processes implementing ROS node API. In this way it can be connected into the hybrid artificial neural network.

Date: May 2013

Low-level Software for Automotive Control Units

Author: Mikulka Leo�

Supervisor:

Abstract:

This bachelor thesis deals with the development of low-level software according to the AUTOSAR standard using the Arctic Core platform. The software architecture and methodology of the AUTOSAR is described in this document. Besides the Arctic Core platform, commercial plugins used for generating the source code are shortly described. Furthermore, the basic software modules which were used during the development of demo applications are explained, as well as the sequence of calling functions of these modules used for proper functionality. Two applications have been developed: LED blinker and CAN communication.

Date: May 2013

Malware Detection

Author: Pluskal Ond?ej

Supervisor: Ing. Jan �ediv� CSc.

Abstract:

The goal of this thesis was to create new weights for an existing behavioral malware detector. The antivirus company AVG provided us with their databases consisting of nearly ten million samples. We extracted the database into a dataset ready to employ supervised machine learning techniques. We analyzed the current classifier and came into the conclusion that it is a binary classifier using linear function. We introduced a novel metric designed to capture the specifics of the given task. The algorithm of choice is a soft-margin SVM. As solver we used LIBOCAS library. Because of the big size of the dataset we developed a new approach to store binary feature vectors as bit arrays. Enhancing the LIBOCAS library to be able to handle bit arrays we managed to not only maintain, but improve the computational time compared to double representation. Moreover thanks to the effective representation of the feature vectors we save the space in RAM up to 64 times. Using a sophisticated method of optimization of regularization constant by assigning different optimization to different feature vectors we managed to significantly improve the performance of the malware classifier. In the future we would like to incorporate sequential analysis to the classification process and create a new validation system using cloud computing.

Date: May 2013

MATLAB Mock Library

Author: Peri? Vladimir

Supervisor: Ing. Petr Po��k Ph.D.

Abstract:

A library for creating and using mock objects in MATLAB, its design and implementation, is described in this thesis. Mock objects are an important tool for unit testing, and no such tool for MATLAB existed. This library is inspired by and modeled after mockito, a Java mock library. MATLAB language features affecting the library design are analyzed. Based on this analysis, the library API is designed. The mock objects created with this library support stubbing, behavior verification, and argument matchers. The final result of the project is a functional mock library implementation, suitable for practical use in other software projects.

Date: May 2013

MCMC Decrypting

Author: Kocm�nek Tom�

Supervisor:

Abstract:

The goal of this thesis is to investigate the use of Markov Chain Monte Carlo (MCMC)methods to attack different classical ciphers, like substitution or transposition ciphers. We create a program for breaking specific ciphers, which can be used by hobby cipher breakers. We discuss the ways of cipher identification. We design and implement methods, which can break short encrypted messages with length around 150 letters.

Date: May 2013

Measurement of tissue optical properties

Author: Hlav�? Martin

Supervisor:

Abstract:

Knowledge of the optical properties is very important in medicine for modelling of light propagation in tissue, diagnostics and therapeutics methods. The aim of a theoretical part is understanding of tissue optics and different approaches for determining optical properties in a turbid medium such as tissue. In experimental part we are designing a new method for determining optical properties - absorption coefficient and reduced scattering coefficient. This method represents a fast, non-invasive and device minimalistic approach of measurement in small volumes. We are focusing on spatially resolved measurement of diffuse reflectance and use of an empirical model.

Date: May 2013

Metro-Line Crossing Minimization Problem on Czech Hiking Trails

Author: Ry�av� Petr

Supervisor:

Abstract:

The aim of this work is to describe the MLCMP and develop an algorithm for the general form of this problem. Given a plane graph G=(V, E) and a set of lines L on this graph we want to draw the lines from L along the edges of G such that they cross each other as few times as possible. The graph G may represent some rails or tracks and the lines from L may be some tram lines of tourist trails. The first part of the work motivates the problem. Next chapters set up notation and terminology connected with this problem and will introduce formal definitions. We will develop a CSP algorithm that solves the most general form of the MLCMP. This algorithm will be tested on data provided by the OSM. Further we will describe known algorithms solving this problem. We will touch only a few details of these algorithms and our intention will focus on their comparison. Furthermore the thesis briefly discusses some related problems, especially the MMLP. As for prerequisites, the reader is expected to be familiar with basic graph theory.

Date: May 2013

Mobile Robot Navigation Using RGB-D

Author: Ondr�?ek Ale�

Supervisor: RNDr. Petr �t?p�n Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with 3D mapping using the Microsoft Kinect RGBD camera and a global localization in a feature based representation of the mapped environment. The properties of the Kinect and their effects on the mapping are discussed. The Kinect is hand held at a constant height during the mapping, the only rotations are around its vertical axis. The mapping system is inspired by the RGBD-ICP algorithm by Henry et al.[2010]. The combination of the ORB keypoints and customized BRAND is used for image feature detection and description because they present a good balance between speed and robustness. The ICP version optimized for convergence speed from Rusinkiewicz and Levoy [2001] was implemented. The global localization system is based on the particle filter algorithm. The features are also matched to map directly, guessing possible positions which are inserted into the particle filter set. The convergence speed is increased and the algorithm easily recovers from possible failures.

Date: May 2013

Modeling of Room Occupancy Patterns for Advanced Building Automation

Author: Svoboda Ond?ej

Supervisor: Ing. Pavel Vrba Ph.D.

Abstract:

The goal of the thesis is to create a prediction model of room occupancy in residential houses. The purpose of this model is its utilization in a room temperature control system. In case of older houses with significant heat losses caused by insufficient insulation or not properly sealed windows it seems that potential savings can be achieved by temperature control for each room independently. This can be done on the basis of predicted room occupancy within a given time of the day. The thesis focuses on the creation of a model that is able to learn the room occupancy patterns for particular days of a week and times of a day on the basis of data from motion sensors. Using this model it will be possible to predict the room occupancy in advance and thus to effectively control the room temperature. The primary goal of the thesis is not to develop the control system but rather provide such a system with the room occupancy prediction data

Date: May 2013

Modelling of Dynamical Systems for Generating of Behaviour of Artificial Creature

Author: Pa?ko Martin

Supervisor: doc. Ing. Pavel Nahodil CSc.

Abstract:

This Bachelor Thesis investigates online identification of a blackbox system in discrete time domain. The main objective is to investigate the emergence of complex temporal dynamics from several models of simple dynamical systems. The ensemble parametric model, that combines simple models of dynamical systems is built. The parameters of the ensemble model are altered online by optimization procedure performed by evolutionary algorithm. The model is algorithmized and implemented as neural module that could be connected into framework of hybrid artificial neural network. This neural network represents an architecture of autonomous intelligent agent and the aim of the module would be to improve agents interpretation of temporal dynamics of the environment. This thesis deepens the research conducted for the last thirteen years by Prof. Assoc. Pavel Nahodil and recently by Ing. Jaroslav Vitku on Department of Cybernetics on CTU in Prague.

Date: May 2013

Modul�rn� vizualiza?n� prost?ed� pro elektroencefalografii

Author: �enfeld Luk�

Supervisor:

Abstract:

Cílem této práce bylo navrhnout základní část projektu, jehož cílem je tvorba modulární aplikace pro prezentaci elektroencefalogramů a jejich analýz. Práce byla navržena tak, aby umožnila jednodušší komunikaci mezi lékařskou a technickou komunitou skupiny Intracranial Signal Analysis Research Group in Prague (ISARG). Prvním krokem bylo navrhnout a implementovat aplikační jádro. Hlavní funkcí jádra je správa aplikačních modulů a zajištění zobrazení stejných dat ve všech modulech. Kvůli zjednodušení přenosu analýz do jiných aplikací byly v jádru implementovány metody pro ukládání dat do různých formátů. Součástí práce je i prezentační modul pro lékaře, sloužící k jednoduché správě událostí v signálech. Výsledkem práce je prostředí zobrazující lékařům data srozumitelným způsobem, napojené na jádro aplikace s možností dalšího přidávání prezentačních modulů. V budoucnu se do aplikace doplní další zobrazovací moduly především pro technickou komunitu.

Date: May 2013

Monitorovac� a servisn� rozhran� pro novou generaci ?�dic�ho a regula?n�ho syst�mu

Author: Skoup� Sebastian

Supervisor:

Abstract:

Tato práce se zabývá vytvořením grafické aplikace pro počítač na podporu vývoje nové generace regulačního systému Emadyn-F, vyvíjeného firmou ČKD Elektrotechnika, a.s., testováním správnosti vývoje systému. Poté se zabývá vytvořením grafické aplikace pro počítač pro sledování veličin regulačního systému Emadyn-F, změnu jeho parametrů a jeho servis v případě nefunkčnosti. Obě aplikace jsou vytvořeny v jazyce Java kvůli jeho multiplatformnost a dobré podpoře grafiky. Těžiště této bakalářské práce je tedy komunikace po síti po sériové lince a Ethernetovu spolu s vytvořením grafického rozhraní pro snadné ovládání externího zařízení – regulátoru. Na závěr se tato práce zabývá vytvořením aplikací pro ověření vytížení přenosových linek, základní nastavení regulátoru a aktualizaci jeho softwaru.

Date: May 2013

Motion Planning for Modular Robots

Author: Penc Ond?ej

Supervisor: Ing. Vojt?ch Von�sek Ph.D.

Abstract:

In this work, methods for locomotion generation of modular robots are investigated. The main utilized locomotion methods are based on Central Pattern Generators (CPGs). We propose a novel method for automatic locomotion generation using Particle Swarm Optimization (PSO). The thesis describes how to use the PSO to learn locomotion for various configurations of modular robots and how to design the fitness function. Automatic generation of locomotion is used for gathering the locomotion primitives vocabulary for sampling-based motion planning methods. The proposed methods for locomotion generation as well as for motion planning are experimentally verified in a set of simulated scenarios.

Date: May 2013

Multi-Agent Application for Control of an Electric Micro-Grid

Author: Gudyrin Mikhail

Supervisor: Ing. Petr Kadera

Abstract:

This thesis deals with appliances of multi-agent technology for the control of small energy networks. In such kind of network energy consumption varies significantly during the day, because of the small number of participants. It is reasonably that the price will also change according to the actual generators load. Based on the multi-agents technology and JADE framework we have designed simulation and control program for such electrical grid. In the simulated community there were four small power plants (one gas, two wind and one solar) and eleven homes. Each object had been simulated by individual agent, what corresponds to the distributed nature of the electrical networks. For determining of optimal price for energy we have used a principle of commodity exchange, which had been realized by the specific agent. Results of our simulation were expected – the result energy price was depending on the availability of renewable energy sources, which was changing based on the weather.

Date: May 2013

Multi-platformn� u�ivatelsk� rozhran� pro tester sb?rnice FlexRay

Author: ��k Pavel

Supervisor:

Abstract:

Cílem této bakalářské práce bylo vytvořit multi-platformní grafické uživatelské rozhraní (dále jen aplikace) pro účely ovládání zařízení tester sběrnice FlexRay (dále jen tester). Tato aplikace umožňuje plnohodnotnou práci s tímto testerem, resp. jejím prostřednictvím je možné provádět požadovanou množinu operací s testerem. Aplikace je navržena jako multiplatformní s ohledem na běžné operační systémy – OS Windows a Linux. Dále bylo nutné definovat a implementovat protokol výměny dat mezi těmito zařízeními. Protokol musel být implementován v řídícím mikropočítači testeru i na straně aplikace. Tento protokol je využíván jako základní jednotka výměny dat mezi testerem a aplikací.

Date: May 2013

Multiagent route planning in heterogeneous transport networks

Author: Grubhoffer Tom�

Supervisor:

Abstract:

This work describes and designs the solution of an algorithm for the Multiagent route planning problem in heterogeneous transport networks. The main task being solved is to find a complete route plan through a heterogeneous transport network for each traveller according to his or her journey request and then optimize all the plans found into one complete plan, where the lowest final price is used as an optimality criterion. The algorithm solves the first-mile problem defined as the path between the requested origin and the PT network. In the first mile part of the route, the passengers can share a taxi. The algorithm uses the A* algorithm for searching paths through a timedependent graph. The first mile problem is solved by clustering of the passengers and by the VRP (Vehicle routing problem) solver. The algorithm was tested in a real-world scenario with different parametres. The complete price of the transport was decreased using a taxi sharing system.

Date: May 2013

N�vrh a implementace ?�d�c�ho algoritmu pro model z�vodn�ho vozidla

Author: Mrosko Michal

Supervisor:

Abstract:

Tato bakalářská práce popisuje vývoj a implementaci řídícího algoritmu modelu závodního vozidla v rámci technické soutěže Freescale Cup. Závodní dráha, vymezena bílým podkladem s černou vodící čárou, je snímána jednořádkovou kamerou umístěnou na vozidle, jejíž obraz je následně zpracováván za účelem detekce tvaru dráhy a na základě této informace se uzpůsobuje natočení předních kol řízené polohovým servomechanismem a rychlost otáčení hnacích stejnosměrných motorů. Pro návrh řídícího algoritmu byl v programu MATLAB/Simulink vytvořen zjednodušený matematický model vozidla. Algoritmus napsaný v jazyce C byl poté implementován do řídící jednotky a jeho výsledky zhodnoceny na základě chování matematického a reálného modelu vozidla.

Date: May 2013

Neuroevolutionary design of control strategy of a multi-legged robot

Author: Dvorsk� Jan

Supervisor: Ing. Ji?� Kubal�k Ph.D.

Abstract:

This paper searches for better solutions of the robot locomotion problem. Our method is based on the well established HyperNEAT algorithm, where we exchange NEAT with genetic programming. We present the resulting algorithm, construct proof-of-concept experiments and show experimental results. In the end we offer possible future improvements to HyperGP and share the implemented testing framework with the community.

Date: May 2013

Odor source localization using swarm of unmanned helicopters

Author: Langr Jan

Supervisor: doc. Ing. Martin Saska Dr. rer. nat.

Abstract:

The goal of this thesis is to modify the Particle Swarm Optimization algorithm to allow its use with small UAVs and utilize it for the task of locating the source of a smoke. Since the PSO algorithm requires the swarm individuals to know their immediate position, several means of absolute localization of the robots have to be devised and used. In order to avoid collisions, a means of relative robot localization must be used. First, a simple version of the PSO algorithm using particles with no constraints will be used in combination with a simple fitness function. After tuning the algorithm's parameters, it will be used to find a source of a smoke and further tested. Then, the PSO algorithm modified using the real quadrotor constraints will be tested with the same basic fitness function. Eventually, the combination of these two approaches will yield an algorithm applicable on real quadrotors and the task of locating a smoke source.

Date: May 2013

Ovl�danie a zobrazenie stavu v inteligentnom byte

Author: Machovsk� Andrej

Supervisor: Ing. Petr Nov�k Ph.D.

Abstract:

Práca sa zaoberá návrhom a implementáciou modulárnej štruktúry určenej na ovládanie inteligentnej domácnosti pomocou aplikácií pre ňu vytvorených. Je určená primárne pre použitie v prostredí hendikepovaných osôb. Program bude schopný komunikovať s reálnym hardwarom a ovládať rôzne prvky v domácnosti ako napríklad osvetlenie a teplota. Pri jeho návrhu je taktiež zohľadnená možnosť vzdialeného prístupu. Program poskytuje základnú triedu pre jednoduchú tvorbu aplikácií s jednotným vzhľadom a ovládaním vhodným pre osoby s obmedzenou možnosťou pohybu. Funkčnosť je overená na demonštračnom hardware a dvoch aplikáciách kontrolujúcich osvetlenie a teplotu v inteligentnom dome. Abstract

Date: May 2013

Plan�rn� segmentace sekvence hloubkov�ch map

Author: Voda Miroslav

Supervisor: Ing. Martin Matou�ek Ph.D.

Abstract:

V této práci je navržena a implementována metoda segmentace sekvence hloubkových map na rovinu terénu a soubor planárních objektů. Vstupními daty určenými k segmentaci jsou hloubkové mapy získané z dopředu orientovaného páru kamer, který je umístěn na jedoucím vozidle. Metoda hledání roviny terénu v hloubkových mapách je stabilizována v čase pomocí Kalmanova filtru. Použitá metoda segmentace hloubkových map s využitím odhadnuté roviny terénu je založena na práci (PFEIFFER, D. – FRANKE, U. Towards a Global Optimal Multi-Layer Stixel Representation). Formulovaný optimalizační problém je vyřešen za využití dynamického programování. Implementační část bakalářské práce je realizována v programovacím jazyce aplikace Matlab. Metoda je otestována na sekvenci z reálného provozu.

Date: May 2013

Pl�nov�n� trajektori� pro bezpilotn� letouny v prost?ed� s konstantn�m v?trem

Author: V�?a Petr

Supervisor:

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá plánováním trajektorií pro bezpilotní prostředky. Existující přístupy často zanedbávají působení vlivů prostředí. Při reálném nasazení bezpilotních letounů však musíme počítat s vlivem větru. Za takových podmínek je pro bezpilotní letoun komplikované nebo dokonce nemožné letět po trajektorii, která byla naplánovaná bez ohledu na vítr. Práce popisuje návrh plánovacího algoritmu pro prostředí s konstantním větrem, který by řešil nevýhody stávajících přístupů. Navržené řešení je založeno na úpravě algoritmů využívajících Dubinsových křivek, kdy je upraven tvar zatáček a namísto původních kružnic se používají prodloužené cykloidy. To umožňuje implementovat algoritmus Accelerated A* pro plánování trajektorií neholonomních prostředků pohybující se v dynamickém spojitém prostoru s překážkami a konstantním větrem. Navržený koncept byl otestován v simulacích i na reálném letounu a výsledky byly porovnány s řešením, které zanedbává vliv větru.

Date: May 2013

Praktick� probl�my pupilometrie

Author: Pale?kov� Alena

Supervisor:

Abstract:

Abstrakt Diplomová práce se zabývá problematikou pupilometrie. Jsou zde shrnuty základní pojmy a poznatky nutné ke správnému pochopení reakcí pupily a práci ve videookulografické laboratoři. Jsou popsány fotometrické veličiny, jejich vliv a vliv dalších faktorů na velikost pupily. V práci jsou zahrnuty experimenty ukazující chování pupily v závislosti na různých vizuálních stimulech. V rámci práce byl vytvořen model, popisující změny velikosti pupily v závislosti na osvětlení. V práci je uveden postup pro správné pupilometrické měření.

Date: May 2013

Qualitative Reasoning for Robotic Topological Map Building

Author: Va?o Maro�

Supervisor: Ing. Karel Ko�nar Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with problem of topological mapping of an unknown environment using a mobile robot. Everything the robot has are only odometry data and data from laser range-finder available. During the mapping process robot searches the most significant places in the environment which are then used for building of hypotheses. Hypothesis represents an estimate of the actual environment state in the form of bidirectional graph. The longer the robot passes the environment, the more false hypotheses is removed. The environment is traversed until all significant places are visited. At the end of mapping process the robot has at least one valid hypothesis corresponding to the shape of the environment available. In the thesis are introduced theoretical fundamentals of method of generating hypotheses. These methods are then implemented and tested on various environments using various planners. Finally, achieved results are documented and evaluated.

Date: May 2013

Rekonstrukce prost?ed� z pohybu monokul�rn� kamery

Author: Polic Michal

Supervisor: RNDr. Petr �t?p�n Ph.D.

Abstract:

Tato práce se zabývá rekonstrukcí příznaků z pohybu monokulární kamery na operačním systému Android v reálném čase. Práce seznamuje se základy tvorby aplikací na systém Android, navržením rozhraní pro rychlé zpracování a zobrazení snímků. Porovnává detektory příznaků a možnosti asociace bodů mezi snímky. V závěru implementuje algoritmus na tvorbu 3D mapy příznaků.

Date: May 2013

Relational Machine Learning in Classification of Cadastral Map Objects

Author: Trnka Tom�

Supervisor:

Abstract:

This thesis describes a classifier of objects on a real world cadastre map within the relational machine learning framework. The first part of the work aims to introduce and compare relational probabilistic reasoners that allows us to create a model over the data that would be interpretable and corresponding to the human description of the objects on the map. For the implementation part it is necessary to execute some basics image processing to obtain some probabilistic facts and allow us to create a model of the data. There are several state of the art classifier allowing to classify object recognized by computer vision. We tried to create one that takes into account reasoning the relations between the object than rather handling them as independent.

Date: May 2013

?�zen� neline�rn�ch akustick�ch pol� v rezon�torech

Author: Vojna David

Supervisor:

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá řízením spektra nelineárních stojatých vln v akustických rezonátorech vyplněných plynem. K tomu účelu je nejprve nastíněno odvození rovnic používaných k modelování nelineárních zvukových vln - Kuzněcovovy rovnice a nehomogenní Burgersovy rovnice. Nehomogenní Burgersova rovnice je použita k nalezení analytického řešení pro případ buzení rezonátoru pouze na jeho prvním rezonančním kmitočtu a dále pro uvažované způsoby řízení nelineárních stojatých vln (selektivní útlum, multifrekvenční buzení, buzení dvěma nezávislými písty) pro případ ideálního plynu. Výsledky jsou porovnány s výsledky získanými numerickým řešením příslušných modelových rovnic a je proveden jejich rozbor.

Date: May 2013

Robust Two-View Geometry Estimation from Region Correspondences

Author: Mat?jka Radek

Supervisor: prof. Ing. Ji?� Matas Dr.

Abstract:

In this thesis, the algorithm LR73L for fundamental matrix estimation from 3 correspondences of local ane frames, i.e. the 3LAF2F problem, is proposed. The theoretical advantages of the approach are discussed rst and the approach is justied. Among other alternatives, LO-RANSAC is chosen as the basis for the proposed algorithm. The LO-RANSAC consists of parts, which were considered with respect to the 3LAF2F problem. The considered parts of LO-RANSAC are: sampling, hypothesis generation and local optimization. The proposed algorithm diers when compared with the preceding algorithm for the 3LAF2F problem from [4]. The most important dierence is the use of the 7-point algorithm with the priority for longer arms of LAFs for the F calculation. This method provides higher quality fundamental matrices and lower computing time when compared with the 9-point method used in the preceding algorithm. The suggested algorithm LR73L was experimentally compared with its predecessor and the traditional method for the fundamental matrix estimation from [13]. A speed-up of an order of magnitude was achieved when compared with the predecessor algorithm. The LR73L algorithm reaches quality and computing time of the traditional approach, however only for image pairs with more than 70% inlier ratio. Finally, it is stated that despite the improvements proposed in this work, the traditional approach remains the better option for general use.

Date: May 2013

Robustn� genetick� programov�n� pro n�vrh ?�d�c� strategie robotu

Author: Blovsk� Tom�

Supervisor: Ing. Ji?� Kubal�k Ph.D.

Abstract:

Cílem této práce je implementovat Genetické programování pro optimalizaci pohybových vzorů modulárního robota. Modulární robot je složen z článků ovládaných kontrolery a cílem je navrhnout výstupní funkci kontrolerů, pro kterou se robot bude pohybovat maximální rychlostí k vytyčenému cíli.

Date: May 2013

Sb?r a zobrazen� dat v projektu Formula Student Electric

Author: Kl�ma Jakub

Supervisor: Ing. Petr Nov�k Ph.D.

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá možnostmi sběru a zobrazení různých typů technických měřených dat v projektu Formula Student Electric. V úvodu je představen projekt Formula Student Electric. Následující kapitola se věnuje měření a sběru dat a stávajícím možnostem jejich zobrazení. Hlavní část se skládá z návrhu a popisu řešení aplikace aplikace pro sběr, ukládání a vizualizaci naměřených dat. Návrh a popis řešení se především týká reprezentace pro ukládání dat a jejich zobrazení. Součástí bakalářské práce je také stručný manuál k vytvořenému programu.

Date: May 2013

Simula?n� testbed pro algoritmy popt�vkov� p?epravy

Author: ?anda Luk�

Supervisor:

Abstract:

Cílem této práce je analyzovat, navrhnout a implementovat simulační testbed, který slouží pro testování a porovnávání algoritmů poptávkové přepravy (tzv. Dial‑a‑Ride Problem, DARP). Testbed bude založen na již existující multiagentní simulační platformě AgentPolis. Na začátku práce jsou shrnuty a analyzovány poznatky o algoritmech z několika jiných prací, aby se zjistilo, jakým způsobem může testbed většinu z nich podporovat. Velký důraz je pak kladen na návrh a implementaci testbedu tak, aby byl snadno rozšiřitelný v různých směrech, především možností přidání dalších algoritmů. Součástí práce je vývoj pěti různých algoritmů, kterými ověřím, že lze testbed skutečně použít. Tyto algoritmy pokrývají několik možných přístupů k řešení DARP - centralizovaný, decentralizovaný, s možností zajížďky během jízdy nebo bez ní. Na závěr práce bylo provedeno vyhodnocení algoritmů pomocí testbedu včetně jejich vzájemného porovnání.

Date: May 2013

Simulation Tool for Local Electricity Distribution Networks

Author: Prokopenko Oleg

Supervisor: Ing. Pavel Vrba Ph.D.

Abstract:

The goal of the thesis is to create a tool for simulation of local electricity distribution network called microgrid – in the context of intelligent systems of generation, consumption, and distribution of electricity, so called Smart Grids. The tool will provide means for simulating the physical behavior of selected components that produce or consume electricity depending on simulated external conditions (time of day, period of year, temperature, sun shine, wind speed, etc.). The simulator will provide an interface for on-line interaction with a multi-agent control system (which is not part of this work) with the aim of validating various strategies for buying and selling electricity on the local electronic power market. The main output of simulation is the graph of the total energy production and consumption in microgrid within the observed period of time and elementary suggestion on the suitability of microgrid composition with the respect of guaranteeing the supply-demand balancing

Date: May 2013

Software pro IP termokamerov� syst�my

Author: Balga Mat?j

Supervisor:

Abstract:

Tato práce se zabývá implementací softwarového systému pro bezkontaktní měření a vyhodnocování teploty pomocí několika termálních kamer. Systém s využitím knihoven implementujících rozhraní Gen-I-Cam umožňuje práci se všemi kamerami podporujícími standard GigE Vision, zobrazuje výstup z kamer jako termografické video a podle uživatelsky definovaných požadavků na teplotu (tzv. alarmů) v reálném čase vyhodnocuje získaná data. Vyvinuté softwarové řešení je využitelné například k rychlé a pohotové protipožární ochraně či k ostraze objektů.

Date: May 2013

Spole?n� opera?n� obraz situace (Common Operational Picture) pro n�mo?n� dom�nu

Author: Slov�?ek Simon

Supervisor:

Abstract:

Cílem bakalářské práce je vytvořit aplikaci pomocí technologie World Wind, která zprostředkuje Common Operational Picture (COP, Společný operační obraz) pro námořní doménu. Problém zprostředkování COP je studován z doménového hlediska a v práci je uvedena řada zdrojů dat včetně jejich formátu. Dále jsou prezentovány použité technologie a metody. Aplikace je designována jako jedno hlavní okno obsahující dvě části (zobrazovací a ovládací). Implementace jednotlivých metod je realizována za použití programovacího jazyka Java. Při tvorbě aplikace je řešen problém se spravováním velkého množství dat, který je následně vyřešen metodou detailu zobrazení. Další problém spočívá v chybějících datech, která jsou poté získávána pomocí interpolačních metod. Konečné nastavení aplikace je optimalizováno prostřednictvím evaluace programu a uživatelského testování.

Date: May 2013

Stru?n� ty?kov� model ?lov?ka

Author: Sazonov Stanislav

Supervisor: Ing. Miroslav Uller

Abstract:

Tato práce se zabývá problémem, jak v textovém souboru co nejjednodušeji vyjádřit animovaný 3D skeletální model, tedy například: zjednodušenou kostru člověka, část ruky a podobně. V rámci této práce jsme navrhli reprezentaci modelů ve formátu, který splňuje JSON konvence, dále byl implementován jednoduchý prohlížeč pro zobrazení modelů, který jsme napsali v Javě. Pro zobrazení 3D grafiky používáme Java3D knihovny. Skeletální model se skládá z jednotlivých kostí; ke každé kosti lze přiřadit geometrický tvar (hranol, válec, kužel...) a nastavit některé parametry (poloha, natočení, barva). Prohlížeč navíc poskytuje grafické rozhraní s časovou osou, ve kterém je možné upravovat animaci modelu.

Date: May 2013

Syst�m odhadov�n� orientace satelitu pro projekt CzechTechSat

Author: Straka Matej

Supervisor:

Abstract:

V rámci projektu CzechTechSat sa vyvíja miniatúrny satelit typu CubeSat. Pre tento projekt je potrebné, aby satelit bol schopný určovať a riadiť svoju orientáciu vo vesmíre. V tejto práci je navrhnutý systém pre určovanie orientácie satelitu, založený na fúzii dát rôznych senzorov, ako sú gyroskopy, troj-osí magnetometer a sun senzor. Prezentované sú tri metódy určovania, resp. odhadovania orientácie. Tieto metódy sú testované na simuláciách v prostredí MATLAB/Simulink. Jedna z týchto metód, rozšírený Kalmanov filter, je implementovaná na platformu satelitu.

Date: May 2013

Tester komunikace IO Link

Author: Lebedynskyj Serhij

Supervisor:

Abstract:

Tato práce se zabývá návrhem zařízení IO-Link Tester pro testování vlastností signálu IO-Link komunikace. Zařízení je realizováno pomocí FPGA čipu na platformě Altera. Účelem zařízení je monitorovat IO-Link komunikaci, kontrolovat dodržování charakteristik komunikace popsané ve specifikacích a v případě chyby diagnostikovat problém a následně odeslat příslušné chybové hlášení spolu se získanými daty.

Date: May 2013

The Acquisition and Representation of Spatial Knowledge in Project Replicator

Author: P?ni?ka Robert

Supervisor: Ing. Tom� Krajn�k Ph.D.

Abstract:

This thesis presents simultaneous localization and mapping algorithm for a small mobile robot. The designed solution enables to determine a mobile robot's and landmark positions using self-localization and camera based landmark detection. As landmarks, roundel patterns are used that are positioned statically on obstacles or borders of the used arena. One of the key features is the suppression of odometry error in long term use of robot. As hardware platform, modular robots were used from the Replicator and Symbrion project, both funded by the European Commission. Proposed method uses the extended Kalman filter for merging data from odometry and camera landmark detection for building landmark-based map.

Date: May 2013

Toolkit for Designing and Executing Simulation Experiments

Author: Jen�?ek Tom�

Supervisor:

Abstract:

Computer-based simulations are used extensively at present time. Despite the computational power of today’s computers, every simulation can be very expensive, so techniques for their efficient analysis such as design of experiments (DoE) are becoming more popular recently. The intention of the thesis is to expose all design of experiments approaches with their possible usage for computer-based simulation analysis and to exploit them in order to create a software solution that will take an advantage of them.

Date: May 2013

Topologick� mapy p?�znak? z obrazu

Author: Kopenec Ji?�

Supervisor: RNDr. Petr �t?p�n Ph.D.

Abstract:

Práce se zabývá problematikou tvorby topologických map obrazových příznaků, získaných ze snímků pořízených pomocí zkalibrované kamery chytrého mobilního telefonu. Je představena offline metoda konstrukce jednotlivých částí mapy s využitím dat zaznamenaných vnitřními senzory mobilního telefonu při pořizování jednotlivých snímků. Během této konstrukce probíhá zároveň i selekce významných obrazových příznaků, z kterých se výsledná topologická mapa skládá. Dále jsou prezentovány navrhované strategie, využívající výslednou topologickou mapu příznaků, pro účely lokalizace, a případné navazující navigace, ve zmapovaném prostředí.

Date: May 2013

Tvorba doprovodn� hudebn� linky za vyu�it� evolu?n�ch v�po?etn�ch metod

Author: Jalovec Karel

Supervisor:

Abstract:

V posledních letech se v oblasti strojového učení a skládání hudby objevilo velké množství zajímavých projektů a odborných článků. Z velké části se však jednalo o projekty generující pouze jednoduché, monofonní a krátké hudební úryvky (řádově několik taktů). Vzácněji se strojově komponovaly skladby nebo jejich úryvky tak, aby se žánrově podobaly databázi připravené člověkem (jednalo se především o jazz). Cílem práce je sestavit software, který generuje hudební doprovodné linky k již existujícím skladbám. Použití evolučních algoritmů umožňuje programu objevit zajímavé hudební postupy. Program tak může sloužit jako zdroj inspirace pro hudebníky.

Date: May 2013

Twitter`s local trends spread analysis

Author: �ourek Gustav

Supervisor:

Abstract:

The potential value of predicting trends in social media rises with its growing dominance in our lives. Whereas many works focus on anomaly or trend detection, there is still little knowledge on the evolution of trend dynamics. Inspired by the studies on infection diffusion through a social network, we propose an approach to predict trends spread within a local subnetwork of Twitter, exploiting the network structure information beyond the scope of previous works. We base the anomaly pattern representation on graph features, reflecting various local relational topology options in the context of trend presence. Utilizing machine learning algorithm, the information extracted is used for prediction of future trends behavior and evaluated over several demarcated targets. The contribution of our graph approach is then measured against a baseline model, utilizing the same learning strategy, yet considering the trends as time series, absent any knowledge on the network topology. Moreover several other approaches are tested for comparison. The results prove the network structure to play an important role in the trends spread dynamics, as the topology information extracted via graph features improves the accuracy of learner considerably, out of the reach of other methods tested. Further feature options and combinations can be considered for prospective improvements of the network related approach.

Date: May 2013

Using Equation Discovery for Panel Data of Import and Export of EU Countries

Author: H�j�?ek Josef

Supervisor:

Abstract:

This bachelor thesis describes the application of the Equation discovery on panel data. Specifically the dependencies of export on many different economical, geopolitical and social values, like the GDP or corruption level. The first part contains also the summary and comparison of the main methods of Equation discovery. The main goal of the thesis is the implementation of the LAGRAMGE method, its suitable modification and finding the context free grammar for derivation of the mentioned above dependencies.

Date: May 2013

Using of backaveraging in EEG signal analysis

Author: Zr?st Vladim�r

Supervisor:

Abstract:

This diploma thesis inquires into biological signal processing technique backaveraging and its application within EEG and EMG signals analysis. The technique is used in patients with neurological malfunctions manifested by short-lasting involuntary muscle jerks. With backaveraging it is possible to find potential relations between jerks and preceding EEG activity. After general introduction into matter of backaveraging and summary of practical usage with typical parameters, the thesis pursues signal analysis of patients suffering from involuntary muscle movement in facial area, where EMG activity is present in EEG signals in the form of EMG artifacts. The thesis presents several possible ways to detect EMG activity in EEG signals, and selected methods for detecting EMG onsets. The results and comparisons are obtained from analysis of real patient’s signals datasets.

Date: May 2013

Vyu�it� senzoru Kinect pro komer?n� prezentaci produkt?

Author: B�rtek Pavel

Supervisor:

Abstract:

Tato práce se zaměřuje na použití senzoru Kinect v praktické aplikaci interaktivní nabídky zboží. Snímá uživatele a umožňuje mu procházet nabídku položek. Jako implementační jazyk byl zvolen C# a je použito Kinect for Windows SDK. Není využit Skeleton Stream z SDK, detekce uživatele je prováděna vlastním algoritmem.

Date: May 2013

Vyu�it� znalost� experta p?i zpracov�n� EEG sign�l?

Author: Kahoun Jakub

Supervisor: Ing. V�clav Gerla Ph.D.

Abstract:

Cílem této bakalářská práce bylo ověření možnosti využití znalostí experta při zpracování dlouhodobých EEG záznamů. Automatické zpracování spánkových EEG záznamů je velice náročná a komplexní úloha. Původním výstupem programu měl být hypnogram, graf popisující spánek. Bohužel pravidla využívaná lékaři nebyla lehce aplikovatelná, a proto jsme úlohu zjednodušili na automatickou detekci svalových artefaktů v EEG záznamu. Nicméně navržená metodologie je použitelná pro různé typy dat, pokud jsou sestavena vhodná pravidla. Testování bylo prováděno nad laboratorními daty, která byla naměřena pro potřeby této úlohy.

Date: May 2013

Vz�jemn� vyu�it� MATLAB a Microsoft .NET Framework (C#)

Author: Malan�k Jakub

Supervisor: Ing. Petr Nov�k Ph.D.

Abstract:

Tato práce pojednává o možnostech vzájemného propojení výpočetního prostředí MATLAB s programovou platformou Microsoft .NET Framework (C#). Popisuje výhody a nevýhody jednotlivých způsobů vzájemné integrace MATLAB a .NET. V tomto případě je integrace uskutečněna pomocí Component Object Model (COM), jelikož implementace je poměrně přímočará a vlastnosti této varianty vyhovují. Pracuji s již existující databází nejen lékařských dat tzv. Univerzální úložiště (psanou v jazyce C#), do které bylo doplněno několik metod pro umožnění komunikace s prostředím MATLAB. Na několika praktických příkladech je demonstrován přínos propojení těchto dvou platforem.

Date: May 2013

World Representation of a Dual-Arm Robot Manipulating with Clothes

Author: �indler Jan

Supervisor: prof. Ing. V�clav Hlav�? CSc.

Abstract:

Tato diplomová práce přispívá k úulohám vnímaní a robotické manipulace s měkkými objekty, jako jsou textilie či kusy oblečení. Pro experimenty jsme používali ručník a tričko. Vyšli jsme z Millerova parametrizovaného modelu. Pro daný typ oblečení, např. tričko, jsme ručně z obrysu vytvořili skeletální model. Tento přístup se hodí pouze pro rozprostřené textilie. Model jsme implementovali. Millerův model jsme vylepšili tak, že se vyrovná i s malými shrnutími na textilii. Vylepšený model přesto nezvládá situace, kdy je textilie přeložená. Přínosem diplomového projektu je návrh rozšíření modelu, které textilii reprezentuje pomocí variety. Takto rozšířený model zvládá i přeložené textilie. Připravili jsme také rozhraní pro spolupráci modelu textilie a robotického zařízení. Rozhraní je navrženo tak, aby bylo možné robotické zařízení snadno zaměnit za jiné, případně ho doplnit novými senzory. This master thesis contributes to tasks aiming at perceiving soft objects as textiles or pieces of clothing and manipulating with them using robots. We used a towel and a T-shirt in our experiments. We started from Miller's (University of California, Berkeley) parameterized model, which represents the piece of clothing. It creates a skeletal model for a given class clothing manually, e.g. for a T-shirt. The approach is suited for spread piece of clothing only. We reimplemented this model based on the original code. We improved Miller's model. Our version copes with no so well spread piece of clothing. Nevertheless, the improved version does not cope with folded pieces of clothing. The next contribution of this diploma project is the proposal how to represent a piece of clothing using manifold. This extended model should cope with folded pieces of clothing. We did not implement this model, though. We prepared several software interfaces enabling coexistence between different representations of clothing and a particular robotic device. The interface is designed in such a way that one robotic device can be easily replace by another one or augmented by other sensors.

Date: May 2013

Zpracov�n� EEG z�znam? d?tsk�ch pacient? s v�vojovou dysf�zi�

Author: Kozic Zlatko

Supervisor:

Abstract:

Práce se zabývá zpracováním a parametrizací 19 svodových skalpových EEG dat dětských pacientů s vývojovou dysfázií. Na soubor dostupných dat byly aplikovány jedno a více kanálové analýzy s cílem kvantitativně stanovit míru dynamické aktivity jednotlivých kanálů. Pomocí známých poloh zájmových úseků dat byly poté kanály podrobeny analýze rozptylu, s cílem zjistit významnou odlišnost těchto úseků od zbytku signálu. Následně byly vybrány kanály s nejčastější odlišností napříč všemi pacienty. Tyto kanály byly nakonec porovnávány s hodnotami z traktografie, objemem a počtem vláken fasciculu arcuatu, a s hodnocením psychologů v podobě rozdělení do tří tříd podle závažnosti dysfázie.

Date: May 2013

Zpracov�n� obrazu mikro?adi?i pro mnohokan�lov� m??en� polohy

Author: Nov�k Tom�

Supervisor:

Abstract:

Tato práce se zabývá systémem synchronizovaných obrazových senzorů využívajících rozhraní Ethernet pro měření polohy. Jsou v ní navrženy metody pro rychlé a paměťově nenáročné určení polohy těžiště objektu v kontrastním obraze, je navržena metoda určení polohy v prostoru z měření polohy těžiště v obraze více kamerami a je navržen systém pro kalibraci polohy kamer usnadňující instalaci systému. Celý systém využívá mikrokontrolérů řady STM32F4 a obrazových senzorů MT9V034. Software pro mikrokontroléry je napsán v jazyce C, nadstavba a demonstrační grafické rozhraní je napsáno pro Matlab. Chování systému je demonstrováno na pokusech. Systém je schopen přesně určovat polohu kontrastního objektu v prostoru a provádět synchronní měření po liniích.

Date: May 2013

Adaptivn� model pir�ta v dom�n? n�mo?n� dopravy

Author: Hol� Radek

Supervisor:

Abstract:

Pirátské útoky na obchodní lodě jsou stále aktuálním problémem, který zásadně negativně postihuje lodní dopravu. Při snaze tuto hrozbu minimalizovat vzniká řada návrhů bezpečnostních opatření. Je však nemyslitelné tato opatření testovat v reálném provozu. Nabízí se proto využití počítačových simulací. To znamená, že je třeba získat věrohodný model skutečné situace. Problémem však může být nedostatek expertních znalostí, a to zejména při snaze simulovat chování námořních pirátů. Jednou z možností, jak vytvořit model chování nějaké entity, je použití algoritmů strojového učení. Učení s posilováním zlepšuje odezvu modelu na základě odměn získaných metodou pokus–omyl. Tento princip imituje učení lidí, a je tedy použitelný i pro piráty. Cílem této práce bylo navržení takového modelu piráta, který se učí lokalizovat místa, v nichž dostává odměnu (za útok na dopravní loď), a vyhýbat se místům, kde dostává trest (za polapení hlídkou). Následně byla provedena jeho integrace do simulační platformy AgentC a evaluace na sadě testovacích scénářů. Z experimentů vyplynulo, že tento model je schopen dosáhnout požadované úspěšnosti a může tedy být použit v situacích, kdy nejsou k dispozici data potřebná pro návrh pravidly řízeného agenta.

Date: Jan 2013

Agent-based Model of Travel Demand

Author: Cuch� Marek

Supervisor:

Abstract:

Main target of this thesis is to find out available travel demand related data and then design travel demand model based on these data which will be highly dependent on these input data and on the transport network. The implementation of this model is designed for integration to AgentPolis simulation platform. The model is based on generation of population of persons with specific attributes from which is created daily activity schedule from predefined patterns. From these activities the concrete travels are generated during the simulation. The ability of the model to react on modification of input data or transport network is tested on several scenarios. During the evaluation of these scenarios was even detected a lack of AgentPolis in the simulation of big sample of population.

Date: Jan 2013

Anal�za v�voje vn�m�n� kvality p?enosu hlasu vzorku ?esk� populace v letech 2008 - 2012

Author: Ve?e? Michael Pascal

Supervisor:

Abstract:

Náplní této diplomové práce je testování subjektivního vnímání kvality přenosu hlasu a akceptovatelnosti služby. Diplomová práce navazuje na předchozí testy z let 2008 a 2010. Oproti těmto předchozím testům zvyšuje výběrový soubor testované populace a jeho reprezentativnost a klade důraz na statistickou významnost zpracovaných dat. Teoretická část diplomové práce se skládá z popisu procesu digitalizace řeči, přenosu řečového signálu v sítích a popisuje funkční princip a technické vlastnosti použitých kodérů. V další části popisuje metody subjektivního testování a postup testování, které jsem provedl. V diplomové práci následně analyzuji získaná data. Výstupem je porovnání dosažených výsledků s výsledky odborných měření kvality hlasu a akceptovatelnosti služby provedených v letech 2008 a 2010, se snahou najít trend vývoje.

Date: Jan 2013

Aplikace analytick�ho syst�mu DeepSee v NIS Zlatokop

Author: Bla�ek Adam

Supervisor:

Abstract:

Práce se zabývá integrací technologie Business Intelligence (BI) do nemocničního infromačního systému (NIS) Zlatokop provozovaného v Institutu klinické a experimentální medicíny (IKEM) v Praze. NIS Zlatokop je postaven na databázi Caché firmy InterSystems, proto byla vybrána i BI DeepSee InterSystems. Integrací se má docílit nahrazení systému PATS, který je nyní v IKEM využíván pro analýzu medicínských dat. Zdvojení systémů s sebou přináší značné potíže. Implementaci DeepSee předcházela aktualizace datové třídy reprezentující nemocniční oddělení, kam se dále pilotní model DeepSee zaváděl. Bylo nutné přenást data z databázového modelu hierarchického (PATS) do modelu objektově-relačního (Zlatokop). Tyto typy databázových modelů a technologie BI jsou v práci blíže popsány.

Date: Jan 2013

Automated Planar Rectification from Repeated Patterns

Author: Pritts James Brandon

Supervisor:

Abstract:

Repetitive patterns typically arise from man-made objects and are ubiquitous in image collections. Because of their highly repetitive structure, imaged patterns violate statistical assumptions typically made in scene understanding algorithms, often negatively impacting algorithm efficacy. Conversely, repetitive patterns could be detected and modeled so that their distinctive structures are leveraged to uniquely characterize the scenes in which they are present. With that goal in mind, this thesis presents a novel method for the automated detection and sparse 3-D reconstruction of imaged coplanar repetitive patterns. The proposed method applies to a very general class of patterns that encompasses nearly all man-made patterns. Particular contributions include a new set of geometric constraints to eliminate the geometric ambiguity between the imaged and scene pattern, a method to reconstruct the pattern's motif, and a robust framework that successfully detects and reconstructs patterns in the presence of clutter and imaged from lens distorted cameras.

Date: Jan 2013

Charakterizace ?o?ek s prom?nn�mi parametry s aplikac� v zobrazovac�ch syst�mech

Author: Kizekov� Ter�zia

Supervisor: doc. Ing. Lenka Lhotsk� CSc.

Abstract:

Táto práca pojednáva o aktívnych optických prvkoch s premennými geometrickými a fyzikálnymi parametrami. Oboznamuje čitateľa so základnými princípmi fungovania takýchto prvkov, pri čom sa zameriava najmä na šošovky s premennou ohniskovou vzdialenosťou. Práca opisuje experimenálnu charakterizáciu parametrov dvoch typov komerčne vyrábaných aktívnych šošoviek. Na ukladanie nameraných dat a vyhodnocovanie kvality obrazu bol vypracovaný program v Matlabe. Ďalej sa práca zaoberá začlenením šošovky s plynule premennou ohniskovou vzdialenosťou do mikroskopu.

Date: Jan 2013

Deep Relational Learning with Predicate Invention

Author: Aschenbrenner Vojt?ch

Supervisor: Ing. Ond?ej Ku�elka

Abstract:

This thesis deals with a design of novel classification model from the field of relational machine learning, which uses a structure inspired by artificial neural networks for representation of logic program. The logic program syntax is a subset of Datalog but extended with disjunctions with weight coefficients. The weights are used for learning the model with modified backpropagation method known from artificial neural networks. Then the work presents experimental implementation of the proposed model and validates its accuracy. The accuracy is close to the best algorithms from the literature. Moreover, the presented system can be further extended in various directions. So far, it implements disjunction weights learning but not structure learning, which could potentially boost its performance significantly. This remains a challenge for future work.

Date: Jan 2013

Entropy-Like Estimation Technique in Mobile Robot Localization

Author: Mudrov� Lenka

Supervisor: doc. Ing. Jan Faigl Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis deals with a problem of the mobile robot localization in an unknown outdoor environment. The studied localization problem is based on processing observations of the robot surroundings sensed by its exteroceptors providing a set of measurements called scan. Such a scan contains a percepted features of the environment that are used in a scan-to-scan localization method. The method provides an estimation of the robot pose transformation describing the robot motion (from which the global robot pose is determined) and the precision of the estimation is influenced by a noise and outliers in the input datasets (scans). In this thesis, a new estimation technique called Least Entropy-Like (LEL) to find parameters of the transformation is studied in the context of the mobile robot localization problem. This technique has been designed to be robust to a dataset corrupted by a significant amount of outliers, and therefore, it is a promising technique to solve the localization problem. The main goal of the thesis is to evaluate and verify the performance of LEL in a serie of experiments and realistic scenarios of mobile robot localization to provide a realistic expectation of the performance in a real deployment of the method. The considered robot localization system is based on a stereoscopic camera system and extraction of features from the image using the Speeded-Up Robust Feature (SURF) detection and estimation of the feature’s depth from the disparity between the left and right images and known parameters of the cameras. In addition to evaluation of the estimation technique for outliers, the technique is evaluated also according to the quality of found correspondences between features in two consecutive scans. Moreover, a new data association method is proposed to extract only strong feature correspondences, which positively impact the performance of the LEL technique. Besides, an overview of localization techniques and their comparison is presented. Finally, the properties and discovered findings are presented in the conclusion.

Date: Jan 2013

Exploration algorithms in a polygonal domain

Author: Juchelka Tom�

Supervisor: RNDr. Miroslav Kulich Ph.D.

Abstract:

This work is focused on the exploration of an unknown environment by a team of mobile robots. Each robot in the team discovers its neighbourhood by gathering sensory information from the environment and contributes to a global map. Typical applications are military assignments, environment cleaning, searching for victims, and generally locations dangerous for people.The goal is to explore the environment as soon as possible, thus minimize the exploration time. The common representation of the environment is an occupancy grid while a polygonal representation is used in this thesis. This approach has many advantages but it brings some problems, and requires special handling. The exploration process depends on the exploration strategy. The main goal of this thesis is to implement the general exploration framework in ROS based on polygonal representation of the environment together with some existing exploration strategies. Finally, the results achieved with the framework are presented and discussed.

Date: Jan 2013

Finding and Recognizing Texts on the TV Screen

Author: Tseveenbayar Altaibayar

Supervisor: prof. Ing. Ji?� Matas Dr.

Abstract:

This work resolves one of the issues, which cannot be fully accomplished by blind people. Some TV shows cannot be completely understood by blind people, because much relevant information is in written form in the information bar (mostly at the bottom or at the top of the screen). In the case of sports programs, until the commentator says “it is the 18th minute of the match” or “it is 6:0 for New Jersey”, a blind person will not aware of the situation. Two different algorithms for TV screen detection, heuristic function for deciding which part of the screen is relevant and two OCR (Optical character recognition) methods are described in this work. Because text on TV does not frequently change, and can be in moving by translation, the intelligent text accumulation method with auto correction is also described and implemented in this work. Success of algorithms has been measured on 11 videos, with a sum of 20 minutes with over 1500 annotated words. For the purpose of this work, discussions were made with Tereza (Centre for Support of Visual Impaired Students at Universities, Department of Mathematics FNSPE CTU in Prague) and this work is just one of the many ways technology can help them. This work is divided into following major sections. „Background Overview“ where basic algorithms and datastructures used in this work are described. The section „Theory and Implementation“ describes the implementation details about how algorithms and datastructures are used. The final chapter „Experiments and Results“ contains results of the algorithm tests.

Date: Jan 2013

Hodnocen� kvalit ve?ejn� dopravy

Author: Fr�nek Jan

Supervisor:

Abstract:

Práce popisuje internetovou aplikaci postavenou na platformě Ushahidi, která je zaměřená na hodnocení kvalit zastávek a linek ve veřejné dopravě. Nejprve se věnuje rešerši podobných aplikací týkajicí se dopravy. Poté jsou rozebrány funkční požadavky na aplikaci, architektura a datový model aplikace. Další část práce popisuje implementaci aplikace a naimportovování zastávek a linek italského města Turín. Poslední část se věnuje testování.

Date: Jan 2013

Many-valued coalgebraic logic

Author: Dost�l Mat?j

Supervisor:

Abstract:

Coalgebraic Moss' logic is useful for description of behaviour of various reactive systems modeled by coalgebras, for example deterministic automata or Kripke frames. In this thesis we introduce the notion of many-valued relation lifting and with its help we define many-valued coalgebraic logic as a generalisation of the standard Moss' logic. We show results concerning its expresiveness.

Date: Jan 2013

mRNA and miRNA Data Integration for Accurate Molecular Classification

Author: Zah�lka Jan

Supervisor: doc. Ing. Ji?� Kl�ma Ph.D.

Abstract:

Classification of mRNA expression data in order to determine the presence of a severe disease is an active topic of bioinformatic research. In recent years, the newly-discovered microRNAs, a group of compounds inhibiting mRNAs, have been gaining prominence in these tasks. The thesis explores the current trends in integration of mRNA and microRNA data and the effect of integration on the quality of class prediction. The thesis also proposes two new integration methods which use microRNA-mRNA target prediction databases as prior knowledge — one based on dimensionality reduction using singular value decomposition, one based on subtracting a proportion of microRNA expression levels from the expression levels of the related inhibited mRNAs. The existing and newly proposed integration methods are experimentally evaluated on myelodysplastic syndrome data. The experiments show that the models trained on datasets integrated using the new methods outperform both the models trained on datasets integrated trivially and the models trained on non-integrated datasets.

Date: Jan 2013

N�vrh a implementace klinick�ho syst�mu pro sb?r a zpracov�n� l�ka?sk�ch dat

Author: Zavadilov� Pavla

Supervisor: doc. Ing. Lenka Lhotsk� CSc.

Abstract:

Tématem mé práce je návrh a implementace klinického systému pro sběr a zpracování lékařských dat. Zadání jsem se rozhodla řešit formou webové aplikace, což zaručí její snadnou dostupnost všem potenciálním uživatelům. Datový model a aplikační logika jsou psány v jazyce java, webové stránky, které slouží jako uživatelské rozhraní této aplikace jsou psány v HTML kódu. Ukládaná data jsou spravována relačním databázovým systémem PostgreSQL a lze k nim přistupovat, krom uživatelského rozhraní, pomocí platformy pgAdmin. Celá aplikace je pak spouštěna na Jboss aplikačním serveru vezre 5.1. Samotná aplikace pro sběr a zpracování lékařských dat spolu se všemi komponenty nutnými k její instalaci je k dispozici v elektronické podobě této práce. Následující dokument obsahuje stručné seznámení s lékařskou problematikou, jež byla motivací ke vzniku aplikace, krátký popis technického provedení a jednotlivých použitých softwarových komponent, návod na instalaci všeho potřebného ke spuštění aplikace a samozřejmě podrobný návod na její ovládání.

Date: Jan 2013

Network Anomaly Detection by Means of Spectral Analysis

Author: Bor�ros Peter

Supervisor:

Abstract:

In the present work we study an statistical analysis of frequency spectrum as an anomaly detection technique. Our goal is to develop method that will able to detect malicious behavior in computer network. We are focused on detection of tunneled connections over HTTP protocol in order to circumvent restrictions by malicious agents.

Date: Jan 2013

Network of Nonlinear Oscillators as a Model of Music Perception in Human Listeners

Author: Hadrava Michal

Supervisor:

Abstract:

While they strive to free themselves from musical conventions, many contemporary composers still regard music as a ’language’. However, can innovation be reconciled with communication? Music seems to convey emotions largely through choreographing listener expectancies. The well-known strong expectancy of leading tone resolving to tonic (the ’attraction’ of the former to the latter) can be simulated computationally with a gradient-frequency-neural- network-based artificial neural network (GFNN-ANN). Moreover, GFNN-ANNs seem to have the potential to simulate attractions pertaining to any musical sound, thus providing composer with a code for communicating emotions through novel sounds. Consequently, I have implemented a GFNN-ANN, tuned its parameters manually, and tested experimentally how well it fulfills the potential. Although the results were not particularly satisfactory, GFNN-ANNs are, in my opinion, worth exploring further. However, a faster implementation will be needed.

Date: Jan 2013

Porovn�n� telekomunika?n�ch firem operuj�c�ch na trhu v ?R

Author: Sanigov� Ramona

Supervisor:

Abstract:

Cílem této bakalářské práce bylo seznámit se a zanalyzovat situaci na telekomunikačním trhu v České republice, díky získaným informacím porovnat stávající operátory a implementovat nabyté znalosti do návrhu obecného expertního systému. První dvě kapitoly bakalářské práce obsahují informace o funkci Českého telekomunikačního úřadu, historii telekomunikačních firem na českém trhu a poté následuje porovnání a analýza všech tří dominujících operátorů. Poslední kapitola je věnována umělé inteligenci v telekomunikacích, která se objevuje např. v populárním Smartphonu. Nakonec jsou vysvětleny expertní systémy a vypracován obecný návrh systému pomocí Bayesovských sítí, který se zabývá aktuálním vstupem nového operátora na trh.

Date: Jan 2013

Porovn�v�n� metod prohled�v�n� s pro?ez�v�n�m u extenzivn�ch her se simult�nn�mi tahy

Author: V�tek Roman

Supervisor:

Abstract:

Tato práce poskytuje popis a porovnání několika algoritmů a jejich variant, které mají za úkol nějakým způsobem urychlit výpočet. Toho dosahují zkrácením výpočtu o procházení některých stavů, které uznají jako zbytečné navštěvovat a prohledávat. Jsou zde představeny celkem tři algoritmy. Prvním z nich je Minimax, který je jeden ze základních algoritmů teorie her. Způsob prořezávání v tomto algoritmu je založen na neprocházení uzlů, které je v rámci výpočtu již zbytečné navštěvovat. Ty pozná podle dříve získaných hodnot. Druhým a jediným stochastickým algoritmem v této práci je Monte-Carlo Tree Search. Jeho prořezávání je také stochastické a vyřazuje uzly, které vypadají nevýhodně. Posledním a nejdůležitějším algoritmem této práce je Lineární program, který počítá smíšené strategie v Nashově ekvilibriu. Rozšíření tohoto algoritmu je založeno na postupném skládání lineárního programu a postupného přidávání jednotlivých akcí obou hráčů. Takto může skončit výpočet dříve než přidáme všechny akce. Tento algoritmus se jmenuje Double oracle a v této práci je představeno ještě jedno možné rozšíření. To je založené na úpravě algoritmu, který vybírá akce přidávané do výpočtu a je postaveno na odhadování výsledku pomocí algoritmu Minimax. V této práci lze najít porovnání výkonu při hře mezi sebou a porovnání potřebných zdrojů.

Date: Jan 2013

Robust Sample Consensus

Author: Lebeda Karel

Supervisor: prof. Ing. Ji?� Matas Dr.

Abstract:

In this thesis, the problem of robust estimation of a multiple view geometry in the computer vision is studied. The main focus is put on random sampling techniques for an estimation of two-view geometries, in particular homography and epipolar geometry, in a presence of outliers. After a thorough analysis of LO-RANSAC, several improvements are proposed to make it more robust to the selection of the inlier/outlier error threshold and to the number of points. A new estimator, faster, more accurate and more robust that the state-of-the-art is the result. The improvements were implemented in the framework of CMP WBS-Demo and extensively tuned and experimentally tested on diverse data, using a newly created testing framework. The LO-RANSAC implementation for homography and epipolar geometry estimation has been separated from the rest of WBS-Demo and is now publicly available. The datasets were made available as well, including new manually annotated ground truth point correspondences.

Date: Jan 2013

Simul�tor vesm�rn� lodi a jej� ?�zen� pomoc� genetick�ho programov�n�

Author: Hru�ka Franti�ek

Supervisor:

Abstract:

Tato práce si bere za cíl vytvořit trojrozměrnou simulaci vesmírného prostředí inspirovaného hrou Spacewar! a v tomto prostředí provést experimenty s genetickým programováním. Cílem práce je navrhnout vhodné genetické operátory, terminální a funkční uzly, způsob interpretace výsledků programů vyvinutých genetickým programováním a navrhnout experimenty vhodné pro simulaci, které naučí loď ovládat svou rychlost a rotace při pohybu ve dvou rozměrném prostředí, vyhýbat se překážkám a naučit se střílet na terč. Nakonec jsou navrženy další možné postupy řešení dané problematiky a možná rozšíření projektu do budoucna.

Date: Jan 2013

Tutorial for compensatory aids

Author: Konop�? Martin

Supervisor:

Abstract:

Compensatory aids serve handicapped persons to improve their quality of life. System I4Control® for controlling cursor using eye movements is a kind of compensatory aid. However, a problem appears at the very beginning when clients are taught how to use the aid properly. This dissertation includes a teaching tutorial, which consists of games implemented in the programming language of C#: PicFinder, PicCreator and Gardener. This tutorial is a convenient help while teaching clients how to use the compensatory aid I4Control®. Alongside this an interface has been implemented for administrators to make them be able to adjust games to their needs or the needs of customers. What is more, this system allows administrators to monitor clients’ improvements and compare their results. The games are accessible directly in the menu of the system I4Control® application and they are user-friendly for clients. The games have been tested using the unit’s tests, integration tests and acceptance tests on a group of volunteers. This dissertation also includes a design and an implementation of a software interface for using a computer with the assistance of an accelerometer fixed to a finger.

Date: Jan 2013

Ultra slab� emise foton? z biologick�ch vzork?: teplotn� z�vislost a biologick� funkce

Author: ?ervinkov� Kate?ina

Supervisor:

Abstract:

V živých organismech jsou metabolické procesy doprovázeny spontánní emisí fotonů. Teoretická část práce se věnuje mechanismům vzniku tohoto fenoménu a také uvádí jeho možné funkce v organismech. Experimentální část práce se zaměřuje na závislost šumu fotonásobiče na teplotě. Dále se zaměřuje na emisi fotonů z technického, chemického a biologického vzorku. Nakonec je uveden experiment s optickou interakcí dvou chemicky oddělených tkáňových kultur.

Date: Jan 2013

Vytvo?en� kooperuj�c�ho t�mu duch? do hry Ms. Pac-Man

Author: Lenger Adam

Supervisor:

Abstract:

Cílem této práce je aplikovat Monte Carlo Tree Search na hru Ms. Pac-Man reprezentovanou extenzivní formou hry. Účelem extenzivní formy hry je formulovat hru se sekvenčním pořadím tahů. Prvním cílem této práce je zjistit jak tato reprezentace bude ovlivňovat hru se simultánními tahy a zda nezhorší výsledky. Druhým cílem je objevit, zda je vhodnější implicitní či explicitní kooperace. Formou experimentů se vyzkouší jaké jsou podávány výsledky.

Date: Jan 2013

Vyu�it� termografie p?i screeningu n�dorov�ho onemocn?n� prsu

Author: Van?ov� Jana

Supervisor:

Abstract:

Cílem této diplomové práce je prozkoumání možností využití IČT kamery při diagnóze karcinomu prsu. Vyhodnocení bylo provedeno porovnáním termogramů naměřených na zdravých jedincích a pacientech s nádorovým onemocněním prsu. Hodnocení proběhlo na dvou pacientech s karcinomem prsu a třech pacientech po chirurgické léčbě karcinomu prsu. Měření nepotvrdilo, že karcinom prsu lze pomocí termografie spolehlivě prokázat. Dále byl proměřen vliv fáze menstruačního cyklu na změřené tepelné vyzařování prsní tkáně. Toto měření bylo provedeno porovnáním termogramů pořízených v průběhu celého menstruačního cyklu. Výsledky měření ukázaly, že menstruační cyklus nemá na průměrnou teplotu prokazatelný vliv. Byla proměřena také závislost průměrné teploty prsní tkáně v závislosti na věku měřeného subjektu a na velikosti prsu. Jak se ukázalo, průměrná teplota prsní tkáně na věku nezávisí. Při měření závislosti průměrné teploty na velikosti prsu nebyla prokázána pozitivní ani negativní korelace. Nicméně u menších velikostí je celá plocha prsu prokrvená zatímco u větších prsů je naopak vidět větší množství chladnější žlázy, a proto by mohlo dojít k přehlédnutí hlubšího teplejšího místa. Součástí práce bylo seznámení se s principy bezdotykového měření teploty pomocí IČT kamery, navržení vhodných podmínek a uspořádání pracoviště pro měření teploty těla, ověření potřeby aklimatizace osob na daném pracovišti a stanovení emisivity lidské pokožky. V rámci analýzy měření byly identifikovány nejčastějších zdroje chyb při měření teploty a následně navrženy postupy k minimalizaci či dokonce eliminaci těchto chyb. Výsledky analýzy a navržené postupy jsou postaveny na základě provedených experimentů

Date: Jan 2013

Navigace pacient? s Alzheimerovou nemoc� pomoc� chytr�ho telefonu

Author: Hej? Ale�

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

Tématem práce je vytvořit aplikaci pro mobilní telefony s operačním systémem Android, která by společně s vyvíjeným webovým rozhraním dokázala zvýšit bezpečnost osob trpících Alzheimerovou chorobou, nebo jiným druhem neurodegenerativních onemocnění. Jedná se především o rychlou a včasnou lokalizaci pacienta v případě jeho ztráty, což může zmírnit jak psychické, tak fyzické následky, včetně ohrožení na životě. Výsledky testování aplikace i webového portálu dokazují, že celý systém je funkční a připraven k širšímu použití v praxi.

Date: Aug 2012

Tracking and 3D Reconstruction of Vehicles in Cross-Traffic Video-sequences

Author: Svoboda Radek

Supervisor: Ing. Martin Matou�ek Ph.D.

Abstract:

In this work we deal with the problem of 3D reconstruction of a moving object seen by a moving camera. We illustrate reasons of difficulty of the task in the car traffic, which is caused not just by the geometry of the scenario, and we propose methods to solve it. We implement these methods in mathematical software and evaluate the proposed approaches using simulation results. The outputs of methods are fused to improve the results. Finally, we show experimental results based on video-sequences of scenes similar to the real cross-traffic. The task solved is based on the specific needs of automotive industry, as a part of the research project of collision mitigation in cross-traffic scenarios.

Date: Aug 2012

Adjustment of Metaheuristic Parameter

Author: Rahmadi Ridho

Supervisor:

Abstract:

In the industrial world, critical success factors such as efficiency play an important role in reaching optimality. Technically, most of the time a company will be faced with the issue of problem dimension with respect to the constraints e.g. time and capacity. Therefore, reaching the efficiency aspect leads to the best achievement. However, the efficiency is not a trivial task since there are many real-world optimization problems which are difficult to be solved due to their high complexity. For example is combinatorial optimization where the search space possibly leads to exponential growth. We can employ exact mathematic to solve this, but then the main issue here is that it tends to unrealistic computation time. We need a method that can adjust to such this problem in the reasonable time. Thus, heuristics come as a new way dealing in the problem with considerable tradeoff regarding the achieved solution and the spent computation time. Further, the transition from heuristic to metaheuristic has come the important one. Generally, metaheuristic provide the generic strategies (abstraction) for solving arbitrary problems instead of some specific problems as heuristic deal with. Then this leads us to the question: How to choose the best parameter settings of metaheuritics strategy? The solution is to have the knowledge base who can suggest the company to decide the parameter settings of metaheuristic strategy. Technically, there are three main steps in this thesis. The first is to do the experiments of solving three benchmark problems with total 11 problem instances. There are 6 algorithms that are being employed. From the first step, the best algorithm including its parameter setting for the given problem can be analyzed. After that, the second step is to store the results of the experiments to the optimization knowledge base. The third step, which is the main objective of this thesis, is to perform fitness landscape analysis (FLA), and then characteristically cluster the benchmark problems and algorithms based on the features from FLA. The clusters will be confirmed and analyzed by the results of the experiments. So that one of the expectations is, in the future, the newly-found problems can be assigned to certain cluster which has a highly recommended parameter setting.

Date: Jul 2012

Distributed topology control in MANETs

Author: Meiser Tomas, Bc.

Supervisor:

Abstract:

Aim of this work is to investigate available distributed topology control algorithms in mobile ad hoc networks (MANETs), with respect to their deployment on real hardware platform. Designed system for topology control should be implemented as plug-in module for projects, which utilize multi-agent simulation software Aglobe and in the same time as a part of mixed simulations. In these simulations, where the part of system is deployed on real hardware, topology control module will be deployed on Xbee communication platform as part of communication stack. Topology control methods implemented in this work should improve the properties of communication platform, which is used in several ongoing research projects at our department. All the results and system parts will be tested in mixed simulation to prove their correctness and suitability for future use in domains with unmanned aerial vehicles.

Date: Jul 2012

N�vrh ?�d�c� architektury bezpilotn�ho vrtuln�ku LinkQuad

Author: Zaja?�k Michal

Supervisor:

Abstract:

Cílem této práce je návrh řídící architektury pro bezpilotní čtyřrotorový vrtulník LinkQuad s ohledem na možnost jeho využití při verifikaci vlastností algoritmů pro plánování taktických misí postavených nad systémem AgentFly. Tento systém vyvíjený v Centru Agentních Technologií, FEL, ČVUT v Praze umožňuje simulaci a řízení týmů bezpilotních prostředků a to jak virtuálních, tak i reálných. LinkQuad je uzavřená platforma vybavená pokročilým autopilotem a přídavnými palubními počítači vyvíjená firmou UAS Technologies Švédsko. Z uživatelského hlediska však poskytuje jen základní letové funkce a pro její integraci do stávajícího systému bylo nutné navrhnout a implementovat architekturu, která by umožnila interakci s autopilotem LinkBoard, autonomní plánování letových trajektorií, interakci s uživatelem a komunikaci s ostatními entitami v systému. Navržené moduly byly implementovány v programovacím jazyku Java a běží na přídavném palubním počítači Gumstix a pozemním řídícím pracovišti. Vlastnosti a funkcionalita navržené architektury byly ověřeny sadou letových testů.

Date: Jul 2012

Optimalizace ?�sti sv�?ec� linky karos�ri� auta YETI pomoc� digit�ln� simulace v 3D syst�mu Process Simulate

Author: Synek Martin

Supervisor:

Abstract:

Tato práce se věnuje simulaci a návrhu optimalizace robotické svářecí linky. Konkrétně se jedná o linku vyrábějící přední část podlahy automobilu Škoda Yeti umístěnou v závodu Kvasiny společnosti Škoda auto a.s. Pro řešení simulační a optimalizační úlohy je využito nástrojů Digitální továrny Tecnomatix společnosti Siemens PLM Software, jedná se především o simulační software s názvem Process Simulate. Návrh optimalizace zadané linky je proveden s ohledem na co nejkratší takt, tedy na minimalizaci potřebného času pro vykonání dílčích operací a tím zvýšení výrobní kapacity dané linky. Optimalizace je následně ověřena simulací a výsledky jsou porovnány s modelem reálné výrobní linky.

Date: Jul 2012

Evolutionary Algorithm for the Longest Common Subsequence Problem

Author: Pytelov� Tereza

Supervisor: Ing. Ji?� Kubal�k Ph.D.

Abstract:

The Longest Common Subsequence Problem is an interesting task in computer science which has many applications namely in data compression or in molecular biology. Used to find similarities through input sequences it can be solved to optimality by means of dynamic programming for two input sequences. However for number of input sequences greater than two it becomes NP hard and dynamic programming is not very efficient as it requires too much time and space. In order to find an approximate solution in reasonable time many algorithms were proposed such as beam search, ant colony optimalization or simmulated annealing. Genetic algorithms represent another metaheuristic suitable for solving discrete optimalizing problems with large search space. Aim of this work is to take an advantages of an iterative optimization algorithm called the Prototype Optimization with Evolved Improvement Steps (POEMS) applying it to the LCSP. It has been shown that POEMS as an iterative algorithm based on genetic algorithm can obtain very good results that is attributed to its ability to search larger neighbourhood than traditional iterative local search algorithm. Nevertheless performance of both proposed algorithms was not as good as was expected. Possible reasons for such underachievement are discussed at the end of this work.

Date: Jun 2012

3D zobrazen� byt? / budov pro navigaci a simulaci jejich ovl�d�n�

Author: Pla?ek Martin

Supervisor: Ing. Petr Nov�k Ph.D.

Abstract:

Tato práce se zabývá návrhem a implementací programové komponenty, která bude vytvářet snadno konfigurovatelný a dostatečně interaktivní trojrozměrný model od běžného bytu až po vícepodlažní budovu. Tento model bude sloužit především pro lokalizaci osob pohybujících se v bytu / budově a dále také pro ovládání některých objektů, které se v budově nacházejí. Model komponenta vytváří ze snadno editovatelných bitmapových obrázků, ve kterých jsou v podobě mapy definovány objekty, ze kterých se skládají jednotlivá patra budovy. Jména a další vlastnosti, které nelze graficky (v podobě obrázku) snadno vyjádřit, jsou do komponenty načítány z textového souboru.

Date: May 2012

Agent-based Model of Parcel Logistics

Author: Star� Ji?�

Supervisor:

Abstract:

The purpose of this work is to leverage the agent-based modeling onto the process of parcel delivery. First, some related works are shown, while also describing the benefits of agent-based modeling. A groundwork for the the task is laid, when it is defined formally as a constraint optimization problem. An allocation algorithm based on the definition is formed. The model of the problem is built and described. The implementation is constructed over an event-based agent simulation platform for the urban environment, AgentPolis. Inside, the vehicles move on a graph representation of the streets. Using the A* planner and with the estimated distance as a cost, they compete for the deliveries. Later, on the city of Prague, several allocation strategies are attempted, while an insight into the interactions between agents is gained and the results discussed. Two variants of the allocation algorithm were measured, each performing better under different conditions and metrics.

Date: May 2012

Agentn� model p?epravn� kontroly ve ve?ejn� doprav?

Author: S�lus Jan

Supervisor:

Abstract:

Tato diplomová práce je zaměřena na použití netradiční simulační techniky, kterou je agentní modelování. Navazuje na vývoj softwarových prostředků pro simulaci dopravních systémů AgentPolis a dále rozšiřuje modul FareEvasion, který simuluje systém veřejné dopravy. Je zde vyhodnocena sada ilustračních simulací prováděných na veřejné dopravní síti Los Angeles. Testy jsou nejprve zaměřeny na jednu linku a následně sledují dynamiku v celé síti, ověřují adaptaci pasažéra na probíhající kontroly. V práci je navržen plánovací algoritmus využívající cenovou funkci a zkušenosti cestujícího k hledání výhodné cesty prostředky veřejné dopravy, včetně zohlednění faktorů ovlivňujících jejich rozhodnutí. Implementuje model cestujícího jako adaptivního agenta interagujícího s prostředím, což je využitelné pro eliminování úniku zisků dopravních společností.

Date: May 2012

Anal�za epileptick�ch EEG sign�l?

Author: Kaiser Tom�

Supervisor: Ing. V�clav Gerla Ph.D.

Abstract:

Tato práce si klade za cíl sestavení vhodné sady příznaků, které umožní matematický popis epileptického EEG signálu. Při řešení byly použity již navržené algoritmy pro segmentaci signálu, výpočet a selekci příznaků, klasifikaci a metody provádějící shlukovou analýzu v programech Matlab a Weka. Nejprve je rozvedena problematika záznamu EEG a typických epileptických projevů, na základě kterých byly navrhovány nové příznaky. Tyto příznaky byly nejprve ověřeny na neklinickém ohodnoceném záznamu. Při provedení selekce byla nalezena sada 30 příznaků, která byla otestována na epileptických datech. Následně byla provedena vizualizace výsledků shlukové analýzy.

Date: May 2012

Aplikace neuronov�ch s�t� pro predikci ?asu dosa�en� v�zna?n�ch bod? v trajektorii letadel

Author: Hro��o Peter

Supervisor:

Abstract:

The subject of this this paper is the prediction of future position of the aircraft based on radar data. The thesis consists of theoretical and practical part. A method used for the prediction, i.e. method of machine learning – probabilistic neural network based on Parzen estimate, is explained in the theoretical part. In the practical part a predictor is implemented, which is able to determine the time of landing in Prague and the time to approach significant points of the Czech Republic. The implementation and the preparation of the data is documented. The functionality of the program is verified at the end. It is shown which data are needed for the prediction and that the chosen method is suitable for this application.

Date: May 2012

Automatic Deployment to PaaS Cloud

Author: Michali?ka Petr

Supervisor: Ing. Jan �ediv� CSc.

Abstract:

This thesis analyzes and evaluates the potential of current PaaS (Platform as a Service) cloud solutions for the migration and automatic deployment of popular open source web applications like WordPress or Drupal into cloud environment. With the use of suitable PaaS clouds the automatic deployment SaaS (Software as a Service) web application called UpCF was developed. The UpCF enables simple deployment of several popular applications into cloud environment for the user without any programming skills. The thesis summarizes the main migration problems of typical web application and suggests their solution in order to future integration with PaaS clouds and developed SaaS application.

Date: May 2012

Autonomous Collision Avoidance on Crossroads

Author: Jel�nek Ond?ej

Supervisor:

Abstract:

Multi-agent system approach was successfully used to simulate and control air-traffic of autonomous pilotless airplanes during the project AgentFly. Iterative peer-to-peer collision algorithm (IPPCA) was developed specially for conflict resolution of airplanes. The domain of autonomous vehicles crossing an uncontrolled intersection is quite similar to autonomous airplanes and can be modelled and controlled using multi-agent system approach too. In this thesis, I will modify and implemented the IPPCA algorithm to work with autonomous vehicles at the intersection. Further in this thesis, another collision avoidance (CA) method is described and studied too. Proposed in the article "A Multiagent Approach to Autonomous Intersection Management" by Dresner and Stone, reservation-based algorithm can be used at the intersection, to produce conflict-free plans. Implementing this algorithm is another objective of this bachelor thesis. Finally, I will experimentally evaluate and compare these two CA algorithms in various scenarios.

Date: May 2012

Autonomous flipper control for a tracked robot using 2D vertical laser scan

Author: Sedl�?ek Filip

Supervisor: Prof. Ing. Tom� Svoboda Ph.D.

Abstract:

This work describes a Robot Operating System (ROS) module for automatic flipper adaptation during obstacle traversal with the tracked NIFTi robot. This module is intended to relieve the robot operator from the difficult task of remotely controlling all four flippers by adjusting the flippers automatically. The operator may decide to switch on the automatic mode part of the time for example during a staircase traversal. The algorithm does not model the terrain explicitly. It measures the terrain profile by a vertically positioned 2D laser scanner mounted on the front of the robot. The main goal is to achieve the flippers touch the ground in order to maintain robot's stability. The proposed algorithm has been successfully tested on traversing staircases, curbs, rails and various other obstacles of different shapes.

Date: May 2012

Biofeedback pomoc� bezdr�tov�ho EEG

Author: Pahoreck� Petr

Supervisor: Mgr. Michal Vavre?ka Ph.D.

Abstract:

Obsahem této bakalářské práce je analýza, následný záznam a zpracování dat z bezdrátového neuroheadsetu od firmy Emotiv. Práce je psána v jazyce JAVA a je vytvořena jako nadstavba programu EEG online, který zhotovil bývalý student ČVUT Radek Novák, jako svou diplomovou práci. Tento program byl určen pro záznam a následnou analýzu dat ze standardního 19 senzorového EEG signálu. Musel tedy být upraven, aby byl schopen zpracovávat pouze 16 kanálový EEG signál. V práci je popsán princip fungování mnou vytvořené části programu, navázání spojení s bezdrátovým zařízením, následné nahrávání a úprava dat, až po ukončení spojení. Nalezneme zde úvod do biofeedbacku neboli možnost využiti biologické zpětné vazby. Jedná se o moderní přístup snímání mozkové aktivity využívaný k jiným účelům než lékařským. Dále jsem popsal úskalí, na která jsem při řešení zadaného problému narazil. Jedná se především o to, v jakém typu systému je možné pracovat s programem nebo jaké výhody a nevýhody jsem zaznamenal při práci s neuroheadstem.

Date: May 2012

Car Detection on a Mobile Robot by Fusing Visual and 3D Lidar Data

Author: Derner Erik

Supervisor: Prof. Ing. Tom� Svoboda Ph.D.

Abstract:

In this work, we focus on the combination of visual and depth data in object detection. We propose an algorithm for object detection using a sliding window technique and a Bayesian-like classifier based on random ferns with Haar features. We test the algorithm on the car detection problem using a mobile robot for urban search and rescue equipped with a camera and a 3D lidar. The detector finds cars in a scene and estimates their approximate orientation. We show that the fusion of the visual images and the 3D data significantly improves the detection performance in comparison with utilizing only the visual data. The detector is able to overcome poor data quality from one of the sensors in harsh conditions.

Date: May 2012

Comparing Algorithms for Solving Imperfect-information Extensive-form Games

Author: ?erm�k Ji?�

Supervisor:

Abstract:

Research concerning games with imperfect information has received a lot of attention lately. The reasons behind this phenomenon are wide applications of its results in the real world and its high diculty. There exists a lot of algorithms solving games with imperfect-formation. Problem is that each of these algorithms was tested on a dierent game and therefore their comparison is complicated. The main goal of this thesis is to implement three algorithms, namely Counterfactual Regret Minimization, Information Set Search and Monte-Carlo Tree Search, and compare their results on three dierent games with imperfect information. The games chosen for this task are Latent Tic-tac-toe, Leduc holdem poker and a version of pursuit-evasion game Border Patrol. Each of them contains a dierent problem for algorithms to deal with. Results of this bachelor thesis shown that Counterfactual Regret Minimization outperforms rest of the algorithms in all games and that results of Information Set Search are strongly dependent on the model chosen in a specic game.

Date: May 2012

Designing DB for Neurofeedback Lab Management

Author: Proch�zka Radek

Supervisor: Ing. V�clav Gerla Ph.D.

Abstract:

This project extends the software currently used for neurofeedback therapy by incorporating a database for the filing of the patients' portfolios, their results in individual therapeutic sessions, as well as their general results monitored over a longer time period. It further offers a general overview of the equipment and staff of the neurofeedback center, and of the planned sessions.

Date: May 2012

Detection and Compensation of Tremor for Patients with Parkinson Disease

Author: Lejsek Tade�

Supervisor:

Abstract:

This bachelor thesis aims at exploring closed-loop feedback tremor suppression. As a result, a real-time tremor detection tool based on data obtained from inertial sensors was designed. It was tested on both healthy subjects and subjects suffering from essential tremor. Moreover, procedures for obtaining data in off-line and real-time mode for different sensors used at the collaborating Department of Neurology were developed and also used in practice. Tato bakalářská práce se zabývá možnostmi zpětnovazebního potlačování třesu. Byl navrhnut program, který detekuje třes v reálném čase na základě dat z inerciálních senzorů. Byl testován jak na zdravých osobách, tak i na pacientech trpících esenciálním třesem. Dále byly navrženy a též v praxi otestovány procedury pro čtení dat v off-line i real-time režimu z dalších senzorů používaných na neurologickém oddělení v místní nemocnici.

Date: May 2012

Detection of Object Orientation from an Image

Author: Krupka Tom�

Supervisor: prof. Ing. Mirko Navara DrSc.

Abstract:

The goal of this work is to try to develop a method for segmenting satellite images of pastures where the objects of interest is the cattle. The motivation for this work is given by a previous research on topic of magnetic alignment of large mammals. Theory on image segmentation and Markov random fields is used. Unfortunately a completely satisfactory solution is not found, but there’s hope that with arrival of higher resolution satellite images, the results could become reuseable in the future.

Date: May 2012

Detekce a kompenzace t?esu u pacient? s Parkinsonovou chorobou

Author: Kov�? Pavel

Supervisor:

Abstract:

Tato práce popisuje dílčí výsledky na cestě ke zpětnovazebnímu potlačení Parkinsonova a esenciálního třesu, a to s použitím různých stimulací (hluboká mozková a/nebo funkční elektrická stimulace) a s použitím různých senzorů (inerciální a elektromyografie). Řešení probíhalo ve spolupráci s neurology z 1. LF UK v Praze, jmenovitě s týmem profesora Evžena Růžičky. Současně také popisuje výsledek týmové spolupráce se studentem Tadeášem Lejskem. Prvním vlastním výsledkem je vytvoření počítačového rozhraní k poskytnutému měřicímu přístroji Noraxon TeleMyo kombinujícímu elektromyografické a inerciální měření. Oproti komerčně dodávanému grafickému prostředí MyoResearch, které umožňuje pouze offline statistické zpracování a vizualizaci celých naměřených souborů dat, nově vyvinuté rozhraní mělo za cíl umožnit zpracování menších dávek dat v reálném čase v prostředí Matlab. V práci byla dále navržena metoda pro offline i online detekci klidového třesu v definované poloze u pacientů s Parkinsonovou chorobou/esenciálním třesem. Pro její odladění byly použity komerčně dostupné inerciální jednotky MTx firmy Xsens a měření na zdravých jedincích simulujících třes. Odladěná metoda byla testována na pacientech s esenciálním třesem. Dále byla testována s přístrojem Noraxon. Finální krok k uzavření zpětnovazební smyčky zapojením stimulátoru je v této práci pouze nastíněn.

Date: May 2012

Detekce p�du s enior? pomoc� chytr�ho telefonu s opera?n�m syst�mem Android

Author: Pechan Jan

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

This thesis covers topic of falls of elderly people and fall detection. It introduces reader into the basic of the topic. Furthermore it studies fall detection algorithms and usage of such algorithms. Output of this work is an application for smartphones with Android operation systems, which detects falls and sends alerts to chosen contacts. Final algorithm was designed with specificity 0,867 and sensitivity 0,85. Part of the work covers a web portal to which the application can be connected.

Date: May 2012

Detekce skoro linearn�ch objekt?

Author: Zuz�nek Petr

Supervisor: doc. Ing. Karel Zimmermann Ph.D.

Abstract:

Detekování liniových objektů není triviální úlohou kvůli jejich možnému zakrytí, či zastínění. Ačkoliv bylo publikováno mnoho přístupů k řešení této úlohy, do dnešní doby na trhu neexistuje systém řešící tento úkol, což je způsobeno především nedostatečnou obecností daných metod. V této práci je použit hybridní přístup využívající vícero rozlišení snímku, který kombinuje dobré vlastnosti metod jak pro nízké tak vysoké ozlišení. Jako forma předzpracování je použit ridge detektor v prostoru měřítek založený na diferenciální geometrii obrazové funkce. Přidanou hodnotou nalezených ridgů je získání i orientace ridge, což ubírá stupeň volnosti při prohledávání prostoru hypotéz, šetří výpočetní čas a potlačuje podíl falešně pozitivních detekcí. Dalším krokem je klasifikace získaných ridgů již na úrovni vysokého rozlišení. Pro klasifikaci je použit Gentle Adaboost klasifikátor, který se společně s Haarovými popisy jeví jako dobré řešení v této úloze. Klasifikátor lze naučit na různé třídy liniových objektů, což dělá z metody dostatečně obecný nástroj. V konečné fázi je použit linkovací algoritmus na bázi dynamického programování. Ten propojí pozitivně klasifikované ridge do výsledné liniové struktury s ohledem na globální vlastnosti liniového objektu.

Date: May 2012

Detekce z�krytu p?i vizu�ln�m sledov�n� algoritmem SSD

Author: V�vra Petr

Supervisor: Ing. Pavel Krsek Ph.D.

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá detekcí zákrytu při vizuálním sledování algoritmem SAD (Sum of Absolute Differences), který je modifikací algoritmu SSD (Sum of Square Differences). Tato detekce je důležitá pro včasné zastavení sledovacího algoritmu a zajištění predikce polohy objektu, aby mohl být objekt opět nalezen za překážkou. Algoritmus pro detekci ztráty cíle budu navrhovat pomocí chybové funkce. Nejprve algoritmus SAD otestuji na připravených videosekvencích. Poté se pokusím navrhnout práh pro detekci ztráty cíle na základě hodnoty chyby z chybové funkce. Nakonec tento práh otestuji na skutečných videosekvencích pořízených z kamery.

Date: May 2012

Distributed Server for the Game �Minecraft�

Author: He?man Tom�

Supervisor: Ing. Miroslav Uller

Abstract:

Goal of this thesis is to explore how functional programming and Actor model can help us write concurrent software more easily. To do that, I will implement server for game Minecraft, which uses Actor model and concepts from functional programming provided by Scala programming language in order to deal with concurrency. I will also evaluate used techniques and compare my implementation to the official server.

Date: May 2012

Escape behavior in swarms of unmanned helicopters

Author: Vakula Jan

Supervisor: doc. Ing. Martin Saska Dr. rer. nat.

Abstract:

This thesis deals with the design, implementation and verication an algorithm of escape behaviour, which decreases the possibility of collision of a swarm of unmanned helicopters (UAV) with dynamic obstacles. The model of the quad-rotor movement and constraints given by relative localization of swarm particles is also implemented in the algorithm, which is crucial for real deployment of the method. Controller for the real model of the quad-rotor is designed and it calculates the speed of each propeller of quad-rotors depending on a prescribed trajectory. The algorithm for swarm control has been inspired by a paper [1], where the algorithm of escape behaviour for 2D robots with dierential drive is described. The functionality of 2D algorithm is performed using simulations and testing on a robotic platformSyRoTek. The functionality of extended algorithm for UAV is veried using simulations in Matlab.

Date: May 2012

Evolucn� hyperheuristiky pro Vehicle Routing Problem

Author: Mlejnek Jarom�r

Supervisor: Ing. Ji?� Kubal�k Ph.D.

Abstract:

This work deals with application of hyperheuristic-based approaches for solving the generally known Vehicle Routing Problem. Hyperheuristics, in contrast to the metaheuristics, work on a higher level of abstraction. That means they are less problem-dependent and can cover a wider range of combinatorial optimization problems. Instead of solving the problem directly, they suggest and construct methods which after that solve the problem. The primary goal of hyperheuristics is not to overcome existing metaheuristics, but to generalized methods for solving combinatorial and optimization problems. In this thesis a new hyperheuristic-based algorithm called HyperPOEMS is proposed. This algorithm uses an evolutionary algorithm to develop a sequence of actions which improve the prototype iteration by iteration. The prototype consists of a sequence of units which construct and improve the solution for given problem step by step. In this work the algorithm is used for solving Capacitated Vehicle Routing Problem (CVRP). This algorithm was tested on some standard state-of-the-art benchmarks and the results was compared with results obtained by the hyperheuristic-based algorithm HHC-VRP and with some specialized methods for solving CVRP. The results demonstrate that the proposed algorithm outperforms the HHC-VRP algorithm and for some instances can be compared with stateof-the-art algorithms.

Date: May 2012

Evolutionary Design of Robot Motion Patterns

Author: ?ern� Jan

Supervisor: Ing. Ji?� Kubal�k Ph.D.

Abstract:

This thesis is focused on the use and implementation of Genetic Programming for generating viable motion patterns for robotic creatures. SYMBRION and REPLICATOR are two European projects whose research is focused on application of biological knowledge in robotics. One of the robots developed as a part of these projects is used in this work as a building block for two larger four legged robotic organisms. A co-evolution algorithm has been developed to generate single leg movements and adapt them to the three remaining legs. This approach of dividing the problem into two smaller sub-problems simplifies the evolution and saves the processing time. It is shown that the implemented Evolution Algorithm is indeed capable of generating motion patterns for robots very similar to those seen in nature and that by using them the robots are able to efficiently reach their predefined targets. All the experiments are conducted in a simulated environment.

Date: May 2012

Extrakce p?�znak? pro anal�zu dat genov� exprese

Author: And?l Michael

Supervisor:

Abstract:

Práce se zabývá metodami redukce dimenze rozsáhlých dat genové exprese. Zkoumány jsou především metody redukce dimenze založené na shlukování podobně exprimovaných genů, kdy jsou tisíce genů v původních datech nahrazeny řádově menším počtem genových shluků, tzv. metagenů. Jinými slovy, expresní profily původních genů jsou v redukovaném prostoru nahrazeny reprezentanty jednotlivých shluků. Práce tudíž zkoumá nejen konkrétní shlukovací algoritmy, ale také metody konstrukce reprezentantů jednotlivých shluků, jinými slovy způsoby výpočtu virtuálních expresí výsledných metagenů. Cílem práce je ověřit, nakolik takovýto způsob redukce dimenze ovlivní prediktivní přesnost klasifikátorů, a současně doporučit její optimální pracovní tok, tj. nejvýhodnější kombinaci základního předzpracování dat, shlukování genů a konstrukce příznaků ze shluků. Doplňkově jsou též zkoumány možnosti přímé extrakce příznaků metodami kernelové analýzy hlavních komponent. Byla realizována série numerických experimentů, přičemž jednotlivé pracovní toky byly hodnoceny predikční přesností klasifikátorů. Ukázalo se, že použití jednoduchých algoritmů shlukování nedává horší výsledky než použití sofistikovanějších algoritmů. Jako nejlepší metoda se vedle algoritmu k-means jeví hierarchické shlukování, které se vyrovná nejjednodušší konvenční metodě selekce příznaků. Proti hierarchickému shlukování však mluví jeho značná nestabilita. Co se týká přímé extrakce příznaků, pro danou doménu zůstává nejlepší klasická metoda analýzy hlavních komponent, tj. bez použití kernelu.

Date: May 2012

Formation control in environment with dynamic obstacles

Author: Eckstein Filip

Supervisor: doc. Ing. Martin Saska Dr. rer. nat.

Abstract:

Trajectory planning of nonholonomic formations of mobile robots is a challenging problem in mobile robotics. It enables robotic formations to autonomously move in static and also dynamic environment. The aim of this thesis is to study formation control in environment with dynamic ob- stacles and integrate dynamic obstacle avoidance algorithm into rules of MPC (Model-predictive control) using framework that is being developed at Department of Cybernetics, CTU in Prague. The final verification of the complete system has been simulated by a movement of formation in a real experiment with the SyRoTek system.

Date: May 2012

Hr�? pro hru AI Challenge - Ants

Author: Fifik Stanislav

Supervisor:

Abstract:

AI challenge is an international AI programming contest. The latest challenge (fall 2011), called Ants, was about searching food and enemies in two dimensional space, gathering food and destroying enemies by controlling large amount of units (ants). This thesis describes several algorithms that can be used in this domain, such as A* search, potential elds, DCOP solvers, Minimax. It proposes solution for optimizing assignments based on distance, covering and exploring area using multiple agents and for dealing with combat situations. Some of described algorithms were used by my player implemented for the tournament where appeared advantages and disadvantages of used potential elds thanks to the variance of the map set.

Date: May 2012

Image-based Recognition of Plants

Author: �ulc Milan

Supervisor: prof. Ing. Ji?� Matas Dr.

Abstract:

This thesis has two contributions: First, a new semi-automatic method for conifers identification based on images of needles (or more precisely images of coniferous branches) was proposed. The method's inputs are (except of the image) the coordinates of two branch-points. After finding the branch shape and the "needle area" in the branch surroundings, the texture pattern direction is described and normalised to correspond the branch direction and shape. The descriptor is then a 4-D vector (histogram) and the nearest neighbour classifier is used for identification. A dataset containing 93 images of 4 species (fir, spruce, larch, pine) was created. An experiment on this dataset shows 72.3% classification precision. Second, a mobile application for plant identification was created, which allows users to identify plants using image recognition (from leaves and bark, as proposed by Sixta, and from needles, as described in this thesis), manual field guide or reading plant species characteristics. This application also allows to save the photographed images (with GPS coordinates) or upload them to a community website, which was also created within this thesis.

Date: May 2012

Information Set Search for General Game Playing with Imperfect Information

Author: �vec Petr

Supervisor:

Abstract:

Unlike domain specific problem solving the General Game Playing (GGP) aims to use or write only one player for wide variety of games or real life tasks. Despite its possible wide applicability it still represent mostly unexplored parts of Artificial Intelligence. With the introduction of the second version of Game Description Language the support for Imperfect Informaiton Games (IIG) was added which results in much more complicated games and tasks with challanges ranging from technical ones and straightforward to difficult following from very nature of IIG. In this work we show implementation of our Imperfect-information player using Information Set Search (ISS) algorithm. Performance of our player is shown on playing Tic-Tac-Toe without knowledge of opponent's moves.

Date: May 2012

Integration of advanced navigation methods and adversarial reasoning techniques for an ORTS player

Author: Chv�tal Viktor

Supervisor:

Abstract:

Real-time strategy games are complex domains that require both fast reactive behavior and reasoninng about strategies. This work describes development of an artificial intelligence player for strategic combat scenario running in Open Real Time Strategy environment that uses two state-of-the-art methods, potential fields for unit movement and Monte-Carlo tree search for reasoning about strategies. Potential fields method is extended with path finding to avoid problems with local minima, Monte-Carlo tree search uses UCT selection strategy and progressive unprunning to limit number of expanded nodes. Resulting player was experimentally compared to other two existing players that are able to solve the same game scenario.

Date: May 2012

Intelligent Data Warehouse with Data from the Maritime Domain

Author: M�dos Istv�n

Supervisor:

Abstract:

This work deals with design and implementation of intelligent data warehouse for domain of maritime piracy. This warehouse provides automatic categorization of text documents based on their topics, allows to search for documents using queries, it automatically downloads news from predefined sources and provides analysis of submitted piracy incidents in form of charts and map of incidents. For creating the categorization module, we studied the task of text classification. We evaluated three classification methods (Naive Bayes, k-nearest neighbours and Support Vector Machines) on a dataset from multi-agent systems domain.

Date: May 2012

Intelligent Visualization of data from Multi-agent Simulations

Author: K?�ek Vojt?ch

Supervisor:

Abstract:

The thesis deals with design and implementation of a web-based application that is used for visualization of large-scale data from multi-agent simulations. An overview of related applications for web-based visualizations and of available technologies is presented. From this overview, system architecture, consisting of modular filter framework on the server side, and utilizing jQuery framework on the client side, is proposed. Filter framework uses K-means, agglomerative hierarchical clustering, line clustering, and kernel density estimation algorithms, which enable fast-response visualization in a web browser. Static and dynamic visualizations are supported, therefore whole simulation can be replayed. The application is tested on different data sets to evaluate performance and accuracy.

Date: May 2012

Interakce mezi Nao robotem a ?lov?kem

Author: Kavkov� Michaela

Supervisor: doc. RNDr. Daniel Pr?�a Ph.D.

Abstract:

Tato práce se zabývá interakcí mezi humanoidním robotem Nao a člověkem. Popsáno je hardwarové a softwarové vybavení. Diskutovány jsou detektory zajišťující rozpoznávání lidských obličejů. Jedná se o modul ALFaceDetection, který je k dispozici na robotu Nao, a o detektor od firmy Eyedea Recognition. S využitím detekovaných tváří je navržena interakce s člověkem, která je vytvořena podle cílů projektu HUMAVIPS. Realizována je aplikací Vědomostní kvíz. Robot pokládá lidem otázky s předem známými odpovědmi a lidé na ně odpovídají. Důraz je kladen na přirozenost robota. Dosažené výsledky a některé problémy zjištěné během testování aplikace na skupině studentů jsou shrnuty v závěru práce.

Date: May 2012

Kognitivn� stimulace pacient? trp�c�ch Alzheimerovou chorobou pomoc� telefon s opera?n�m syst�mem Android

Author: Kouck� Luk�

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

Tématem práce je vývoj aplikace pro mobilní zařízení s operačním systémem Android, určené ke snížení poklesu kognitivních funkcí, zejména u osob s mírnou kognitivní poruchou. Aplikace obsahuje celkem šest kognitivních her. Jedná se o N-back test, hry s čísly a písmeny. Hru s větami, která testuje zapamatování si a pochopení smyslu věty. Hru s kostkami, trénující prostorovou paměť a hru s obrázky, zaměřenou na nalezení správného obrázku mezi několika dalšími. Po dokončení aplikace proběhlo její testování. Výsledky testování potvrdili, že aplikaci je bez obtíží schopen ovládat i senior, který se dříve nikdy nesetkal s mobilním telefonem s dotykovým displejem.

Date: May 2012

Koordinace v syst�mech s v�ce roboty

Author: Makovi?ka Martin

Supervisor: RNDr. Miroslav Kulich Ph.D.

Abstract:

Diplomová práce se zabývá plánováním cest pro více robotů pohybujících se současně ve společném prostředí. Konkrétně je popsán a diskutován vícefázový algoritmus s odděleným plánováním uvedený Mikem Paesgoodem, který využívá kostru grafu k zajištění bezkolizních cest. První část práce popisuje zkoumaný algoritmus a je doplněna o vlastní pozorování zjištěná při studování algoritmu. Ve druhé části je popisována implementace tohoto algoritmu v C++ spolu s návrhy na zlepšení některých jeho částí. Součástí implementace je i rozhraní pro systém ROS a integrace algoritmu do mechanismu pro přípravu robotů v systému SyRoTek. Třetí část prezentuje výsledky navržených optimalizací a implementovaného algoritmu. Součástí hodnocení je také ukázka nalezeného řešení na ilustračním příkladu.

Date: May 2012

Localization of mobile robots for exploration using cloud services

Author: Nouza Tom�

Supervisor: Ing. Michal Rein�tein Ph.D.

Abstract:

The aim of this thesis is to analyze the state-of-the-art of the currently available cloud services used for online localization of mobile robots performing urban search and rescue missions. Based on this analysis, a robust algorithm for localization of the mobile robot developed as a part of the Natural human-robot cooperation in dynamic environments (NIFTi) project was implemented in the Robot Operating System (ROS). The localization includes mainly the trajectory information in global world coordinates as well as markers corresponding the detected objects of interest. The result is visualized in the online map application. To provide this localization algorithm with the suitable navigation data, a landmark based navigation algorithm was introduced. This relies on the computer vision and is based on the matching feature points between the actual camera view and the previously composed reference cloud of landmarks created locally (extension to the global navigation is discussed). For this purpose, the state-of-the-art techniques such as Structure from Motion, Speeded-Up Robust Features, and the Fast Approximate Nearest Neighbors were used.

Date: May 2012

Management diabetes pomoc� telefonu s opera?n�m syst�mem Android

Author: Chroustovsk� Daniel

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with monitoring of burned calories regarding the diabetes mellitus. The application was designed for mobile phones with OS. Another part of this thesis covers the comparison of available mobile applications on this theme. In the conclusion the results of tests of implemented application are presented.

Date: May 2012

Mobiln� heliport pro kvadrokopt�ru AR.Drone

Author: Blaha Martin

Supervisor: Ing. Tom� Krajn�k Ph.D.

Abstract:

Tato práce se zabývá řízením kvadrokoptéry během přistávacím manévru. V této práci je stručně popsán hardware a software kvadrokoptéry AR.Drone. Pro řízení během přistávacího manévru byly vybrány dva typy adaptivních regulátorů. První typ využívá heuristický přístup, druhy potřebuje neustále identifikovat parametry regulované soustavy. Pro umožnění opakovaného autonomního vzletu a přistání byl navržen heliport, který během přistávacího manévru aktivně spolupracuje s kvadrokoptérou. Funkčnost navrhnutého heliportu spolu s nejlepším řídícím algoritmem byla experimentálně otestována. Nejlepších výsledků regulace polohy bylo dosaženo LQ regulátorem.

Date: May 2012

Motion Planning for Formations of Mobile Robots and Unmanned Aerial Vehicles

Author: Van?k Petr

Supervisor: Ing. Vojt?ch Von�sek Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with the motion planning for formations of robots and helicopters, where the task is to find a feasible (and possibly optimal) trajectory for all the entities of the formations. A Model Predictive Control (MPC) approach is used to find the optimal trajectories considering the kinematics constraints of the formations. The optimization is defined as a problem of Sequential Quadratic Programming (SQP), which need considerable amount of time to solve. To speed up the optimization, it is useful to provide an feasible initial solution for the SQP solver. We propose to use the sampling-based motion planning techniques like Rapidly Exploring Random trees (RRT), for this task. The advantage of the RRT approach is, that the kinematics motion constraints are considered during construction of the initial trajectory. This helps the SQP solver to find the trajectory in a less amount of time.

Date: May 2012

Multi-agent Solver for Multi-dimensional Bin Packing

Author: Adam Hork�

Supervisor:

Abstract:

This work focuses on multi-agent solution of bin packing problem. Firstly the architecture of multi-agent solver with three types of agents is defined and from this rchitecture an abstract algorithm is generated. The actual optimization process consists of three parts: allocation, delegation and negotiation. The proposed model was applied to the solution of one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional version of bin packing problem. No additional restrictions were taken into account. Various optimization techniques have been used in the negotiations - from simple heuristics through the application of exact algorithms to ILP optimization of related sub-problems. The results demonstrate that some implementations are able to compete with the best current solutions either by the quality of solutions, or by computation time.

Date: May 2012

N�vrh diagnostick�ho testu pro pacienty trp�c� Parkinsonovou poruchou

Author: Kube� Jan

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

Cílem této bakalářské práce je vytvoření aplikace, která je schopná vyšetřit pacienty s esenciálním třesem. Inspiruje se testy typu tužka-papír, kde pacient kreslí do předtištěné spirály a neměl by vybočit z předlohy. Program je určen pro operační systém Android. Pacient je vyšetřen na základě obtažení šedivé spirály, výsledek je vyhodnocen aplikací. Jedním ze zajímavých ukazatelů je například celková úspěšnost tahu, důležité jsou i průměrná a maximální chyby, celkový čas tahu, ale zejména stanovení frekvence třesu. Tahy a jeho výsledky je možné uložit (formát JPEG). Konečný program byl vyzkoušen na dvou skupinách subjektů (starší, mladí) a výsledky byly statisticky zhodnoceny. Po zhodnocení výsledků testovaných skupin byly zjištěny předpokládané signifikantní rozdíly mezi skupinami a zároveň byli odhaleny i některé nedostatky v programu, které způsobovaly nepřesnosti v měření. Pro uvedení do praxe je nezbytné zdokonalení aplikace,jež by mělo odstranit nepřesnosti v měření a zobjektivnit výsledky. Dalším potřebným krokem je stanovení průměrné hodnotící stupnice (například 1-5), čehož dosáhneme měřením širším vzorkem populace.

Date: May 2012

N�vrh ?�zen� pro inerci�ln? stabilizovanou kamerovou hlavici

Author: Marek Petr

Supervisor:

Abstract:

Cílem této bakalářské práce je demonstrovat kompletní zvládnutí vývojového procesu a provést nezbytné úpravy v existujícím softwaru pro stabilizovanou základnu pro kamerový systém, aby bylo možné využít její veškerý potenciál, například pro různé výzkumné a výukové aktivity. Je potřeba nahradit zastaralé grafické uživatelské rozhraní novým, ale také zpřehlednit a modifikovat zdrojové kódy a provést implementaci nových regulátorů. Dalším z úkolů je převést celý vývojový proces ze systému Linux na Windows s vývojovým prostředím Eclipse. Samozřejmostí je prostudování si materiálů k již existujícím prototypovým inerciálně stabilizovaným kamerovým platformám. Aktualizací zdrojových kódů stabilizované platformy a souvisejících aplikací dojde ke sjednocení stabilizované základny s ostatními nově vyvíjenými. Výsledkem bakalářské práce jsou funkční kódy k inerciálně stabilizované základně pro kamerový systém. Zveřejněna v této práci je však pouze jejich HTML dokumentace, která je přiložena na CD. Bakalářská práce by měla posloužit jako ucelený blok informací týkající se kamerové hlavice a proto je zde uveden i stručný popis o mechanické konstrukci a elektronice.

Date: May 2012

N�vrh SW platformy pro formulaci a ?e�en� optimaliza?n�ch �loh v energetice

Author: H�k Josef

Supervisor:

Abstract:

Práce má za cíl určit SW vybavení pro formulaci a řešení MILP optimalizačních problémů, zejména pak pro optimalizaci provozu evropské přenosové soustavy. Důraz je kladen na rychlost a snadnou použitelnost nové platformy i pro komerční účely. Dosud užívaný program Matlab je pro danou úlohu nevhodný pro svou pomalost a vysokou cenu. Po analýze dostupných možností je zvolena varianta založená na použití .NET API solverů Gurobi a Cplex. Doporučeným vývojovým prostředím je Visual C# Express. Umožňuje programy snadno vyvíjet, kompilovat a ladit a je dostupný zdarma i pro komerční užití. Jádro práce tvoří návrh a implementace frameworku JD. Ten tvoří jednotné rozhraní solverů a umožňuje snadno formulovat optimalizační úlohy pomocí matic. V rámci testování nové platformy je implementován zjednodušený model přenosové soustavy. Test je zaměřen především na rychlost zpracování úloh velké dimenze (řádově 10^6 optimalizačních proměnných). Z výsledků testu plyne, že nová platforma je o více než 90 % rychlejší než původní. Všechny její komponenty jsou navíc dostupné zdarma.

Date: May 2012

Object Tracking for Robotic Formation Control

Author: Posp�il Martin

Supervisor: doc. Ing. Jan Faigl Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with verifying the novel entropy-based segmentation algorithm for extracting a moving object from a moving platform, which is proposed in article [1]. The algorithm uses image correction based on combining optical flow and matched features, entropy from information theory to determine best informative attribute, Gaussian Distributions applied to the histogram of features to building clusters and target modeling and matching. [1] Hyeun Jeong Min and N. Papanikolopoulos. Entropy-based motion segmentation from a moving platform. In Intelligent Robots and Systems, 2009. IROS 2009. IEEE/RSJ International Conference on, pages 4559 –4564, oct. 2009. doi:10.1109/IROS.2009.5354832..

Date: May 2012

Optimalizace d�vkov�n� Warfarinu na kardiochirurgick�m odd?len�

Author: Jedli?ka Michal

Supervisor: MUDr. Ing. David Mack?

Abstract:

Diplomová práce Optimalizace dávkování Warfarinu na kardiochirurgickém oddělení se zabývá studiem antikoagulační léčby a problematikou dávkování léku Warfarin. Součástí této práce je realizován sběr biomedicínských dat v podobě databáze 100 warfarinizovaných pacientů z kardiochirurgie VFN a jejich následná analýza.

Date: May 2012

Optimalizace re�imu elektrick� brzdy

Author: Uher David

Supervisor:

Abstract:

In my work I focused on analyzing the activities of available electronic braking systems and on analyzing of vehicle brakes controlled by stepper motor. The analysis was used to design and implement of stepper motors depending on the variable contact force. The resulting solution was verified on the brake test bench.

Date: May 2012

Parallel Trajectory Planning

Author: Milichovsk� Martin

Supervisor:

Abstract:

The goal of this project is to propose and implement parallel path planning algorithm reflecting state-of-the-art methods. The motivation is utilization of modern multicore computers for this task, commonly solved by a serial approach. This work describes main ideas and methods of the parallelization, where each thread attempts to expand most promising nodes. There was implemented a generic framework in Java for parallel planning/space exploration, deploying two parallel search concepts: hash-distributed (HDA*), and work-stealing (PA*). A serial planner for plane's trajectory has been extended to run in this framework. The empirical results have shown that the original task can run faster in parallel. Properties and issues of each approach were discussed.

Date: May 2012

Parallel Trajectory Planning on GPU

Author: Hlavat� David

Supervisor:

Abstract:

The release of the CUDA architecture made massively parallel computing possible on ordinary desktops and opened a~door to enormous computing power of graphics adapters. The trajectory planning for aerial vehicles is one of the tasks that can benefit from it. The sought path must respect all physical limitations of the airplane and avoid all no-flight zones. The thesis presents two algorithms for trajectory planning on the CUDA architecture: a~parallel version of A* algorithm and Accelerated A* algorithm that uses varying planning steps to speed up the planning. The parallelization relies on a~distribution of states between individual threads. To implement the proposed algorithms, a~block synchronization that is not officially supported in CUDA is required. Two solutions to this problem are given in the thesis. Both algorithms are experimentally evaluated and compared to their sequential version.

Date: May 2012

Pl�nov�n� inspek?n�ch �loh mobiln� robotiky

Author: Janou�ek Petr

Supervisor: doc. Ing. Jan Faigl Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis deals with a problem of scheduling inspection tasks in mobile robotics. The inspection task in the context of mobile robotics is a task, where the mobile robot finds a path, such that all objects of interest are seen from at least one point of the path. The solution of these tasks is focused on restricting conditions that respect real characteristics of the mobile robot and its sensor equipment into the planning process in order to find a feasible solution that can be realized by a real mobile robot. Inspection is used in a variety of industrial tasks to facilitate human work. We can encounter it for example in filmmaking industry or security applications. All of the mentioned branches are tied by a requirement to digitize objects of interest that are important to the relative branches. Solutions of inspection tasks are usually limited to two dimensional environment. This diploma thesis focuses on pushing the current method towards a more general planning framework for three dimensional inspection tasks, which are considerably more difficult to implement.Within this work, data structures enabling inspection in three dimensional environment were designed and an environment inspection program using these structures was implemented and experimentally verified.

Date: May 2012

Pl�nov�n� pohybu formace mobiln�ch robot?

Author: Prouza Milan

Supervisor: Ing. Vojt?ch Von�sek Ph.D.

Abstract:

Formace mobilních robotů jsou jedním z aktuálních směrů výzkumu v mobilní robotice. Důležitou úlohou, kterou je nutné pro formace mobilních robotů řešit, je plánování pohybu. V bakalářské práci je popsáno plánování pohybu celé formace s využitím přístupu Leader-Follower, kdy je plán vytvořen pouze pro vedoucí robot, přičemž ostatní roboty si trajektorii odvozují na základě předepsaných pozic ve formaci. Pro řízení formace je použita metoda Model Predictive Control, jejíž hlavní a výpočetně nejnáročnější částí je optimalizace trajektorií. Vhodně zvolená inicializační trajektorie může významně ovlivnit jak kvalitu výsledného řešení, tak dobu optimalizace. V této práci byl navržen algoritmus pro nalezení počátečních trajektorií respektujících kinematická omezení robotů. Nalezení těchto trajektorií je řešeno geometricky. Vliv metod plánování cest na rychlost a kvalitu optimalizace byl experimentálně ověřen.

Date: May 2012

Pl�nov�n� trajektorie pro bezpilotn� letoun za �?elem sledov�n� pozemn�ch objekt? pomoc� inerci�ln? stabilizovan� kamerov� platformy

Author: Kre? Michal

Supervisor:

Abstract:

Tato bakalářská práce zkoumá možnosti využití metod optimálního řízení pro plánování tratě bezpilotního letounu s ohledem na sledování pozemních cílu podvěšeným kamerovým systémem. Hlavní zkoumanou metodou je dynamické programování doplněné o myšlenky používané v metodách prohledávání stavového prostoru. This undergraduate thesis explores the possibility of use of methods of optimal control in path planning for UAV with repect to tracking ground targets by onboard camera system. Proposed method is dynamic programming enriched by ideas used in state-space search methods.

Date: May 2012

Pravd?podobnostn� predikce ?asu dosa�en� v�zna?n�ch bod? v trajektorii letadel

Author: Kittler Mojm�r

Supervisor:

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá pravděpodobnostní predikcí času, za který letadlo dosáhne význačných bodů ve své trajektorii. Jádrem práce je navržení a implementace algoritmu, který na základě dříve zaznamenaných radarových dat vytváří pravděpodobnostní model času, za který letadlo může dosáhnout daného cíle, a z něj určí nejpravděpodobnější hodnotu. Práce porovnává výsledky modelu se současným způsobem předpovědi času, založeným na znalosti pravidel letového provozu a aktuální rychlosti letadla, a stejně tak se skutečnými hodnotami, které ale nejsou v době předpovědi známé. Z porovnání je patrné, že pravděpodobnostní přístup k problému predikce času přináší lepší výsledky pro lety, které musí ve své trajektorii výrazně měnit směr letu, například odlety z řízené oblasti se startem z dráhy, která je v opačném směru než plánovaný let. Model se však dopouští často poměrně velké chyby při predikci času pro lety, které směr letu téměř nemění. Výhodou modelu, který předkládá tato práce, je univerzálnost jeho použití nevyžadující hlubších znalosti pravidel letového provozu pro danou oblast. Další důležitou vlastností pravděpodobnostního modelu, je jeho samovolné adaptace na změny v letovém provozu.

Date: May 2012

P?edzpracov�n� biochemick�ch sign�l?

Author: An�� Ji?�

Supervisor:

Abstract:

Gelová elektroforéza je jednou z nejvíce využívaných metod ve výzkumu v přírodních vědách. Elektroforéza je chemická separační metoda založená na účincích elektrického pole na částice (proteiny, nízkomolekulární látky, nukleové kyseliny), které se liší podle elektrického náboje částic, molekulové hmotnosti částic a velikosti pórů v gelu. Ve své diplomové práci popisuji metodu pro vyhodnocení výsledku elektroforézy – obrazů elektroforeogramů. Cílem vyhodnocení elektroforeogramu je zjistit molekulovou hmotnost rozdělených částic. Toto vyhodnocení je nejčastěji prováděno pomocí specializovaného komerčního softwaru a vyžaduje interakci uživatele. Mnou navržená metoda umožňuje kompletní vyhodnocení elektroforeogramu, jehož výsledky jsou přinejmenším srovnatelné se specializovaným softwarem z hlediska přesnosti výpočtu molekulové hmotnosti, navíc je výrazně snížený počet zásahů uživatele, díky čemuž je vyhodnocení elektroforeogramů výrazně rychlejší. Metodu jsem implementoval v programu Matlab, kde jsem ověřil správnost navržené metody, a vytvořil jsem aplikaci pomocí jazyka Java ve vývojovém prostředí NetBeans, která umožňuje praktické použití metody pro vyhodnocování elektroforeogramů.

Date: May 2012

Processing of Neurophysiological Data

Author: Albert Filip

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

This bachelor project deals with analysis of neurological data using regularity measures. The signals are microelectrode recordings acquired during deep brain stimulation surgery. This project's aim is find suitable measure for classification of basal ganglia's cores, namely subthalamic nucleus, globus pallidus and substantia nigra, and adjacent parts of thalamus. Capability of an automatic signal classication would be a considerable benefit during operations, where it is necessary to locate cores precisely. All measures passed ANOVA/Kruskal-Wallis test on significance level α = 0.05 while the best discrimination in term of p-value was achieved for sample entropy. Two used regularity measures, Lempel-Ziv complexity and sample entropy provided good results to discriminate different basal ganglia nuclei.

Date: May 2012

Prost?ed� pro snadn� v�voj skript?

Author: Kar�sek Ji?�

Supervisor:

Abstract:

Vývojové prostředí je software usnadňující práci programátorům. Hlavní prvky takového programu je editor kódu, kompilátor a většinou také debugger. Dnes existuje mnoho vývojových prostředí pro různé programovací jazyky, s širokou škálou funkcí a nástrojů. Důležitou vlastnosti těchto aplikací je možná rozšiřitelnost. Tato práce obsahuje porovnání a zhodnocení zajímavých vlastností již existujících vývojových prostředí a následně popisuje návrh a implementaci vlastního modulárního prostředí, které by umožňovalo snadný vývoj skriptů (krátkých programů) a které by bylo postaveno na platformě .NET Frameworku. Výsledkem tohoto projektu je aplikace, která je skvěle rozšiřitelná a pomocí přídavných modulů funguje jako vývojové prostředí s podporou pro jazyk C#. Obsahuje funkce jako zvýrazňování syntaxe, doplňování kódu čí kompilátor.

Date: May 2012

Relative visual localization in swarms of unmanned aerial vehicles

Author: Zedn�k Pavel

Supervisor: doc. Ing. Martin Saska Dr. rer. nat.

Abstract:

The aim of this thesis is to develop and implement a system providing relative localization in swarms of unmanned aerial vehicles based on visual information provided by an on-board camera system. The basic methods for localization are discussed and usage of the Kalman filter in data fusion is shown. A thesis is developed in collaboration with the COLOS project, which is focused on development of a complex system for controlling the swarm of UAVs. A probability model of the patter recognition system in the camera module is also prepared. Developed algorithm for the data fusion in swarms of helicopters is implemented and tested on the camera module.

Date: May 2012

?�dic� syst�m mobiln�ho robotu

Author: Sv?dirohov� Monika

Supervisor: Ing. Tom� Krajn�k Ph.D.

Abstract:

Cílem této bakalářské práce bylo navrhnout a realizovat řídicí systém mobilního robotu schopného překonávat obtížný terén. Práce popisuje výběr vhodných senzorů, metody zpracování dat ze senzorů, návrh a realizaci elektroniky robotu, vývoj řídicího a implementaci navigačního software. Výsledkem práce je řídicí systém schopný ovládat mobilního robot ve vnitřních i venkovních podmínkách, otestovaný v reálném prostředí. Řídicí systém je univerzální, může být součástí výukové či testovací platformy pro robotické aplikace

Date: May 2012

Robustn� detekce k�dovan�ch obrazc?

Author: Ha�ek �t?p�n

Supervisor: doc. Ing. Radim ��ra Dr. Tech.

Abstract:

Kódované obrazce nacházejí široké uplatnění ve 3D počítačovém vidění při digitalizaci objektů, k inspekci rozměrů v průmyslu, v biometrii i jinde. Jednou z oblastí použití kódovaných obrazců je také jejich využití pro plně automatickou kalibraci perspektivních kamer. Tato práce popisuje jednotlivé typy kódovaných obrazců a zaměřuje se na ty, které jsou vhodné pro použití při kalibraci perspektivní kamery. Je popsán kalibrační obrazec, který je založen na principu pseudonáhodných polí. Jsou diskutovány možné úpravy tohoto obrazce, aby měl více kalibračních bodů. Práce popisuje návrh robustního, plně automatického algoritmu pro detekci popsaného kalibračního obrazce. Tento algoritmus se snaží odstranit nevýhody dříve užívaných algoritmů pracujících na principu detekce sedlových bodů obrazové funkce. Popsaný algoritmus je založen na detekci rovných hran v obraze a je schopen detekovat kalibrační obrazec i při velkém radiálním zkreslení kamery či při velkém úhlu natočení obrazce vůči kameře.

Date: May 2012

Simulace chov�n� leteck�ho dispe?era p?i ?azen� letadel p?ed vstupem do koncov� oblasti

Author: Fuksa Michal

Supervisor:

Abstract:

Letecká doprava se stala nejdůležitější a nejrychleji rostoucí formou dopravy a dostává po právu mnoho pozornosti. Její další růst vynucuje vědecké zkoumání nových postupů jak vývoj letecké dopravy zvládat. Tato bakalářská práce pojednává o implementaci modulu pro multiagentní simulační program AgentFly psaném v programovacím jazyce Java, a dalších úpravách nutných pro zavedení této funkcionality. Modul rozšiřuje dosavadní systém simulující leteckou dopravu v celosvětovém měřítku o schopnost aplikovat metodu řízení letového provozu sloužící k rozmělnění dopravních špiček u dopravních omezení, jakými jsou kupříkladu letiště, známou pod anglickým názvem Miles In Trail. Na výsledcích z projektu AgentFly budou založeny nové postupy pro řízení letecké dopravy.

Date: May 2012

Sledov�n� kvality sp�nku pomoc� chytr�ho telefonu

Author: Slez�k David

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

Tématem této práce je vývoj aplikace určené ke sledování kvality spánku pomocí chytrého mobilního telefonu s operačním systémem Android. Cílem je navrhnout a implementovat dvě hlavní součásti aplikace pro vyhodnocení kvality spánku pacienta. První umožní pořízení a analýzu aktigrafického záznamu za pomoci akcelerometru vestavěného v moblním telefonu, zatímco druhá využije vestavěného mikrofonu k pořízení záznamu zvuku, při jehož následné analýze bude detekováno chrápání a příznaky obstrukční spánkové apnoe (OSA). Analyzační algoritmus aktigrafického záznamu je schopen určit základní parametry jako dobu skutečného spánku, dobu probuzení, dobu bez pohybu nebo počet fází bez probuzení. Algoritmus pro detekci chrápání je založen na rychlé Fourierově transformaci (FFT), frekvenční analýze a následném vyhledání příznaků typických pro chrápání, eventuelně spánkovou apnoe. Tento algoritmus by měl být schopen rozpoznat obyčejné chrápání a případně ho odlišit od chrápání způsobeného syndromem spánkové apnoe. Výstupem je tedy analyzovaný aktigrafický záznam a informace o době chrápání, počtu fází chrápání a potenciální odhalení obstrukční spánkové apnoe.

Date: May 2012

Smartphone-based Real-time Taxi Sharing System

Author: Moidl David

Supervisor:

Abstract:

Transportation is one the pillars of today's society. Substantial percentage of people transported all over the world every day is served by public transportation. One kind of public transportation service allowing people to travel from somewhere to somewhere else is taxi service. Despite the fact that systems for planning shared rides using single taxi vehicle do exist, in many countries (including Czech republic) it's still rather unfavourable to use taxis for transportation, all the more so with some of these systems having insucient potential to be actually helpful. I believe, that there is enough space for another system of such a kind based exclusively on smartphones which are so widely spread these days. A system allowing its users to quickly and easily plan a shared ride using single taxi vehicle. It would not only help its users to save their money, but it would also make the whole taxi transportation more ecient. Such a system - its architecture, implementation and overall workow - is the topic of this work.

Date: May 2012

Spatial Models in Mobile Robotics

Author: Petr�k Vladim�r

Supervisor: Ing. Tom� Krajn�k Ph.D.

Abstract:

The goal of this bachelor thesis is to create a geometrical map from raw sensory data collected by a mobile robot. This map can serve as an input for algorithms for planning robots trajectory or for simulation of its environment. The algorithm is based on rivalry between clusters which are competing for measured points. This method was tested by using real data producing 30 polygons from approximately 500,000 points. Resulting environmental model was tested in simulator of Large-Scale Integrated Project Symbrion.

Date: May 2012

Study Of Expressivity Between Agent-Oriented Programming Languages AgentSpeak(L) And Behavioural State Machines

Author: Juras Marek

Supervisor: Ing. Petr Nov�k Ph.D.

Abstract:

The main aim of this diploma thesis is to perform a formal analysis of expressivity between two agent-oriented programming languages: AgentSpeak(L) and Behavioural state machines (BSM). Both languages incorporate different philosophies. The former works on the basis of the Belief-Desire-Intention paradigm, while the latter provides high level of modularity, and does not commit to any concrete technology. In this work, I propose the compiling function capable of translating the syntactic structures and semantic rules of AgentSpeak(L) into the formalism of BSM such that an agent and it's translated equivalent can simulate each other. The proof based on the notion of translation bisimulation shows that BSM has at least the same expressive power as AgentSpeak(L).

Date: May 2012

Syst�my p?esn�ho ?�zen� polohy

Author: Brabec V�clav

Supervisor:

Abstract:

This diploma thesis focus on motion control systems, especially on motion control systems Simotion from Siemens and on robots KUKA. This work describes the systems and compares their capabilities. A mathematical model of a synchronous motor with permanent magnets is created in Matlab. The motor is controlled from the system Simotion. The position control loop of the motor is closed in the system Simotion over the Profinet network. Simotion a robot KUKA are connected together with a PLC and all systems are communicating over the Profinet network. The control of systems Simotion and robot KUKA are compared and a motor from robot KUKA is connected the the system Simotion, it demonstrates a possibility, how to control a robot with the system Simotion.

Date: May 2012

The Linear Direct Sparse Solver on GPU for Bundle Adjustment

Author: Ivan?�k Ondrej

Supervisor:

Abstract:

The thesis deals with solving of sparse linear positive definite systems. It implements Cholesky decomposition on CPU utilizing a CRS format for sparse matrices, a fast AMD ordering, and a symbolic factorization. Analysed are possibilities of a parallelization of Cholesky decomposition for sparse diagonal-based linear systems and for Bundle Adjustment problem where matrices of specific structure arise. Cholesky decomposition exploiting a Schur complement is implemented on both CPU and GPU side.

Date: May 2012

The Use of Artificial Immune Systems in Biomedical Information Retrieval

Author: Frdl�k Michal

Supervisor: Ing. Miroslav Bur�a Ph.D.

Abstract:

The aim of this thesis is to evaluate performance and usability of selected Artificial Immune Systems (AIS) on the problem of classification and automatic processing of loosely structured free-text medical records. After a review on the state-of-the-art AIS algorithms, we have selected and implemented Artificial Immune Recognition System (AIRS) and Negative Selection Algorithm (NSA) algorithms as representatives. After preliminary testing and behaviour study we have altered the algorithms to fit provided datasets using (among others) modified distance metric based on the Damerau-Levenshtein distance. On the datasets sized 22 000 and 1 500 000 words, we have obtained the following best classification accuracy: 78.17 %, 65.80 % respectively for the AIRS and 81.22 %, 64.49 % respectively for the NSA.

Date: May 2012

Trojdimenzion�ln� rekonstrukce sc�ny, kter� se postupn? prom??uje

Author: Pokorn� Ag�ta

Supervisor: doc. Ing. Tom� Pajdla Ph.D.

Abstract:

V závislosti na vlastnostech vstupních dat bylo pro detekci změn ve 2D snímcích v minulosti navrženo několiv algoritmů. Vybrané z nich tato bakalářská práce v teoretické části popisuje. Dále navrhuje optimalizaci rekonstrukce 3D modelu prostředí s pohybujícími se objekty z dat vybraných z všeobecně dostupného videozáznamu. Jádrem navrženého řešení je nalezení parametrů, při nichž pohyblivé objekty nejsou zrekonstruovány nebo jsou co nejvíce minimalizovány. Druhá část bakalářské práce se zabývá detekcí pohybu a oddělením pohyblivého objektu na vlastních experimentálních datech.

Date: May 2012

Usability of General Game Players as AI libraries in practical applications

Author: Musil Ond?ej

Supervisor:

Abstract:

The goal of General Game Playing (GGP) is to create intelligent agents that are able to learn and solve different problems at an expert level without any human intervention. In this thesis, I will discuss the basis for the use of such agents, and knowledge required for writing problems in description language (GDL). I will show short examples of games in GDL and GDL-II. I will also summarize result of competition organized under AAAI’s summer conference and introduce some existing players. We will try how general player handles a practical problem and how it stand up against domain specific player, that can be implemented in the time comparable to the time needed for integration of the general player. We will discuss advantages and disadvantages of application of these agents in practical application such at Pursuit-evasion game.

Date: May 2012

Velkoplo�n� maticov� LED displeje

Author: Vilhelm Svatopluk

Supervisor:

Abstract:

Tato práce se zabývá optimálním obvodovým řešením velkoplošného maticového displeje. Popisuje výhody a nevýhody zobrazovačů, které jsou dostupné na trhu a radí, jak vytvořit displej, který má lepší parametry a je levnější, než komerční displeje. Dále popisuje možný způsob řízení pomocí vývojového kitu DE0-nano od společnosti Terasic.

Date: May 2012

Visualisation and Analysis of Artificial Neural Network Behaviour

Author: Fencl Pavel

Supervisor: doc. Ing. Pavel Nahodil CSc.

Abstract:

My thesis explores a problem of neural networks with regard to their behaviour. It deepens a more than thirteen years old research of approach of artificial life conducted by Pavel Nahodil on CTU in Prague (Faculty of Cybernetics). My objective was to develop a tool that would enable better understanding, demonstration and research of internal behavioural regularities of a third generation neural networks. The resulting application is written in Java and supports drawing of planar graphs. It is based on a library developed by University of Maryland. For manipulation with data and structure of the graph, I used knowledge acquired when studying the area of Graphs, Cybernetics and Artificial Inteligence. Program gives the user various options in interaction with the network animation or distribution. My application is able to display the network and enables a visualisation of its behaviour in real time. Aside from functioning application written in Java, this work also resulted in creation of several implemented algorithms tested on various topologies of neural networks. Thus, in my work, I will present not only the application itself, but also the algorithms for distribution of network and a discussion of usefullness of their results.

Date: May 2012

Vizualizace multidimenzion�ln�ch dat metodou RadViz

Author: Valentov� Kl�ra

Supervisor:

Abstract:

Předložená diplomová práce se zabývá problematikou vizualizace multidimenzionálních dat, konkrétně pomocí metody RadViz. Nejprve byly diskutovány vizualizace experimentálních dat, jejichž struktura je známa. Na základě těchto pozorování byla stanovena pravidla pro interpretaci výsledků získaných e zobrazením RadViz. Z těchto hodnot je pak možné vysledovat chování dat v průběhu času nebo jiné relační vztahy, které jinak nejsou na první pohled patrné. Takto nasbírané poznatky byly ověřeny v druhé části práce, kde bylo primárně touto metodou analyzováno několik sad reálných datových souborů. Výsledky práce mají ozřejmit možnosti a použitelnost této metody v rámci procesu analýzy dat. Praktickým výstupem je tutoriál, který by měl začínající uživatele metody RadViz vést krok po kroku k zvládnutí dovednosti správného vyhodnocení dat z těchto vizualizací.

Date: May 2012

Vliv o?n�ch pohyb? na EEG sign�l

Author: Nov�k Josef

Supervisor: Mgr. Michal Vavre?ka Ph.D.

Abstract:

První část mé bakalářské práce s názvem vliv očních pohybů na EEG signál popisuje co to EEG vlastně je a jaký způsob rozmístění elektrod jsme při měření použili. Poté se zabývá termínem EOG, způsoby měření, artefakty, očními pohyby a filtry, které je možné použít na úpravu naměřeného signálu. Ve druhé, praktické části je popsán způsob měření, ve kterém jsem získal kanály EEG a EOG signálu. Je zde zejména rozvinuta myšlenka zlepšení již stávajících metod na odstranění především očních artefaktů využitím EOG signálu. Práce popisuje nalezení algoritmu na hledání očních pohybů v EOG signálu, jeho kombinaci s již stávající metodou (analýza nezávislých komponent) aplikovanou na EEG signál a výsledek celého experimentu.

Date: May 2012

Vyhodnocov�n� stavu maniodepresivn�ch pacient? pomoc� chytr�ho telefonu s opera?n�m syst�mem Android

Author: Mosinger Ji?�

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

Tématem této bakalářské práce je problematikabipolární afektivní poruchy (dříve označovaná jako maniodepresivní porucha), následný vývoj mobilní aplikace a její propojení s webovým portálem. Aplikace se dělí na dvě části. První část se skládá z tzv. měřiče nálady. Druhá část aplikace by měla sloužit jako podpůrný prostředek pro sledování stavu bipolárních pacientů. Dnešní mobilní zařízení mají zabudována mimo jiné i akcelerometr, kterého se dá využít k dlouhodobějšímu sledování pohybové aktivity pacienta. Díky tomu lze vypočítat a zaznamenat cirkadiánní rytmicitu pacientů v průběhu dnů, týdnů či měsíců. Skoro všechna zařízení mají také možnost přístupu na internet. To umožňuje nahrát získaná data z měřiče nálady a z akcelerometru na webový portál, kde dochází k jejich dalšímu zpracování. Na webovém portálu si pak jak pacient, tak lékař může prohlédnout nejen proměnné hodnoty cirkadiánní rytmicity (IS, IV a RE), ale také postupné změny nálady pacienta. Díky tomu je lékař schopen kontrolovat pacientův stav bez častého fyzického kontaktu s pacientem. Tím odpadají zbytečné prodlevy mezi jednotlivými návštěvami pacienta u jeho lékaře.

Date: May 2012

Vyu�it� atribut? detekovan�ch podle tv�?e p?i interakci Nao robotu s lidmi

Author: Petr�?kov� Alena

Supervisor: doc. RNDr. Daniel Pr?�a Ph.D.

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá robotem NAO, popisuje jeho funkce a vybavení. Dále se zabývá projektem HUMAVIPS, který s tímto typem robota pracuje. Je uveden popis projektu, představeny jsou jeho cíle a vize. Hlavní část práce je věnována návrhu a implementaci aplikace pro komunikaci mezi NAO robotem a člověkem. Jedná se o dotazník, kde robot klade dotázaným sérii otázek a zaznamenává jejich odpovědi. Při testování aplikace byla zvolena sada pěti otázek zaměřených na věk, pohlaví, zvolené prostředí a vizi o budoucnosti s roboty. Výsledkem zpracování anketních otázek je studie o rozložení získaných odpovědí vzhledem k pohlaví nebo věku, popis chování účastníků ankety a představení vhodného vzorce chování NAO robota.

Date: May 2012

Webov� aplikace pro komplexn� anal�zu intrakardi�ln�ch sign�l?

Author: Syn�k Petr

Supervisor: Ing. V�clav K?emen Ph.D.

Abstract:

Pohledová analýza intrakardiálních signálů patří k základním opěrným bodům lékaře kardiologa, který provádí elektrofyziologický zákrok na srdci pacienta. Speciálním případem je radiofrekvenční ablace fibrilace síní, kde se lékař rozhoduje v průběhu výkonu přímo v reálném čase v závislosti na časovém průběhu snímání intrakardiálních signálů. V současné době neexistuje způsob hromadného sdílení a analyzování intrakardiálních signálů snímaných v průběhu ablace fibrilace síní. Taková aplikace by umožnila pozdější analýzu zaznamenaných signálů, případnou výuku lékařů nebo vývoj a optimalizaci automatických klasifikátorů atriálních signálů, které by mohly v budoucnu například vizuálně napovídat během operací. Cílem této práce je vytvořit a otestovat webovou aplikaci, která by sloužila pro nahrání intrakardiálních signálů, jejich analýzu a manuální či automatickou klasifikaci pro podporu a výuku lékařů po celém světě.

Date: May 2012

Z�vislost tepov� frekvence na psychick� z�t?�i

Author: Kozel Martin

Supervisor: doc. Ing. Vladim�r Eck CSc.

Abstract:

Tato práce se zabývá měřením závislosti tepové frekvence na psychické zátěži. Práce zahrnuje podrobný fyziologický rozbor problému. Zkoumány jsou činnost lidského srdce, srdeční revoluce, převodní systém srdeční, vzniku a řízení tepové frekvence. Práce obsahuje popis několika metod měření tepové frekvence včetně pletysmografie, fonokardiografie a elektrokardiografie. Metody jsou stručně představeny, uvedeny jsou také výhody a nevýhody jejich použití. Pro generování psychické zátěže jsou použity vizuální zátěžové testy. Během zátěžových testů je řešena série úkolů, která vyžaduje zvýšené soustředění. Šest testovaných osob řeší dva zátěžové testy, během kterých je snímána tepová frekvence a vstupní signál. Vstupní signál určuje míru psychického zatížení testované osoby. Naměřená data jsou zpracována a vynesena do grafů. V grafech je synchronně vynesen vstupní a výstupní signál. Výstupní signál určuje fyziologickou reakci lidského těla. Tuto reakci představuje změna tepové frekvence.

Date: May 2012

Z�vislost tepu a krevn�ch tlak? p?i z�t?�i

Author: Dr�bek Tom�

Supervisor: doc. Ing. Vladim�r Eck CSc.

Abstract:

Úkolem práce je analýza hodnot tepové frekvence a krevního tlaku vybrané skupiny obyvatelstva zkoumané při zátěži dle zvolených kritérií (například věku, pohlaví, BMI). Na začátku práce jsou uvedeny z dané oblasti základní pojmy, veličiny a způsoby jejich měření a hodnocení. V další části je posouzena vhodnost použitých měřičů Omron pro řešení daného tématu. Těžištěm práce je volba vhodných typů zátěže a vytvoření dotazníku pro testované osoby, které jsou na základě jím zjištěných skutečností začleněny podle stanovených kritérií do podskupin. Vzájemná srovnatelnost naměřených hodnot je podmíněna vědomím všech zúčastněných o smyslu a cíli práce, zajištěním stejných podmínek, jednotného postupu a průběhu měření každého jednotlivce. Získaná data vlastním měřením testovaných osob při zátěži jsou následně statisticky a graficky zpracována. Výsledkem práce je odvození závislosti výše krevního tlaku a tepu na zvolených typech zátěže. Zároveň je posouzena míra variability naměřených hodnot testovaných jedinců. Součástí studie je i řešení otázky, zda navržené typy zátěže, naměřené hodnoty a skutečnosti uvedené v dotazníku mohou přispět k odhalení hypertenze a rizik kardiovaskulárních chorob.

Date: May 2012

Zpracov�n� obrazu pro vzd�lenou vizualizaci

Author: Strob Miroslav

Supervisor: Ing. Jan Chudoba

Abstract:

Práce se zabývá částí zpracování obrazu a vizualizace v projektu SyRoTek s použitím síťových kamer ELPHEL. Vizualizaci tvoří živý přenos obrazu sítí Internet společně s dalšími funkcemi jako je pořizování video záznamů a rozhraní pro poskytování jednotlivých snímků protokolem HTTP. Pozornost je věnována korekci soudkovitého zkreslení, které nastává u širokoúhlých objektivů použitých kamer. Vada je odstraněna obrazovou transformací. Programové řešení projektu je založené na open-source frameworku GStreamer. Výsledné navržené řešení umožňuje uživatelům sledovat živý obraz přes síť Internet a pořídit si jeho záznam na serveru, obraz z kamer je možné sledovat i na webových stránkách projektu SyRoTek.

Date: May 2012

Intelligent analysis of data from obstetrics module of hospital information system

Author: Such� Ond?ej

Supervisor: Ing. V�clav Chud�?ek Ph.D.

Abstract:

Assocation rules and their application are of the main concern of this diploma thesis. The aim is to obtain useful information from real obstetrics database of singleton deliveries. Data mining softwares (RapidMiner, Lisp-Miner and Orange) are used to help with this problem. State of the art data mining of obstetrics field is stated as well. Our obstetrics data consist of approximately 500 potential features. Most of them are redundant, therefore it was possible to reduce the set to 106 attributes based on literature and with the aid of obstetricians of FN Brno hospital even more to 54 significant features. This thesis investigates outcome of newborn, influences of parameters on delivery by Caesarean section and macrosomnia of newborn via association rules with Fisher quantifier. Among the most significant results are: support medicine such as oxytocin does not influence positive outcome of newborn, hypoxia of fetus mostly leads to Caesaren section, the more previous deliveries, the better result in spontaneous delivery and that body mass index has impact on macrosomnia. Resulting features are also evaluated by classification accuracy, sensitivity and specificity of Random Forest classification. Among the biggest problems encountered were data preparation, low computing power and interpretation of association rules – common problems in such a research task.

Date: Feb 2012

Algoritmy pro rozvrhov�n� sm?n na grafick�ch kart�ch

Author: Polomsk� Tom�

Supervisor:

Abstract:

Tato práce srovnává rychlost tří implementací algoritmu Branch and Bound na problému plánování rozvrhů. První z algoritmů je implementován pro procesor a další dvě implementace jsou pro grafickou kartu s využitím platformy CUDA. Práce popisuje pravidla sloužící k vyhodnocení kvality rozvrhu a jejich způsob počítání v případě použití algoritmu Branch and Bound.

Date: Jan 2012

Automatic classification of the Parkinson\\\'s patient stiffness from a single videosequence

Author: Klinger Miloslav

Supervisor: prof. Ing. V�clav Hlav�? CSc.

Abstract:

This work presents a system for detection and tracking humans (Parkinson disease patients in our special case) in their natural home environment observed by a static single color surveillance camera. The purposed method emloys modified TLD tracker. The modifications enable the TLD to track multiple objects of multiple different classes at a time. The TLD can newly benefit from an external object detector. The detector (Felzenszwalb's detector in our case) allows the system to automatically initialize the tracking procedure, it helps the tracker to keep focused on the object and to terminate the tracking correctly. Resulting tracklets are automatically sorted out between individual persons and those belonging to the patient are used for assessing patient's stiffnes. The method was implemented and tested on an extensive (8 hours) videosequence.

Date: Jan 2012

Automatick� anotace digitalizovan�ch ru?n? psan�ch historick�ch knih

Author: Chalupn�k Vitalij

Supervisor: prof. Mgr. Ond?ej Chum Ph.D.

Abstract:

Předložená práce se zabývá automatickou anotací digitalizovaných historických dokumentů, především nalezením sloupců textu, obrázků, not a dalších struktur. Součásti práce je popis algoritmů, které anotaci provádí, a také jejich statistické zhodnocení.

Date: Jan 2012

Bayesian haplotype frequency prediction

Author: Urban Hynek

Supervisor: doc. Ing. Ji?� Kl�ma Ph.D.

Abstract:

This work deals with the problem of haplotype frequency prediction and haplotype resolution using statistical methods in general, and specifically in the context of HLA data. When performing a search for unrelated hematopoietic stem cell transplantation donors, efficient haplotype resolution of individuals in the world registers of potential bone marrow donors can be of great benefit. I have proposed a new Bayesian approach that uses the available prior knowledge to solve this task. My algorithm is compared with an existing EM algorithm developed in the BioDat group at the Czech Technical University, and even though it gives worse results in terms of accuracy, its robustness in speed when faced with large datasets with missing or ambiguous information in principle allows for processing of register data on a massive scale.

Date: Jan 2012

Detekce objekt? v obr�zc�ch s vysok�m rozli�en�m

Author: Kv�?a Jan

Supervisor: doc. Ing. Karel Zimmermann Ph.D.

Abstract:

In this thesis, we improve a sliding-window based object detector by a local alignment of evaluated sub-windows. In order to achieve real-time performance on high-resolution images, the detector needs to operate on a relatively sparse grid, which however decreases its recognition performance. The proposed local alignment improves its recognition performance whilst retaining the necessary speed. The proposed method is tested on a car detection problem.

Date: Jan 2012

Evolutionary hyper-heuristics for heuristic selection

Author: Weberschinke Jakub

Supervisor: Ing. Ji?� Kubal�k Ph.D.

Abstract:

Hyper-heuristics are an emerging that has received increasing attention in the last years. As they are black box optimization techniques that work on higher level of abstraction, they have many real world application. This work aims to explore the possibilities of application of evolutionary algorithms and related methods in the field of hyper-heuristics. Their properties make them a particularly promising candidates. They can explore large solution spaces and at the same time are very straightforward, which gives the user greater control and easier extensibility. An approach based on exploration of neighborhoods in solution spaces using evolution of low level heuristics. Five version in total were proposed: a baseline version and four more complex extensions. This aims to pin-point the most contributing extensions. All of these algorithm versions were evaluated using a benchmark framework HyFlex supplied by the organizers of CHeSC 2011 challenge, which aimed at finding an algorithm capable of solving the widest spectrum of optimization problems. The benchmark consisted of solving problems from 6 different domains, each containing 5 problem instances. All of the 4 extended version performed very well, placing between 6th and 4th place out of 21 competing algorithms. This confirmed that the proposed method is capable of finding results of quality comparable to current state-of-the-art methods. Even though no implementation capable of outperforming all other was found, it was proven that each extension contributed on different types of problems.

Date: Jan 2012

Obchodov�n� na devizov�m trhu s vyu�it�m genetick�ho programov�n�

Author: Jungman Tom�

Supervisor: Ing. Petr Po��k Ph.D.

Abstract:

Cílem této práce je ověřit možnosti použití genetických algoritmů na problém predikce vývoje cen na devizových trzích. Na základě predikčního algoritmu je sestaven expertní poradce (expert advisor), pro automatizované obchodování. Chování a výkonnost poradce jsou analyzovány a srovnány s jinými expertními poradci, vytvořenými běžnými metodami.

Date: Jan 2012

P?�prava uhl�kov�ch nanostruktur pro tk�?ov� in�en�rstv�

Author: Khalili Reza

Supervisor:

Abstract:

Tato práce se zabývá vlastnostmi uhlíkových vrstev deponovaných na polymerní substráty. Uhlíkové vrstvy byly napařeny na polymerní folie PTFE (polytetrafluorethylen), PET (polyethylen) ze vzdálenosti 2, 3, 4, 5, 6 a 7 cm. Nejprve byly na všech připravených vzorcích zjišťovány fyzikálně-chemické vlastnosti – smáčivost a morfologie povrchu jejich vrstev. Smáčivost povrchu vrstev byla stanovována goniometricky měřením kontaktního úhlu. Charakter připravených uhlíkových vrstev byl studován Ramanovou spektroskopií. Poté byla na vzorcích z PET a PTFE s uhlíkovými vrstvami deponovanými ze vzdálenosti 2, 4 a 6 cm studována adheze a proliferace hladkých svalových buněk (VSMC) in vitro. Pro studium adheze byla zvolena Bürkerova komůrka a přímé počítání buněk pod mikroskopem. Ke zjištění proliferace bylo použito přímé počítání buněk pod mikroskopem a počítání pomocí automatického počítače buněk Beckman Vi-Cell. Viabilita buněk byla zjišťovánana pomocí automatického počítače buněk Beckman Vi-Cell. Uhlíková vrstva, která je deponována na povrch PET a PTFE, zvyšuje jeho smáčivost. Plošný odpor u všech studovaných substrátů roste s rostoucí vzdáleností vzorku od zdroje uhlíku při depozici. Uhlíková vrstva má amorfní charakter. Přítomnost uhlíkové vrstvy pozitivně ovlivňuje adhezi i proliferaci VSMC buněk.

Date: Jan 2012

Statistical Analysis of Bipolar Patients

Author: Nguyen Huu Chanh

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis deals with study of bipolar disorder and analysis of objective data from actigraphy. The case study of long-term recordings of two patients is presented. The thesis goal is to predict relapse using Approximate Entropy and Circadian Rhythms Instability. Parameters IV and IS of Circadian Rhythms Instability methods described the change of patient status before the bipolar event. However, the relapse prediction couldn't be performed accurately.

Date: Jan 2012

Strategie multi-robotick�ho pr?zkumu nezn�m�ho prost?ed�

Author: Pytl�?ek Tom�

Supervisor: doc. Ing. Jan Faigl Ph.D.

Abstract:

Tato práce se zabývá přístupy řešení problému autonomního průzkumu neznámého prostředí skupinou mobilních robotů. Hlavním cílem je porovnat vybrané metody průzkumu především z hlediska času průzkumu. V úloze multi-robotického průzkumu je hlavním řešeným problémem nalezení vhodného rozdělení cílů mezi jednotlivé roboty tak, aby bylo co nejefektivněji využito počtu robotů. Pro porovnání byly vybrány tři metody vycházející z tzv. frontier-based přístupu, který definuje potencionální cílová místa k navštívení. První metoda je hladová, ve které je každému robotu přiřazen nejbližší cíl. Druhá metoda je založena na řešení problému přiřrazení n cílů mezi r robotů mad’arským algoritmem. Ve třetí metodě je problém přiřazení řešen jako úloha více obchodních cestujících, ve které je uvažováno přiřazení cílů z dlouhodobějšího horizontu plánování. Porovnání metod je založeno na vyhodnocení řady testů multi-robotického průuzkumu pro různá prostředí a nastavení metod. Mimoto je vyvinutý rámec pro multi-robotický průzkum experimentálně ověřen v reálném prostředí se dvěma roboty.

Date: Jan 2012

Syst�m pro spr�vu a monitoring sb?rnice uLan

Author: Boh�?ek Martin

Supervisor:

Abstract:

Tato práce popisuje sadu Qt knihoven a aplikací projektu ulan-admin pro přístup k zařízením a jejich objektovým proměnným na sběrnici μLAN. V šesti kapitolách je popsán návrh a implementace komunikace a rozdělení funkcionality do logických celků. Výsledkem této práce jsou znovupoužitelné komponenty, umožňující Qt aplikacím komunikovat se sběrnicí μLAN.

Date: Jan 2012

Using Markov Models and Textual News Data in Financial Series Prediction

Author: Zadra�il Petr

Supervisor: prof. Ing. Filip �elezn� Ph.D.

Abstract:

This thesis covers analysis of financial markets and experimental evaluation of a possibility of automated trading. The major part of the thesis describes design, implementation and testing of two machine learning tools. The first one predicts market movements using newspaper articles, whereas the second one uses hidden Markov models for strictly technical analysis. A brief overview and comparison of other frequently used approaches is also included.

Date: Jan 2012

Video Surveillance of Crowds

Author: Wagner Libor

Supervisor:

Abstract:

To demonstrate a novel concept of using occlusions (a key feature of crowds) for a crowd analysis, I embedded the occlusion detection into the state of the art method [19] for crowd-density estimation. I evaluated both original version and the one with occlusion detection and compared their results. The version with occlusion detection shows worse classification accuracy than the original version, but I suggested further steps, which may improve the classification accuracy. Additionally, I proposed alternative feature extraction method based on his- togram of gradient orientations (HGO). The experimental results were comparable to the original version, but the HGO feature is computed almost two-times faster than the original feature extraction. However, the combination of the HGO and oc- clusion detection shows even worse classification accuracy than the baseline method.

Date: Jan 2012

Vyu�it� metod um?l� inteligence pro ?�zen� hr�?? ve h?e \\

Author: Fe?t Petr

Supervisor:

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá problémem využití Monte Carlo metody v real-time prostředí hry Ms. Pac-man. Studovaný problém je motivován předchozím použitím metody Monte Carlo ve hrách, které nebyly v real-time prostředí. V práci je nejdříve představeno prostředí hry a herní principy. Na představení prostředí hry navazuje výčet a zjednodušený popis nejzajímavějších přístupů řešení problému z minulých let. Následuje detailní popis vybraného algoritmu Monte Carlo Tree Search a popis navržených optimalizací pro prostředí hry. Monte Carlo Tree Search algoritmus je speciálním typem metody Monte Carlo, která vytváří stromovou strukturu složenou z ohodnocených tahů hráčů ve hře. Tahy jsou hodnoceny simulacemi vývoje hry za pomoci pseudonáhodného generátoru. Z ohodnoceného stromu je následně vybrána cesta, která je pro hráče nejvýhodnější. Tento algoritmus s optimalizací pro prostředí hry byl implementován a v práci jsou uvedeny výsledky experimentů sloužící pro nastavení parametrů algoritmu a následné ověření správnosti implementace. V práci je též uvedeno porovnání implementovaného algoritmu s algoritmy použitými v minulých letech. V závěru jsou posouzeny výsledky dosažené implementovaným algoritmem s výsledky z dokumentu, který byl vydán během vytváření této práce.

Date: Jan 2012

Kamerov� rozpozn�v�n� konfigurace hern�ch prvk? v sout?�i Eurobot

Author: Kubiz?�k Petr

Supervisor:

Abstract:

This work deals with design of a new classifier classifying camera frames to several classes according to configuration of playing elements on playing table in the Eurobot contest, and its implementation in C/C++ language using open-source library OpenCV. The method is built upon a principle of frames comparison with prepared referential images. Several experiments verify the classifier robustness, finally the quality is confirmed by results from the contest final. Simple Bayesian classifier is also tested on the same problem to compare with.

Date: Oct 2011

Paraleln� ?e�i? soustav line�rn�ch rovnic v aritmetice k�d? zbytkov�ch t?�d

Author: Sad�lek Martin

Supervisor:

Abstract:

This bachelor thesis deals with a portion of a MOSFET parameter extraction algorithm that is responsible for solution of a set of linear equations in the multiple-modulus arithmetic of the residual number system. The arithmetic is especially appropriate for parallel computing hence it transforms solution of a set of linear equations onto solutions of multiple independent sets of linear congruencies. The algorithm of the solver is optimized for multiple processor cores at a thread level. The run and scalability of the algorithm is tested in Cesnet z. s. p. o's MetaCentrum NGI environment.

Date: Sep 2011

Pl�nov�n� trajektori� ve virtu�ln�m 2D prost?ed�

Author: Kasl Zden?k

Supervisor: Ing. Milan Rollo Ph.D.

Abstract:

Bakalářská práce je zaměřena na problematiku plánování trajektorií ve virtuálním 2D prostředí, se zaměřením na plánování pohybu osob v multiagentních simulacích a počítačových hrách. V první části práce jsou teoreticky popsány přístupy používané při plánování pohybu objektů, omezení plánovacích algoritmů a jejich aplikace. Druhá část práce je zaměřena na praktické ověření vlastností běžně používaných metod diskretizace a vybraných plánovacích algoritmů. Ve zhodnocení provedených experimentů jsou uvedena doporučení pro volbu vhodné metody plánování pohybu.

Date: Sep 2011

Webov� klient pro datab�zov� syst�m ExDB

Author: Cesar Richard

Supervisor:

Abstract:

Cílem této práce je implementace plnohodnotného webového klienta pro přístup a manipulaci s databázovými servery ExDB. K implementaci bude použita platforma Java Enterprise Edition. Aplikace by měla být určena jak pro běžné uživatele, tak i pro systémové administrátory.

Date: Sep 2011

Differential evolution with adaptive encoding

Author: Klem� V�clav

Supervisor: Ing. Petr Po��k Ph.D.

Abstract:

In the present work, a system for adaptive encoding of representation space is applied to Differential Evolution algorithm. At first, the Differential Evolution (DE) and Covariance Matrix Adaptation - Evolution Strategy (CMA-ES) are described. Then, the adaptive encoding system derived from CMA-ES is introduced and applied to DE. The resulting algorithm DE+AE is tested using platform COCO for variety of setting and compared with original DE and CMA-ES algorithms. Experiments prove that, adaptive encoding improves performance of DE algorithm on non-separable function.

Date: Aug 2011

Implementation of large-scale model of physiological functions in the environment of the language Modelica

Author: Kro?ek Tom�

Supervisor:

Abstract:

The aim is introduce a simulation programming language Modelica and its wide range of object-oriented modeling. Demonstrated object is Guyton's model of the famous scientist A. C. Guyton (1919 - 2003) from the University of Mississippi, which describes the circulation system and overall regulation. Common features of model are complexity and size. Implementation of such a model represents an innovative approach to creating large-scale models. Modelica language describes advantages over existing simulation languages. The thesis demonstrates the possibility and the ability to of acausal modeling exploitation not only in science but also in industry.

Date: Aug 2011

Mo�nosti predikce textu p?i psan� osobou s omezenou pohyblivost� a reakc�

Author: Vogal Martin

Supervisor: Ing. Petr Nov�k Ph.D.

Abstract:

Hendikepovaných lidí je nemalý počet. Vzhledem k jejich postižení dělá takto hendikepovaným lidem problém psaní textu pomocí běžně dostupných nástrojů. Proto se hledají možnosti, jak těmto lidem ve snadnějším psaní pomoci. Z tohoto důvodu je cílem této diplomové práce navrhnout a implementovat nástroj (program) pro zjednodušení a zrychlení psaní textu pro osoby s omezenou schopností pohybu nebo reakce. Schopnost nástroje spočívá nejen v návrhu následujících vhodných znaků, ale i slov a případně části vět, přičemž by měl využít možnosti učení se těchto často vyskytujících slov či částí vět.

Date: Aug 2011

Pou�it� simul�toru Webots na v�voj aplikac� pro robot Nao

Author: Bresler Martin

Supervisor: doc. RNDr. Daniel Pr?�a Ph.D.

Abstract:

The topic of this diploma thesis is to assess the suitability of robotic simulator Webots for Nao robot applications implementation. The thesis includes solutions to few tasks which deal with the robot spatial orientation. Their focus corresponds to the objectives of HUMAVIPS project. Two applications extending the robot's navigation abilities were proposed and implemented. First one allows the robot to track a set of special graphical landmarks creating a path. Second one brings a possibility to detect a position of obstacles marked by graphical symbols. From detected objects it creates a map in which it can find the shortest path. During the applications creation the overall usefulness and benefit of the simulator were evaluated. The evaluation is mainly aimed to the possibility of transferring an application on a real robot. Some problems caused by using the simulator were revealed. The thesis deals with them as well.

Date: Aug 2011

Structural classifier for gender recognition

Author: Fi�ar Ond?ej

Supervisor: Ing. Vojt?ch Franc Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with the problem of recognizing gender of a person from an image of his/her face. One of the major problems in the face classification comes from a large image variance caused by unknown pose of the recognized face. Existing approaches for gender recognition are based on feature classifiers trained from examples. The feature classifiers are themselves not invariant against pose transformations of the input face. There are two common strategies to make the classifier invariant. The first strategy is based on registering the input images prior to their classification. The second strategy is based on generating synthetic training examples by applying all pose transformations which do not change the class membership. In this thesis we propose a new approach based on using a structural classifier which treats the unknown face pose as an additional hidden parameter. The proposed structural classifier performs face registration and face classification simultaneously in one step. We formulate learning of the structural classifier from annotated examples as a convex optimization problem. We experimentally compare the proposed structural classifier against one baseline approach and one state-of-the-art approach on a large corpus of faces. The experiments show that the proposed structural classifier outperforms the state-of-the-art method achieving relative improvement of 10% in the classification accuracy. We also propose an improvement of the Bundle Method for Regularized Risk Minimization which is an optimization algorithm suitable for solving large instances of the learning problem. Preliminary results demonstrate that the improved BMRM algorithm can significantly reduced the number of iterations of the original method. The last result of this thesis is an open source library implementing the proposed classifier and its learning algorithm.

Date: Aug 2011

SW modul pro realizaci neurofeedback terapie

Author: Pol�?ek Pavel

Supervisor:

Abstract:

Tato práce je zaměřena na tvorbu počítačových her vhodných pro neurofeedback terapii. Je zde uveden proces získávání elektroencefalografického signálu jako vstupní veličiny pro tyto hry. Popisuje vznik, měření, zpracovávání a následné zobrazování elektroencefalografických signálů. Neurofeedbackové hry byly vytvořeny v programovacím jazyce Java, převážně s podporou knihoven Java3D. Tyto hry reagují v reálném čase na mozkovou aktivitu pacienta a poskytují mu tak zpětnou vazbou informaci, díky níž je schopen tuto aktivitu ovládat.

Date: Aug 2011

Syst�m pro selekci p?�znak? z EEG sign�lu

Author: Dohnalov� Ludmila

Supervisor: Ing. V�clav Gerla Ph.D.

Abstract:

Tato práce se zabývá klasifikací spánku donošených novorozenců do dvou tříd – aktivního a klidného spánku. Vytvořený systém - soubor algoritmů a spustitelného kmenového souboru v MatLabu – pracuje s příznaky extrahovanými ze signálu EEG. Cílem práce bylo nalézt nejvhodnější algoritmus selekce příznaků, který by byl rychlý a přesný, a pokusit se sestavit sadu příznaků, která by byla obecně vhodná pro naši úlohu. Použito bylo 6 algoritmů selekce příznaků (mRMR, SFS, SBS, SFFS, ReliefF a SBBS) a 4 různé klasifikátory (k-NN, SVM, Naive Bayes a C4.5), jejichž vzájemné kombinace jsme porovnávali. Klasifikační chyba byla určena porovnáním s hodnocením odborníka. Z těchto selekcí byl také určen optimální počet příznaků - 20. Jako nejlepší kombinace algoritmus selekce – klasifikátor nám vyšla kombinace algoritmu SFFS a klasifikátoru Naive Bayes. Celkem jsme provedli 160 různých selekcí dvaceti příznaků, abychom určili četnost výběru jednotlivých příznaků. Dvacet nejčetnějších příznaků, které tvořily především příznaky získané vlnkovou (Wavelet) transformací, jsme následně ověřili na nezávislém datasetu, který nebyl použit pro jejich výběr, jako sadu příznaků vhodnou pro klasifikaci novorozeneckého spánku. Abstract This thesis deals with neonatal sleep classification to 2 classes – active and quiet sleep. The developed system – a set of algorithms and the executable root file in MatLab – works with features extracted from the EEG signal. The goal was to find the best algorithm that would be quick and precise and to create a set of features sufficient for our task. Combinations of 6 different feature selection algorithms (mRMR, SFS, SBS, SFFS, ReliefF and SBBS) and 4 classifiers (k-NN, SVM, Naive Bayes and C4.5) were compared. The optimal number of features based on these selections was determined. The best combination was found out as the combination of SFFS algorithm and Naive Bayes classifier. All classification results were compared with an expert’s evaluation. Altogether 160 different selections of 20 features were realized to determine their frequency of selection. The 20 most frequent features as a set of features proper to neonatal sleep classification, mostly the features computed with Wavelet transformation, were verified on an independent dataset that wasn’t used for their selection.

Date: Aug 2011

Univerz�ln� vstupn?/v�stupn� modul k PC p?ipojiteln� p?es USB

Author: Ambrozy Martin

Supervisor: Ing. Petr Nov�k Ph.D.

Abstract:

Táto diplomová práca sa zaoberá návrhom a zostavením univerzálneho vstupne/výstupného modulu pre počítač pripojiteľného pomocou USB. V práci bol zostavený prototyp riadiaceho modulu a niektorých meracích a riadiacich výmenných modulov. Pre zariadenie je navrhnutá základná aplikácia pre PC na demonštráciu možností jednotlivých modulov.

Date: Aug 2011

An Artificial Creature Capable of Learning from Experience in Order to Fulfill More Complex Tasks

Author: V�tk? Jaroslav

Supervisor: doc. Ing. Pavel Nahodil CSc.

Abstract:

Presented Diploma Thesis is from area of development of artificial creatures. The work builds on a research of the latest approaches to artificial life, realized by the Department of Cybernetics, CTU in Prague, under the leadership of Pavel Nahodil in the last twenty years. The main feature of this architecture should be it's total autonomy, ability to gain all information from the surrounding environment and effective information filtering and classification. Agent is supposed to operate based only on the sensory input and by it's actuator system, because of the properties meant above the resulting architecture should be almost fully independent on the concrete area and form of use. Consequently it is unimportant whether the agent is embodied in some robotic system, intelligent house, or just operates in some virtual environment. Thanks to the fact that all the designer has to specify is just the sensory layer, actuator layer, and agent's needs, the architecture should be convenient especially in unknown environments, where some more complex task has to be fulfilled. This agent architecture is based on the layered model, combining various approaches on different layers. The life of agent is similar to a newly born animal, which explores new and unknown environment, learns from experiences and links the newly learned abilities to it's needs in order to survive and increase effectiveness of it's behavior. New knowledge is learned simultaneously on various levels of abstraction using different learning approaches. Besides the proposing the agent architecture, I hope that this thesis should be contribution also in the approach of combining some various types of decision making, the resulting system exploits their benefits and inhibits their weaknesses. One of the main features is an alternative implementation of system similar to reactive and hierarchical planning. The system combines hierarchical reinforcement learning with planning engine. The main benefit should be the domain independency of this planner, because the entire hierarchy of actions is created completely autonomously, the other benefit is tight connection of these two systems, so the boundary how big part of given task should be created deliberatively and which rather reactively (based on the concrete actual situation), can be chosen online based on the specific agent's preferences. That's why I hope that the proposed part of architecture could be used also as an advanced domain independent hierarchical planning engine with autonomous learning from the experiences.

Date: Jul 2011

Samoorganizuj�c� se s�t? v �loh�ch pl�nov�n� cesty p?es v�ce c�l?

Author: Kafka P?emysl

Supervisor: doc. Ing. Jan Faigl Ph.D.

Abstract:

This thesis aims to investigate an effect of a graph representing the polygonal domain to the solution quality of the traveling salesman problem (TSP) that is solved by an algorithm of self-organizing map for a graph. Three types of graphs, which are created by different approaches, were selected: (1) Triangular-mesh graph; (2) Visibility graph, (3) and Growing neural gas graph (GNG). The last mentioned graph is studied in a more detail as one of the main goal of this bachelor thesis is to find parameters of the GNG algorithm in order to create a graph suitable for the self-organizing map based algorithm for the TSP. Although the GNG approach is well known, its application for describing the polygonal domain is not straightforward because of obstacles. A feasible solution of the TSP in the polygonal domain has to be entirely inside the free space, and therefore, several approaches to consider obstacles in the GNG algorithm have been proposed and experimentally examined in a set of selected problems. A comparison of influence of various graphs to the solution quality of the TSP is presented in the thesis. Besides, benefits of the graph representation to the solution quality and computational requirements are discussed in the conclusion.

Date: Jul 2011

Automatick� vyhodnocov�n� algoritm? po?�ta?ov�ho vid?n�

Author: Jir�k Lubo�

Supervisor: doc. Ing. Karel Zimmermann Ph.D.

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá způsoby vyhodnocování kvality algoritmů pro detekci a sledování, metrikami pro měření vzdálenosti, způsoby vhodného určování korespondencí a zkoumá různé metriky podle kterých můžeme algoritmy mezi sebou porovnávat. V programu Matlab jsou implementovány metriky MOTA a MOTP a také vizualizace výstupů pro rychlé odhalování problémových míst vyhodnocovaných algoritmů. V poslední části je implementováno několik metod pro automatické získávání ground truth s využitím již existujícího detektoru lidí.

Date: Jun 2011

FPGA-based Computer Vision Embedded Module

Author: �v�b Jan

Supervisor: Ing. Tom� Krajn�k Ph.D.

Abstract:

The thesis presents a complete hardware and software solution of a FPGA-based computer vision embedded module capable of carrying out SURF image features extraction algorithm. The module is based on Virtex-5 FXT FPGA which features, aside from powerful configurable logic, embedded PowerPC-440 processor. A set of custom FPGA image processing IP cores is described along with its drivers for Linux OS which controls the module. These IP cores cover the detection part of the SURF algorithm, offloading algorithm most computationally expensive processes into FPGA logic. The module performance and power consumption is evaluated and the results from module practical application for a mobile robot SLAM are presented to document that the module achieves comparable accuracy to other SURF implementations, while consuming significantly less power and space.

Date: Jun 2011

Mobile Robot Capable of Autonomous Navigation

Author: Eli� Michal

Supervisor: Ing. Tom� Krajn�k Ph.D.

Abstract:

The goal of this thesis is development and manufacturing of robust mobile robotic platform, weighing 5 to 10 kg, that will be able to autonomously travel on unpaved roads. Mechanics, electronics, firmware and software development is discussed, as well as basic sensors types and image analysis and segmentation. For safety reasons, several protections were incorporated - namely automatic shudown in case of system failure, as well as battery monitoring. Testing of autonomous navigation and manual wireless control was done in urban environment and during 'Robotem Rovne' competition.

Date: Jun 2011

Optimaliza?n� algortimus CMA-ES

Author: �ulc Anton�n

Supervisor:

Abstract:

This work describes the evolution strategy based on adaptation of covariance matrices for optimization in continuous space. The principle of algorithm dwells in gradual update of covariance matrix and in moving the mean value of normal distribution so as to achieve convergence to some optima in successive generations. This work proposes a detailed analysis of each step of the algorithm including the possible options or modifications and the known implementation. It also includes a description of CMA-ES, IPOP-CMA-ES and sigma-m-IPOP-CMA-ES implementations in Java programming language into JCool library. A series of experiments were performed using the method, comparing between algorithms available in JCool library, including the progress of algorithm on the selected test functions.

Date: Jun 2011

Physical simulation of ground vehicles

Author: Jalovec Karel

Supervisor: Ing. Ji?� Vok?�nek Ph.D.

Abstract:

This work focuses on physical behavior of ground vehicles in multiagent simulation. I have tried to implement common interface, which can be used for connecting to other simulations providing physical behavior of simulated ground vehicles. Resulting program demonstrates, how already existing technologies can be used to create physical simulation environment.

Date: Jun 2011

3D model bytu pro vizualizaci / simulaci a ov??ov�n� ?�dic�ch syst�m?

Author: Po�usta Anton�n

Supervisor: Ing. Petr Nov�k Ph.D.

Abstract:

This work is concerned with implementation of software component for rendering 3D models of intelligent homes and simulations (of person movement etc.). This component solves problem of easy and readable displaying of data to users. The component is rendering 3D models of flats/ houses from easily editable bitmap files and can also render movement of persons. The important part of this component is „logger“, that is able to record situations and events that happened during the simulation / run of application. For that purpose was created the universal component with editor, that is capable of extending by adding new objects. Tato práce se zabývá implementací programové komponenty pro vizualizaci nejen inteligentních domácností / budov, ale rovněž například pro simulaci a zobrazování pohybu osob v budovách. Zmíněná komponenta řeší problematiku snadného a srozumitelného zobrazení dat uživatelům (v případě inteligentních domácností i snadného nastavování). Komponenta je určena pro zobrazování 3D modelů bytů / vícepodlažních domů ze snadno editovatelných bitmapových obrázků, označování objektů a dále například zobrazování pohybu / polohy osob (z možných pohybových čidel nebo při simulacích). Součástí komponenty je i „logger“, umožňující opakované přehrání situací a událostí během simulace/ běhu aplikace. Za tímto účelem tedy byla vytvořena universální zobrazovací komponenta doplněná editorem, umožňujícím snadné rozšíření o další objekty.

Date: May 2011

Aesculap v4

Author: Jel�nek Jakub

Supervisor: doc. Ing. Lenka Lhotsk� CSc.

Abstract:

Aesculap v4 is a tool for maintaining medical records in consulting rooms of an ambulatory doctor of medicine. It doesn’t aim to expand the numerous family of very complex and universal medical information systems, but to provide a modern, well-arranged and user-friendly interface fully adapted to a working environment in a particular office. Its possibilities cover the usual administrative tasks in a small medical office and provide basic advantages of using modern technology in a specific workflow.

Date: May 2011

Agent-based modelling of Urban Crime

Author: Modr� Marek

Supervisor: Ing. Michal Jakob Ph.D.

Abstract:

Research in the branch of agent-based modelling has been experiencing steep growth of interest in recent years because it allows us to model complicated and heterogeneous systems. In this project, we are focused on urban crime because it is one of the most discussed topics, nowadays. We can emulate the behaviour of policemen and criminals and examine the circumstances of crimes and create possible strategies for crime prevention and persecution. First, we will explain the basic features of agent-based modelling, and especially modelling of crime. We propose our own model of urban crime, including all behavioural aspects, single interactions and dependencies among system components. After this, we get familiar with A-lite and AgentPolis simulation platforms and we use them for implementation of our previously proposed model. Finally, we perform a few experiments. We will show that our model is correct and then several simulation scenarios are created and simulated and the results of our simulations are discussed.The results show that agent-based crime modelling is very interesting and perspective issue which is definitely worth of future research.

Date: May 2011

Agentn� simulace m?stsk� mobility

Author: Milenovsk� Ondra

Supervisor: Ing. Michal Jakob Ph.D.

Abstract:

This paper describes a framework for simulating movement of people and vehicles in city. It describes proposed agent model, whole environment, objects and entities including used data and interaction. One of the main benefits is behavior model implemented using concept of agent activities. Described is a generic model of activities and then specific agents in the simulation. The second major contribution is in the multimodal planner which plans the fastest path through city by foot and using public transportation according to timetables. Described are various heuristics for the planner and finally compared in the experiments. Also is described Google Earth visualization that draws simulation objects directly to Google Earth.

Date: May 2011

Analysis of Sensitive Information Propagation in Social Networks

Author: Pluskal Ond?ej

Supervisor: Ing. Michal Jakob Ph.D.

Abstract:

This bachelor project concerns analysis of sensitive information propagation in social networks. After reading through the present problematic of information propagation and privacy protection on social networks, a model and metrics were made with emphasis on potentially sensitive information. One of them is inovative model based on user interaction. It is assumed, that people that show interest in an information, for example by leaving a comment, would likely spread the information. During the creation of the application for validating the model on Facebook platform an interesting fact was found, that to implement suggested techniques it would be required much bigger access to users data, than is allowed by standard API. The final application consists of mechanisms, that analyze information propagation in given environment. In order to analyse the model it was needed to extract data from all users of the application and process them. Unfortunately the dataset size was too small, but after all it was capable of testing the model and propose where to turn the future research.

Date: May 2011

Anal�za srde?n� frekvence plodu na mobiln� platform? Android

Author: Zach Luk�

Supervisor: Ing. V�clav Chud�?ek Ph.D.

Abstract:

Tématem bakalářské práce je softwarová aplikace určená k analýze srdeční frekvence plodu v konečné fázi těhotenství. Cílem je zhodnotit stav plodu na základě analýzy příznaků z KTG vycházejících z mezinárodně uznávaných doporučení. Úkolem bylo implementovat analyzační algoritmy do open-source operačního systému Android, který byl zvolen za výchozí platformu pro vývoj aplikace. Tyto algoritmy jsou schopné určit základní linii záznamu srdeční frekvence plodu, variabilitu signálu a akcelerace a decelerace analyzovaného signálu. Výstupem aplikace jsou výsledky zpracování příznaků - klasifikace na základě doporučení, a grafická vizualizace záznamu.

Date: May 2011

Aplikace algoritmu NEAT pro zpracov�n� zvukov�ch sign�l?

Author: �egklitz Jan

Supervisor:

Abstract:

V této práci seznámím čtenáře s netradičním způsobem zpracování zvukových signálů za pomoci neuronových sítí. Narozdíl od již existujících způsobů zpracování signálů neuronovými sítěmi, založených na učících se algoritmech, ve své práci využívám algoritmus NEAT. Tento algoritmus s několika dalšími modifikacemi, které v této práci také popíši, a zejména můj program, umožňuje uživateli jednoduše vyvinout vlastní jednotku pro zpracování signálu bez potřeby hluboké analýzy požadovaného chování.

Date: May 2011

Car Recognition in Cross-traffic Video-sequences

Author: Simonian Aram

Supervisor: Ing. Martin Matou�ek Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with passenger car recognition in individual frames of cross-traffic video sequences. Firstly, we have suggested characteristic visual features of the car object class that are suitable for detection from the side-view. Secondly, we have designed, implemented and trained detectors of these individual features. Thirdly, we have suggested a structural model of car side-view, which allowed us to integrate the detectors of the individual features together. Finally, we have proposed a probabilistic fusion of the visual features and structural model. The probabilistic fusion is then used for final detection of cars as whole objects.

Date: May 2011

Computer Vision-based Mobile Robot Navigation

Author: Sz�csov� Hana

Supervisor: Ing. Tom� Krajn�k Ph.D.

Abstract:

In this work we describe an improvement of a state of the art monocular vision-based navigation system called SURFNav. The system, which is based on the map and replay technique, relies on feature detection, description and matching algorithms. We evaluate the impact of various feature extraction algorithms on navigation quality. Moreover we discuss methods, which can increase the amount of usefull information in the already created maps. We also introduce a method, which can evaluate the quality of the given map for navigation. By combination of the aforementioned methods, we have achieved greater robustness of the SURFNav navigation system. A large dataset, which was necessary to create to achieve our goals is also described.

Date: May 2011

Control of Road Vehicles Using Machine Learning Methods

Author: Fran?k Ale�

Supervisor: RNDr. Luk� Chrpa Ph.D.

Abstract:

This thesis is a part of the Highway2 project. It aims to create cars with artificial intelligence which spontaneously develop their skill of driving. For this purpose is used method called Q-learning which is a sort of reinforcement learning. It uses a multi-agent system to simulate the highway and the autonomous vehicles. After introduction about driverless cars and multi-agent sys-tems is described actual structure of the simulation and the machine learning algorithm. At the end of the thesis are described methods which were used by other members of the Highway2 project and all the algorithms are compared in several tests.

Date: May 2011

Cooperative Collision Avoidance of Road Vehicles

Author: Janovsk� Pavel

Supervisor: Ing. Ji?� Vok?�nek Ph.D.

Abstract:

Multi-agent system is an approach to control which was successfully used in the simulation of airplanes collision avoidance. It uses various cooperative and non-cooperative methods to control the airplanes in three dimensional space. The highway project was established to create a highway simulator and implement some control methods used in the airplanes collision avoidance. Our first objective in the highway project and the first topic of this thesis is an~implementation of a highway simulator based on an Alite toolkit developed in ATG Center. We implemented all the parts of a multi-agent system. In this thesis we described the multi-agent system approach and the world representation in the highway simulator. The second objective and also the main topic of this thesis is an implementation of cooperative control methods and their use in a highway traffic control. We developed and implemented the first control method, cooperative basic method. The second one, cooperative peer to peer algorithm, was developed for airplanes collision avoidance in ATG Center, but had to be modified and implemented for use in the highway traffic control. Both cooperative methods and their comparison with non-cooperative and machine learning methods are described in this thesis.

Date: May 2011

Evoluce s otev?en�m koncem pro optimalizaci neuronov�ch s�t�

Author: Blovsk� Tom�

Supervisor:

Abstract:

Abstrakt Cílem této práce je navrhnout a implementovat otevřenou evoluci neurálních sítí ve virtuálním robotickém simulátoru ViVAE (Visual Vector Agent Environment). Výsledný systém má za úkol demonstrovat schopnost neurálních sítí učit se pouze na základě reálií okolního světa a bez předem stanoveného cíle a propagace kvalitních jedinců pomocí selektivního křížení.

Date: May 2011

Evolu?n� algoritmus ?�zen� klasifika?n�m modelem

Author: T�k�ly Tom�

Supervisor: Ing. Petr Po��k Ph.D.

Abstract:

Obsahem této bakalářské práce je popis evolučního algoritmu řízeného klasifikačním modelem (EACBT, Evolutionary Algorithm Controlled by Tree), konkrétněji CART stromem (Classification and Regression Tree), jeho implementace a následné testování na funkcích binární proměnné oproti klasickému evolučnímu algoritmu (EA) a náhodnému prohledávání. Kritériem kvality optimalizátoru je především schopnost nalézt globální optimum, počet ohodnocení nutný k jeho nalezení a rychlost konvergence. Výsledky ukazují, že pro jednoduché monotónní funkce je klasický EA nejlepší, ovšem pro některé multimodální funkce má klasický EA tendence uváznout v lokálním optimu, kdežto EACBT je schopný tyto lokální optima překonat a dokonvergovat až do optima globálního. Náhodné prohledávání je statisticky ve většině případů horší, kromě nízkých dimenzí u složitějších funkcí, kde je naopak nejlepší, protože ostatní algoritmy uváznou v lokálních optimech. EACBT má určitě potenciál k tomu, aby byl podroben dalšímu zkoumání.

Date: May 2011

Evolu?n� algoritmy pro rozvrhov�n� projekt?

Author: Krej?� Filip

Supervisor:

Abstract:

In this thesis the algorithm Particle Swarm Optimization (PSO) deals with the problem of RCPS | temp. A new algorithm GPSO that combines good features of PSO with genetic operators unbalanced two-point crossover and random mutation is proposed. The performance of this algorithm is compared with other variants of PSO and GA on the criteria of energetic efficiency and earliness-tardiness. The concept of energetic efficiency is entirely new in the field of project scheduling with temporal constraints. The optimization is achieved by reducing the number of machines’ switching on and off and shortening delays between tasks, in which must be the machines turned on and vice versa creating a sufficiently long delays, so the device to be put into standby mode. Designed GPSO outperforms other tested variants of PSO and GA. For some test sets GPSO improved the energetic efficiency up to 25 %. The criterion of earliness-tardiness was improved up to 6.7 %, while simultaneously the length of the schedule (Cmax) was reduced up to 3.7 %. Keywords: RCPS | temp, PSO, GA, GPSO, energetic efficiency, earliness-tardiness

Date: May 2011

Evolution of Processes

Author: ?eho?ek Tom�

Supervisor:

Abstract:

In the areas of Data Mining (DM) and Knowledge Discovery (KD), a large variety of algorithms has been developed in the past decades, and the research is still ongoing. Moreover, there is a large amount of data being stored continuously into databases all over the world. These data contain a lot of useful knowledge, which would be very beneficial to extract. However, an assistance of a human expert is usually needed in order to employ the algorithms available. Specifically, a process of interconnected actions referred to as knowledge ow needs to be assembled when the algorithms are to applied on a given data. This calls for researching approaches to automated process creation. In this thesis, an innovative evolutionary algorithm for automated knowledge discovery process construction is designed and tested on different datasets. Moreover, an investigation of unconventional interactive evolutionary approach is done, followed by several experiments. It is shown that human feedback is an interesting alternative to traditional concept of automatically evaluated fitness.

Date: May 2011

Evolutionary Algorithms with Crossover Success Estimation

Author: K�rner Petr

Supervisor: Ing. Petr Po��k Ph.D.

Abstract:

This bachelor project aims on improvement of fitness evaluation process in evolutionary algorithms. In its progress, existing methods of fitness efficiency enhancement were explored and two new methods of crossover success estimation were proposed and then tested. The proposed methods served to create new types of selection of individuals for crossover process and as such were incorporated into an evolutionary algorithm. Performance of the designed algorithms, along with ordinary evolutionary algorithms, was then tested on optimisation of common testing objective functions with modified domains. Extensive tests proved that the methods of crossover success estimation can be efficient in optimisation of certain functions, but are not successful on all of the tested types of problems. Nevertheless, it was determined that the crossover success estimation is effective at least at the beginning of the evolution.

Date: May 2011

General Game Playing in Imperfect Information Games

Author: Motal Tom�

Supervisor: Mgr. Viliam Lis� MSc., Ph.D

Abstract:

The goal of General Game Playing (GGP) is to create intelligent agents that are able to play any game based only on the description of the games rules. In this thesis we focus on GGP for games with imperfect information. Compared with perfect information games the imperfect information games bring with them numerous new challenges that must be tackled, for example: Player must find a way how to work with the uncertainty about her current state of the world, or cope with randomness in the game. The main outcome of this thesis is TIIGR, one of the first GGP agents for games with imperfect information. Our agent uses a simulation-based approach to action selection. Specifically it uses perfect information sampling Monte Carlo with Upper Confidence Bound applied to Trees as its main reasoning system. Further we explain the Game Description Language-II (GDL-II) and on a game we created we explain how to create games in this language. The ability of our player to play conceptually different games and her performance was verified on several games including Latent Tic-Tac-Toe, Liar’s dice and cards.

Date: May 2011

Hled�n� nejkra�� cesty v polygon�ln� dom�n?

Author: V�vra Vladislav

Supervisor: doc. Ing. Jan Faigl Ph.D.

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá problémem hledání nejkratších cest v~polygonální doméně. Studovaný problém je motivován úlohami plánování cesty pro mobilní roboty v~geometrické reprezentaci pracovního prostředí robotu. V~práci jsou nejdříve představeny základní přístupy řešení problému hledání nejkratší cesty. Na přehled přístupů navazuje detailní popis algoritmu, který je inspirován optimálním algoritmem hledání nejkratší cesty, jež využívá teselaci volného prostoru založenou na Voroného diagramu. Tato teselace rozděluje volný prostor na trojúhelníky a jednoduché polygony a tvoří základní urychlující strukturu pro dotazy na nejkratší cesty mezi dvěma libovolnými body ve volném prostoru. Vlastní konstrukce nejkratší cesty využívá přepočítaného grafu viditelnosti a tzv. kritických bodů určených z~expanze funnelů. Tento algoritmus byl implementován a v~práci jsou uvedeny výsledky ověřujících experimentů správnosti implementace a skutečné výpočetní náročnosti. Mimoto je v~práci uvedeno porovnání výpočetní náročnosti algoritmu s~přístupy založenými na konstrukci grafu viditelnosti a také aproximačním algoritmem poskytujícím odhad nejkratší cesty. V~závěru experimentů je pak posouzen vliv výpočtu nejkratší cesty na řešení úlohy obchodního cestujícího technikou samoorganizující se neuronovou sítí.

Date: May 2011

Image and Video-based Recognition of Natural Objects

Author: Sixta Tom�

Supervisor: prof. Ing. Ji?� Matas Dr.

Abstract:

The topic of this work is the recognition of natural objects from images. Thanks to the recent development of mobile devices it is easy to take a picture of a natural object (e.g. plant, animal, fungi) but its identification is difficult and it might require expert knowledge even with a proper identification key. In this work, we address the problem of identification of plants from images of their leaves and bark. Unlike moving animals, they are easy and safe to photograph, they can be found everywhere and identification of a significant number of species does not require any special equipment like a microscope or a DNA sequencer. To perform recognition from images of leaves, we make use of the Inner Distance Shape Context (Ling and Jacobs [10]) and recognition from images of bark utilises Multi-Block Local Binary Patterns (Liao et al. [44]). Both methods are efficient enough to be implemented as an application for a mobile phone. Recognition of one leaf does not take more than 2 seconds with a database with 954 items and one image of bark can be classified in 3 seconds with a database with 543 items. Classification accuracy was measured on two datasets: The Flavia dataset (leaves [19]) and the Österreichische Bundesforste AG dataset (bark [22]). On the Flavia dataset, top one, two and three candidates included correct class in 83.3%, 91.0% and 94.3% of cases respectively. On the Österreichische Bundesforste AG dataset, top one, two and three candidates included correct class in 70.1%, 87.8% and 93.9% of cases respectively.

Date: May 2011

IMPLEMENTATION OF A DISCRETE FIREFLY ALGORITHM FOR THE QAP PROBLEM WITHIN THE SEAGE FRAMEWORK

Author: Durkota Karel

Supervisor: Ing. Richard M�lek

Abstract:

Firefly Algorithm (FA), introduced in 2008 by X. S. Yang, belongs with the nature-inspired algorithms. It is a meta-heuristic, based on the firefly bugs’ behaviour, including the light emission, light absorption and the mutual attraction, which was developed to solve the continuous optimization problems. This thesis describes Firefly Algorithm and proposes a possible way it can be adjusted to solve the class of discrete problems Quadratic Assignment Problem (QAP), where the solutions consist of the permutation of the integers. Explained is the Firefly Algorithm’s discretization, which consists of constructing a suitable conversion of the continuous functions as are attractiveness, distance and movement, into new discrete functions. New Discrete Firefly Algorithm (DFA) is implemented into the framework SEAGE, where the DFA is examined and experimentally tested on 11 different QAP problems chosen from the public QAPLIB Library. Results of these experiments are analysed and described in this work.

Date: May 2011

Kontrola LED panel? metodami po?�ta?ov�ho vid?n�

Author: �indler Jan

Supervisor: Ing. Vladim�r Smutn� Ph.D.

Abstract:

Tato práce řeší problémy spojené s automatizovaným testováním LED zobrazovačů pomocí metod počítačového vidění. Hlavní motivací byla eliminace vad způsobených lidskou chybou při provádění opakovaných monotónních úkonů. Zabývá se popisem vad, které se vyskytují při výrobě LED zobrazovačů a možnostmi jejich detekce. Pro detekci chyb bylo použito metod pro zpracování a analýzu obrazu. V závěru se práce zabývá výběrem vhodného snímacího zařízení a návrhem testovacího pracoviště. Navržené algoritmy jsou použitelné pro otestování nesvítících LED diod, nebo LED diod svítících v pozorovaném směru špatnou intenzitou nebo barvou. Navrženými metodami lze testovat jak LED diody, tak SMD diody osazené v matici, nebo na tvarovaných plošných spojích. Metody a testovací pracoviště jsou navržené pro vzájemné rozlišení diod o hustotě osazení 4 diody na cm^2 a velikosti plošného spoje do 50x60 cm. This work solves problems associated with automated testing of LED displays using computer vision techniques. The main motivation was to eliminate defects caused by human error when performing repetitive monotonous task. It describes most usual LED display errors and methods of their detection. In conclusion, the work deals with selection of appropriate scanning device and design of whole testing device. The proposed algorithms are applicable to test the diodes malfunction, luminosity and color. The proposed methods can be used for LEDs or SMD LEDs mounted in an array or on a shaped printed circuit boards. The testing device and proposed methods are designed for density of 4 diods per cm^2 and PCB size up to 50x60 cm.

Date: May 2011

Micro Quadrotor: Design, Modelling, Identification and Control

Author: Dvo?�k Jarom�r

Supervisor:

Abstract:

The latest developments in MEMS technology, microcontrollers, electrical energy accumulators and motors combined with cheaper costs have fomented a growing number of studies and designs of small UAVs such as quadrotors. This work shows development results of one of such projects and tries to collect its main theoretical and practical ascpets, while highlighting the modelling and controller synthesis. The work presents a complete strategy on how to design an advanced, structured flight controller for a quadrotor using an alternative control methods, while trying to document other related aspects of the project, such as quadrotor-specific AHRS algorithm issues, real-time control over wireless link and RPM measurement of BLDC motors by its controllers. Unlike the traditional approach of linearisation around some operating point, the work introduces an advanced singularity-free eigenaxis non-linear controller, cappable to handle large-scale maneuvers, such as flip-over.

Date: May 2011

Nao Localization and Navigation Based on Sparse 3D Point Cloud Reconstruction

Author: Fojt? �imon

Supervisor: Mgr. Michal Havlena

Abstract:

The goal of an European project called HUMAVIPS is to endow humanoids, robot Nao in particular, with audio visual capabilities, in order to improve the human--robot interaction and communication possibilities. This thesis contributes to this challenging task by focusing on robot localization and navigation, employing the visual input for 3D scene reconstruction from images captured by the robot. A state of the art image processing pipeline SfMSeqv2 developed at CMP is modified for this purpose and successfully used for real-time Structure from Motion (SfM) computing. The reconstructed camera poses serve as a localization mechanism and the combination of localization and 3D scene reconstruction results in Simultaneous Localization And Mapping (SLAM). Several hardware specific issues encountered are tackled and described.

Date: May 2011

Noncooperative Collision Avoidance of Road Vehicles

Author: Schaefer Martin

Supervisor: Ing. Anton�n Komenda

Abstract:

The thesis deals with the design and implementation of noncooperative collision avoidance methods. The methods are implemented as a part of the highway simulator. The simulator, described in the thesis, is based on the usage of multi-agent technologies. Two noncooperative methods are introduced. The first one is based on the basic prediction and planning maneuvers using A* algorithm. The principle of the second one is the observance of the safe distance. The both methods were validated in simulation. The various scenarios are used. The method based on the safe distance observance is also compared to the cooperative and machine learning based methods of deconfliction. The most regarded parameters are the ability to avoid collisions and the traffic flow. The problems related to the highway narrowing are also described in the thesis.

Date: May 2011

OpenStreetMap for Mobile Robotics

Author: Rakovec Martin

Supervisor: Ing. Tom� Krajn�k Ph.D.

Abstract:

The thesis deals with problem of map-based mobile robot navigation in the outdoor environment. For this purpose we use the map OpenStreetMap format, together with SurfNav package. In our work we try to extend this OSM format for data that can be used for robot navigation. We focus on salient image features from robot outdoor camera image detected with the aid of Speeded Up Robust Feature(SURF) clustering these features results in map size reduction, which allows to use OSM format. Main benefit of our work is SURF descriptor clustering. We try to use only cluster centroids for mobile robot navigation. The modifications to the SurfNav software are experimentally verified.

Date: May 2011

Optimalizace vys�lac�ho sch�matu bezdr�tov� ad-hoc s�t? pomoc� evolu?n�ho algoritmu

Author: Bunga Pavel

Supervisor: Ing. Ji?� Kubal�k Ph.D.

Abstract:

Najít vysílací schéma v bezdrátové síti takové, že z vysílacího uzlu dosáhneme do všech ostatních uzlů s minimální celkovou vysílací energií, je NP-úplný problém. Tento problém se nazývá Minimum Energy Broadcast (MEB) problém. Tato práce se zabývá popisem genetického algoritmu POEMS použitého k řešení MEB problému. Navrhovaná aplikace algoritmu je experimentálně ověřená na obvykle používaných testech a dosažené výsledky jsou porovnány s ostatními zavedenými přístupy k řešení úlohy.

Date: May 2011

Predikce akc� u�ivatele podle odpozorovan�ho chov�n�

Author: ?ern� V�clav

Supervisor: Ing. Petr Nov�k Ph.D.

Abstract:

Bakalářská práce, kterou držíte v rukou, se zabývá využitím softwarového nástroje pro predikci akcí uživatele v rámci inteligentního prostředí a inteligentních domácností. Tento nástroj by měl sloužit především pro zlepšení života uživatelů s omezenou schopností pochybu a reakce. Predikce by měla usnadnit a zrychlit uživateli pohyb, pobyt a vykonávání činností v prostředí inteligentního domova. Jedním z cílů této práce bylo také navrhnout softwarovou knihovnu/modul, která na základě záznamu činností z minulosti predikuje akce, které nejlépe vyhovují současnému stavu, jako je poloha uživatele, čas a posloupnost předchozích akcí. Celá knihovna včetně všech metod byla implementována v programovacím jazyku C# z platformy .NET . Pro implementaci bylo využito integrované vývojové prostředí Microsoft Visual Studio 2010.

Date: May 2011

?�zen� krokov�ch motor? pro pohon mobiln�ho robotu

Author: Kajml Viktor

Supervisor: Ing. Jan Chudoba

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá problémem návrhu jednotky pro řízení krokových motorů pro použití v mobilní robotice. Cílem je dosažení funkčnosti srovnatelné s komerčně dostupnými jednotkami typu Pilot MC3410. V rámci toho jsou popsána řešení dílčích problémů, jako návrh hardware, software komunikačního protokolu a jejich implementace. Výsledkem práce je funkční prototyp jednotky a podklady pro jeho výrobu. Uvedeno je také krátké srovnání s jednotkami typu Pilot MC3410 na základě provedených experimentů.

Date: May 2011

Topologick� mapa pro vnit?n� prost?ed�

Author: Hab�? P?emysl

Supervisor: RNDr. Petr �t?p�n Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis describes building of topological map for an intelligent robot moving in indoor environment. The solution of the problem has been split into three separated tasks. The first deals with laser data preprocessing and feature extraction. Line segments are detected from data measurements via basic algorithms and these segments are applied to extraction of easily recognized objects such as corners and wall ends. Second task solves the problem of movement control in an unknown environment depending on the already constructed map. For robot control the odometry data and algorithm for wall following is used. Last task deals with algorithm looking for correspondences between objects in existing topological map and actual observed features. The new features are either added into the map or are merged with already existing features. Experimental results were obtained with robotic interface Player and robotic simulator Stage.

Date: May 2011

Anal�za dat ?esk�ho registru d�rc? krvetvorn�ch bun?k

Author: ?ejka Ji?�

Supervisor: doc. Ing. Lenka Lhotsk� CSc.

Abstract:

Český registr dárců krvetvorných buněk vznikl v roce 1991 v pražském institutu klinické a experimentální medicíny IKEM. Jeho hlavním úkolem je sdružovat, vyhledávat a koordinovat aktivity spojené s transplantací krvetvorných buněk od nepříbuzenských dárců pro české i zahraniční pacienty, kteří trpí poruchou krvetvorby. Dárci jsou též sdružováni v 60 databázích po celém světě společně s jejich HLA genetickými znaky, na základě nichž jsou vyhledáváni. Tato závěrečná bakalářská práce se zaměřuje na návrh metodiky analýzy dat obsažených v databázi Českého registru dárců krvetvorných buněk s ohledem na jejich časový vývoj a jejími závěry jsou doporučení jak metodiku a analýzu dat na základě ní tvořenou dále rozvíjet.

Date: Jan 2011

Anal�za obraz? gelov� elektrofor�zy

Author: Ka?ka Ji?�

Supervisor: Ing. Martin Urban Ph.D.

Abstract:

Cílem této diplomové práce je vývoj počítačového programu, umožňujícího zpracování a vyhodnocení obrazu z jednodimensionální gelové elektroforézy nukleových kyselin. Nejprve je stručně popsána metodika gelové elektroforézy a způsoby zpracování obrazových dat z ní získaných. Hlavní částí práce je navržení a implementování algoritmů, které umožní základní úpravy vstupních obrázků a usnadní analýzu výsledků zgelové elektroforézy. Tyto algoritmy jsou součástí jednoduše ovladatelného modulárního programu, který bude možné do budoucna rozšiřovat o další funkce.

Date: Jan 2011

Anal�za sociobiologick�ch rytm? bipol�rn�ch pacient?

Author: Kore� Jind?ich

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývá studiem bipolární poruchy, se zaměřením na pohybovou aktivitu bipolárních pacientů. Data byla získána od pěti pacientů, pro zpracování se vzhledem k výpadkům a délce monitorovaného období hodili pouze dva z nich. Práce představuje dvě nové nové metody pro analýzu aktigrafických dat a také se věnuje predikci nadcházejícího relapsu deprese. Spánkový parametr celkový čas s pohybem a parametry {délka NAP oblastí a celkový čas bez pohybu + délka NAP oblastí před depresemi a mimo ně vykazují u pac. č. 6 signifikanci. Frekveční analýza u pacienta č. 6 poukazuje na periody vyskytující se pouze v depresivních týdnech. Predikce pomocí rozhodovacích stromů se nejevila jako úspěšná.

Date: Jan 2011

Assessing the Usability of Predictions of Different Regression Models

Author: �?astn� Jaroslav

Supervisor: prof. RNDr. Olga �t?p�nkov� CSc.

Abstract:

The thesis analyses methods for assessing usability of different regression models. One type of methods are heuristically inspired, designed so that they correlate with prediction error. Another type of methods consists in obtaining prediction intervals using either frequentist statistical methods or transductive inference. Based on the analysis, two modification of existing heuristic methods were proposed. Both the methods types are compared on four kinds of parametric regression models using two real-world datasets. The analysis of results showed particular cases where the correlation of the heuristic methods' output with prediction error is relatively high, which was then also showed by obtained Pearson coefficient of linear dependence on an independent set of observations. The presented results also showed that the heuristic method output is strongly dependent on used regression model and the dataset. However, one of the proposed method embodies relatively high correlation in case of one dataset and all the regression models.

Date: Jan 2011

Ergonomy of Human-machine 3D Visualisation Interface for Air-Traffic Control

Author: B�rnet Zden?k

Supervisor: Mgr. P?emysl Volf

Abstract:

The purpose of this thesis is to design and implement Java application displaying the Earth sur-face in 3D space. After a theoretical introduction into available methods for terrain rendering, we decided to use quad trees that helped us to display satellite images of the Earth in dierent LOD. Main part of the thesis deals with implementation of the Earth surface visualization. Our goal is to create an application able to ergonomically control air-traffic visualization. It was fullled. We can control the application in a similar way as Google Earth and we are able to provide terrain displaying fluently, fast enough and in a proper resolution.

Date: Jan 2011

Geographical Analysis of Databases of Stem Cell Donor Registries

Author: T?hn�k Ji?�

Supervisor: doc. Ing. Lenka Lhotsk� CSc.

Abstract:

Tato práce se zabývá analýzou národních registrů dárců krvetvorných buněk se zaměřením na geografickou strukturu. Registry obsahují anonymizované údaje o HLA fenotypech dárců a další atributy. Práce se zaměřuje na porovnání genetické podobnosti jedince se skupinou jedinců v regionu. Jedním z atributů u každého jedince je poštovní směrovací číslo, podle kterého jsou jedinci klasifikováni do regionů a poté je podle navržené metriky měřena vzájemná genetická vzdálenost. Vzniklé matice jsou pak vizualizovány pomocí navržené webové aplikace GeoRelatives v podobě přehledných geografických map s barevně odlišenými regiony. Navržený způsob předzpracování dat registru umožňuje zobrazovat výsledky na dotazy v reálném čase. Pomocí experimentů nad českým, finským a švédským registrem je dokázána hypotéza stanovená v úvodu a to že jedinci žijící uvnitř regionů jsou si navzájem HLA geneticky bližší než ve srovnání s jedinci z ostatních regionů. U každého ze zkoumaných registrů byla stanovena míra HLA genetické diverzity. Tento ukazatel přináší informaci o interregionální genetické diverzitě národního registru a také o míře důvěryhodnosti výsledků. Specialistům pracujícím s registrem umožňuje tato aplikace zobrazit k libovolnému HLA fenotypu distribuci genetických vzdáleností přes všechny regiony a vytvořit seznam regionů seřazených od nejbližšího. Při hledání vhodného dárce je tedy pak možné se zaměřit přímo na regiony s menší genetickou vzdáleností od potřebného pacienta a ušetřit čas i peníze celoplošným hledáním.

Date: Jan 2011

Hodnocen� EEG sign�lu v re�ln�m ?ase

Author: Nov�k Radek

Supervisor: Ing. V�clav Gerla Ph.D.

Abstract:

Práce se zabývá návrhem aplikace, která je schopna v reálném čase přijímat a analyzovat EEG signály, a monitorovat stav pacienta po celou dobu jeho spánku. Výsledkem této práce je vlastní implementace aplikace v programovacím jazyce JAVA, která je schopna z přijatých dat zobrazit spektrogram, rozdělit signály na segmenty pomocí adaptivní segmen-tace, analyzovat tyto segmenty a metodou nejbližšího souseda je zařadit do klasifikační třídy. Cílem aplikace není vytvořit plnohodnotnou klasifikaci, ale předložit lékaři podrobnější in-formaci o aktuálním stavu pacienta. Při návrhu řešení se snažíme najít vhodný kompromis mezi rychlostí algoritmu a jejím výsledkem z hlediska přesnosti metody. Součástí návrhu aplikace bylo také vytvoření trénovací množiny pro klasifikaci EEG záznamů. Aplikace s vytvořenou trénovací množinou byla odzkoušena na reálném EEG záznamu. Výsledky práce včetně zdrojových kódů v jazyce Java jsou přiloženy na CD.

Date: Jan 2011

Home Cloud Platform 2010

Author: Fafl�k Tom�

Supervisor: Ing. Miroslav Uller

Abstract:

Cílem práce je vytvoření základního frameworku, který by měl sloužit jako centrální bod pro digitalizaci moderní domácnosti. Framework bude provozován na levných a nízkoenergetických domácích serverech. V době, kdy klesající ceny úsporného hardwaru umožňují velmi levně sestavit nenáročné domácí servery, by měla tato práce zaplnit mezeru na trhu s obslužným softwarem pro tyto specializované počítače. Framework je rozšiřitelný pomocí externích aplikací - modulů. Součástí práce je několik ukázkových aplikací využívající tento framework: databáze domácího videa a program pro probouzení počítačů po lokální síti (Wake-on-lan). Veškerá práce se serverem probíhá pomocí webového prohlížeče.

Date: Jan 2011

Microsoft technology for Mobile Robotics

Author: Vrzal Ond?ej

Supervisor: Ing. Tom� Krajn�k Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis analyzes the feasibility of Microsoft .NET Micro Framework (NETMF) for a mobile robotics. Evaluated criteria are the ability to process the data from sensors and to control the robot in the real time.

As a robotic platform the intelligent wheelchair system developed at Cybernetics department was used. User can operate this system with low-bandwidth input devices making it possible to control the wheelchair by the people not able to use a conventional input devices. Electric wheelchair was equipped with extra sensors for position estimation, obstacle avoidance and special interface to drive the motors.

The intelligent wheelchair system is composed of the User PC, Control Board and electric wheelchair. User PC servers as interface with user and provides several user interfaces for different modes of wheelchair operation. In the `direct mode' user controls the wheelchair manually similarly to operating the wheelchair with a joystick. In the `limit mode' user sets the distance or the angle the wheelchair should move. Finally in the `indoor mode' user selects the destination on a map and the wheelchair should autonomously reach this destination. User PC sends commands from user to the Control Board that plans all the necessary tasks and executes them. Control Board was programmed with the Tahoe II development kit and served as a testing platform for NETMF.

Real-time control of a mobile robot with the NETMF was tested on the motion planning problem. The position of a the robot was estimated with odometry. To execute commands for diferent modes of wheelchair operations several motion controllers was implemented. The most important one was the "follow the carrot" controller that controlled the wheelchair along a planned path to the destination selected by a user. To plan the path A* search algorithm and a grid map was used. Obstacles avoidance was achieved by limiting the wheelchair speed based on the distance to the closest obstacle.

Date: Jan 2011

Modul lokalizace mobiln�ho robotu pro syst�m Player

Author: Bedro� Roman

Supervisor: RNDr. Miroslav Kulich Ph.D.

Abstract:

Cílem této práce bylo vytvořit modul pro systém Player/Stage, který by průběžně určoval polohu robotu ve dvoudimenzionálním prostoru bez pohybujících se objektù. S využitím algoritmù ICP, IMRP a IDC byl popsaný modul implementován a jeho vlastnosti byly ověřeny pomocí experimentù, které potvrdily, že (z reálných dat) lze pozici robotu určit s chybou v řádu centimetrů na jeden krok lokalizace.

Date: Jan 2011

Navigace mobiln�ho robotu pomoc� generalizovan�ch saturovan�ch Voron�ho diagramu

Author: Kuba�ta Petr

Supervisor: Ing. Karel Ko�nar Ph.D.

Abstract:

Cílem práce je popis a implementace chování mobilního robotu, které zarucuje bezkolizní exploraci prostredí s tím, že robot bude navigován po saturovaných generalizovaných Voroného diagramech. Práce popisuje Voroného diagramy, a jejich saturovanou a zobecnenou variantu v L1 metrice. Prekážky v prostredí jsou omezené, tak že je možné je aproximovat useckami s orientací n 2 ; 8n 2 Z. Robot projíždející dopredu neznámým, pravoúhlým prostredím, tvorí topologickou mapu prostredí. Nemálo duležitou vecí je overení použitelnosti strategií v simulátoru a na reálném robotu. Tato metoda je vhodná pro navigaci robotu, který má všesmerový dálkový senzor s omezeným dosahem a systém poskytující globální informaci o poloze.

Date: Jan 2011

Optimalizace p�?en�m v?el� kr�lovny

Author: ?eleda Tom�

Supervisor: doc. Ing. Ji?� La�ansk� CSc.

Abstract:

Práce se zabývá popisem relativně nového metaheuristického optimalizačního algoritmu inspirovaného rozmnožováním včel (Honey Bees Mating Optimization – HBMO). Obsahuje detailní popis algoritmu a shrnutí jeho dosavadních úspěšných aplikací. HBMO algoritmus byl v rámci práce implementován a byly provedeny experimenty na problému splnitelnosti Booleovských formulí (3-SAT), různých spojitých problémech a problému obchodního cestujícího. Experimenty byly prováděny s různými kombinacemi vstupních parametrů a výsledky byly vzájemně porovnávány. Dosažené výsledky byly porovnány s tradičnějšími metodami optimalizace a výsledky v literatuře. Vzájemné porovnávání různých algoritmů bylo prováděno na základě nejlepšího dosaženého řešení za daný počet vyhodnocení účelové funkce. Díky tomu je možné použít dosažené výsledky pro další práce.

Date: Jan 2011

Realizace prototypu elektronick� orienta?n� pom?cky pro nevidom�

Author: Grimmer Vladim�r

Supervisor: Ing. Vojt?ch Von�sek Ph.D.

Abstract:

V této diplomové práci se zabýváme realizací prototypu elektronické orientační pomůcky pro nevidomé vyvíjené v rámci projektu "Ven ze tmy". Pomůcka má zvýšit bezpečnost pohybu nevidomých osob, zajistit samostatnost a nezávislost nevidomých na doprovázejících osobách nebo slepeckých psech. Samotná práce se zabývá návrhem a realizací prototypu orientační pomůcky dle požadavků vycházejících z první fáze projektu, ve které byly zkoumány a vybrány vhodné technologie. Pomůcka se skládá ze senzoru - stereo kamery, která snímá prostředí a detekuje překážky před uživatelem. Informace o nebezpečných zónách, kterým je nutné se vyhnout, jsou uživateli předávány hmatovým displejem umístěným na břiše. Na rozdíl od jiných pomůcek, které předávají informace o překážkách zvukem, může uživatel této pomůcky dobře slyšet zvuky přicházející z okolí. V rámci projektu "Ven ze tmy" bude pomůcka dále testována, bude ověřována schopnost správné reakce na informace z hmatového displeje a spolehlivost celé pomůcky. Cílem projektu je vývoj takové pomůcky, která by byla levná, dostupná, jednoduchá pro používání, intuitivní a bezpečná.

Date: Jan 2011

Smartphone as a Geometric Measurement Tool

Author: Horv�th Matej

Supervisor: prof. Ing. Ji?� Matas Dr.

Abstract:

The aim of this master's thesis was to create an universal mobile phone application for measuring geometric quantities using computer vision algorithms. In the rst chapter, possibilities of measuring geometric quantities by mobile phones are analyzed. This chapter also includes a section, where a previous work of David Stach, in which my work continues, is described. Another chapter analyzes possible platforms for running such software, and the chosen platform is presented. The third chapter describes used computer vision algorithms and their roles. The fourth part reviews the application from the user's point of view. Another chapter contains the overall application architecture description, and selected algorithms are described in detail. The next chapter presents results of application testing. And the last two chapters contain conclusions, and overviews of possible future development.

Date: Jan 2011

Zipfs Law and Zeta Distribution

Author: Delong Vojt?ch Adalbert

Supervisor:

Abstract:

Performing statistical hypothesis tests is an important method for analyzing real data sets occuring in various areas of the society. This thesis studies the properties of Zipf's law, its relationship to zeta distribution and the connection with heavy-tail phenomena occuring extensively in economics or demographics. Section 1 contains a short look at the problem in question and also a brief historical explanation of the origins of Zipf's law. In section 2, properties of several related terms are described and a method of the performed analysis is introduced. A practical part of this work is in section 3 where the analysis is performed and results presented. Section 4 summarizes the results for both theoretical and empirical part of the document. Student's own contribution includes a consistent description of the theoretical part and also developing scripts for the analysis.

Date: Jan 2011

3D Pr?zkumn�k soubor?

Author: Posp�chal Tom�

Supervisor: Ing. Miroslav Uller

Abstract:

Práce implementuje 3D průzkumníka souborů, jako studii pro budoucí ale i současné 3D zobrazovací systémy. Práce se nejdříve zabývá návrhem, jak by 3D průzkumník souborů měl vypadat, jaké by měl mít vlastnosti a následně tyto vlastnosti implementuje. Ke konci práce je zpracováno vyhodnocení zkušeností uživatelů s tímto programem na základě vyplněných dotazníků.

Date: Jun 2010

Automatick� rozpozn�v�n� zm?n v topologii monitorovan� s�t?

Author: Hol� Radek

Supervisor:

Abstract:

Cílem práce bylo prostudovat protokoly použitelné pro rekonstrukci topologie sítě a navrhnout metodu automatického rozpoznávání změn v topologii monitorované sítě. Výsledkem je návrh a implementace metody, která změny a jejich příčiny rozpoznává, vypisuje a aplikuje do konfigurace monitorovacího systému.

Date: Jun 2010

Binary Local Optimizer with Linkage Learning

Author: Van�?ek Stanislav

Supervisor: Ing. Petr Po��k Ph.D.

Abstract:

In this paper I will describe algorithm for Black-box optimization problems. The algorithm will be tested against two types of test functions, additively decomposable functions and hierarchical functions. Subject to testing, the number of evaluations needed to reliably find the global optima. Results will be compared with results of two genetic algorithms ECGA and BOA.

Date: Jun 2010

Coalgebraic Approach to Automata Theory

Author: Dost�l Mat?j

Supervisor:

Abstract:

We show that automata can be described uniformly as coalgebras for a functor. For every such functor we present a modal language that allows us to speak about states of automata. We discuss soundness and completeness of semantics of our language.

Date: Jun 2010

Heterogeneous Parallel Genetic Algorithm

Author: ?ern� Jan

Supervisor: Ing. Ji?� Kubal�k Ph.D.

Abstract:

This thesis compares performance of heterogeneous and homogeneous parallel genetic algorithms for optimization of real functions. For the purpose of this experiment an optimization application capable of both homogeneous and heterogeneous evolution has been created. It has been shown that on several benchmark problems heterogeneous approach give better results while it fails on some others.

Date: Jun 2010

Implementace optimaliza?n�ho algoritmu mraven?�ch koloni� (ACO)

Author: Zaloga Martin

Supervisor: Ing. Richard M�lek

Abstract:

Tématem bakalářské práce je implementace algoritmu ACO inspirovaného chováním mravenčích kolonií, jeho aplikace na optimalizační problém splnitelnosti logických formulí (SAT) a následné porovnání např. s algoritmem GRASP.

Date: Jun 2010

Pl�nov�n� pohybu technikami RRT

Author: Van?k Petr

Supervisor: doc. Ing. Jan Faigl Ph.D.

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá problémem plánování trajektorií mobilního robotu technikami RRT (Rapidly-exploring Ranodm Trees). Kromě základní RRT techniky jsou představeny modifikace RRT-Bidirect, RRT-Connect, RRT-Blossom a RRT-Viability. Tyto algoritmy byly implementovány a experimentálně ověřeny v úloze plánování trajektorie pro dva základní modely robotů (diferenciální a car-like) v různých prostředí. V práci je také uvedena plánovací technika KPIECE, která je technice RRT velmi podobná, avšak místo náhodného vzorkování je použito deterministického výběru buňky (části stavového prostoru), ve které je teprve náhodně vzorkováno. Mimoto byly popsané RRT techniky aplikovány v úloze Alpha Puzzle, který představuje standardní problém používaný pro porovnání různých plánovacích technik. Charakter této úloh vyžaduje 3D vizualizace plánovací scény, proto je v práci stručně představena použitá vizualizační knihovna VTK. V závěru práce jsou shrnuty dosažené výsledky a nastíněny možné směry dalšího studia plánovacích technik.

Date: Jun 2010

Syst�my lokalizace mobiln�ho robotu

Author: Mudrov� Lenka

Supervisor: doc. Ing. Jan Faigl Ph.D.

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá problémem lokalizace mobilního robota, který je motivován řešením tohoto problému v rámci studentské soutěže Eurobot. Tento problém je řešen dvěma základními přístupy. V prvním přístupu je problém formulován jako úloha dead-reckoning, která pro odhad pozice robota používá data vyčtená z optických myší. Druhým přístup reprezentuje metodu založenou na využití externí lokalizační infrastruktury a problém je formulován jako úloha trilaterace, která pro odhad pozice robota používá tři vzdálenosti mezi robotem a externími majáky. Tyto dvě metody byly vybrány právě proto, že představují základní možné přístupy lokalizace mobilního robota, které mohou být použity v soutěži Eurobot. V práci je popsán základní princip metod a konkrétní řešení odhadu pozice mobilního robota v pracovním prostoru. Dále je poukázáno na několik praktických problémů, jako je například mechanické provedení systémů nebo vyčítání dat přenosným počítačem, které je nutné vyřešit pro správnou funkci použitých lokalizačních systémů. Zvolené metody lokalizace byly experimentálně ověřeny v řadě reálných experimentů blízkých reálnému pohybu robota v podmínkách soutěže Eurobot.

Date: Jun 2010

Using Ontologies for Knowledge Management of Structural Failures of Constructions

Author: Abraham?�k Jan

Supervisor: Ing. Petr K?emen Ph.D.

Abstract:

The main goal of this thesis is to propose and implement an ontology-based information system for storing, retrieving and managing data about failures of historical and modern structures. The presented system addresses real-world problems and user needs that were formulated in cooperation with The Institute of Theoretical and Ap- plied Mechanics of the Czech Academy of Sciences (a.k.a ITAM), and is inspired by an existing prototypical relational database-backed system Db- Failures developed by ITAM. The main benefits of the presented OWL ontology-based system comparing to DbFailures are simple maintenance of the knowledge structure and expressive modeling and querying means including taxonomies, or transitivity of relations together with enterprise technologies compliance, namely Java EE.

Date: Jun 2010

Visualization of Expressive Queries into OWL 2 Ontologies

Author: Kostov Bogdan

Supervisor: Ing. Petr K?emen Ph.D.

Abstract:

After the World Wide Web Consortium (W3C) introduces the newer version of the Web Ontology Language (OWL 2) in 2009, a demand for a new more expressive query language for OWL 2 DL ontologies was rising which resulted in the creation of the SPARQL-DL. This document describes the designing, development and integration of a graphical visualization and editing query tool for the semantic web based on the new query language SPARQL-DL. This document introduces the current state of the semantic web and explains the need of a query tool that will ease the query building process. I continue with more detailed introduction to the technologies and standards involved in the semantic web, namely OWL2 SPARQL SPARQL-DL. Then I describe two designed graphical models and their basic features after which I discuss their capabilities and suggest feature extensions of the model. Afterwards I discuss the implementation of the tool. Firstly I give an overview of the used technologies and libraries. In subsequent chapters I present the detailed description of the designed API and present some implementation design decisions. Next I shortly discuss the possibilities for integration of the tool in practice. Finally summarize the reached results.

Date: Jun 2010

Agentn� modelov�n� nelegitimn�ho chov�n� v n�mo?n�m provozu

Author: K?�ek Vojt?ch

Supervisor: Ing. Michal Jakob Ph.D.

Abstract:

Tato bakalářská práce se zabývá implementací nelegitimního chování lodí v námořním provozu pomocí agentních modelů, které jsou vytvořeny pomocí konečných stavových automatů. Dále je v práci vypracován přehled problematiky pirátských lodí v okolí pobřeží Somálska z hlediska použití získaných dat pro implementaci agentních modelů. Je zde navrženo několik různých pirátských strategií s ohledem k získaným datům. Jednou z navržených strategií je i učící se strategie na bázi herního algoritmu multi-armed bandit. Tyto strategie jsou zahrnuty v jednotlivých agentních modelech lodí. Tyto modely jsou popsány za použití jazyka UML a jsou naimplementovány v jazyce Java v rámci multi-agentní platformy AgentC. Součástí práce jsou také simulace naimplementovaných strategií pirátských lodí a jejich vyhodnocení vůči reálné situaci v oblasti Somálska.

Date: May 2010

Clustering in Evolutionary Algorithms with Dependent Parent Selection

Author: Juchelka Tom�

Supervisor: Ing. Petr Po��k Ph.D.

Abstract:

The goal of this work is to explore the impact of clustering on the performance of evolutionary algorithms. This work focuses on hierarchical clustering. The effect of these modifications is tested on unimodal and multimodal functions with real representation. The results show that clustering is very problem dependent and may be useful for some multimodal problems where the algorithm was able to find better solution, but on the other side its application on unimodal problems is unsuitable in light of its time consumption.

Date: May 2010

Demonstration of Learning in Games - Focus on Reinforcement Learning and Forgetting

Author: Ot�hal Marek

Supervisor: Ing. Lenka Vyslou�ilov� Ph.D.

Abstract:

EN: Reinforcement learning is a promising method for machine learning, especially the use in game AI for its ability to cope with complex problems that provide feedback only on rare occasions. Forgetting is presented as an optimization method to speed up the learning process and reduce memory requirements as well. In many cases, a lot of information is provided to the learner, but only some is useful for a solution of a given problem, forgetting is able to remove the unneeded information and may offer improved results for problems that couldn't be learned completely for time reasons. Classes for online visualization of the learning progress and examples are provided. An educational material was made for the purpose. CZ: Posilované učení je slibná metoda strojového učení, která je díky schopnosti pracovat se složitými problémy, jenž informují o tom, jak si hráč (umělá inteligence) vede, jen zřídka. Díky tomu se skvěle uplatní v teorii her, kde tato situace poměrně často nastává. Jako způsob zlepšení rychlosti a paměťové náročnosti učení je představeno zapomínání. V mnoha případech má hráč (umělá inteligence) na výběr z velkého množství informací, ale jen malá část je podstatná pro řešení konkrétního problému, a právě zapomínání v některých případech dokáže rozpoznat a odstranit nepotřebné informace a zlepšit tak výsledky i pro problémy, které nemohly z časových důvodů být plně naučeny. Způsoby pro zobrazení průběhu učení a různé příklady jsou součástí zdrojových kódů. Také byl vytvořen studijní materiál na téma posilovaného učení.

Date: May 2010

Diaphragm Postural Function Analysis using Magnetic Resonance

Author: Vostatek Pavel

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

We present postural analysis of diaphragm function using magnetic resonance imaging (MRI). The main aim of the current study is to identify changes of diaphragm motion and shape. 16 healthy subjects are compared to 17 subjects suffering from chronic pain and having structural spine findings. Two sets of features are calculated from MRI recordings: i) dynamic parameters reflecting diaphragm action and ii) static parameters. Statistical analysis show that diaphragm respiratory and postural changes are significantly slower, bigger in size and better balanced in control group. Furthermore, a classification analysis between subject with and without chronic pain was carried out yielding sensitivity 0.97, specificity 1.0 and classification error 0.014 using normal densities based linear classifier.

Date: May 2010

Framework for Easy Development of Puzzle Games

Author: Stra�rybka Tibor

Supervisor: Ing. Petr Nov�k Ph.D.

Abstract:

The main task is to create (program) a game runtime environment with simplified handicapped users accessible controlling. The supporting application is therefore controllable even with a single input (switch), but also allows a more comfortable keyboard or mouse control without switching. The entire application is optimized to the minimum number of necessary operations. Simple games and puzzles described by a unified set of XML files and graphical representations enter the environment. The main file is a set of rules which operates the play process. The proposed system of rules ensures that in each round are offered only valid moves, making their selection easier. The rules are evaluated after each move with a special module with a help of a set of regular expressions. Syntax of the rules is original and is based on C# language. Scheme of the rules is compatible with more than 70 games and puzzles, of which 12 were implemented.

Date: May 2010

Gene Interaction Extraction from Biomedical Texts

Author: V�tovec P?emysl

Supervisor: doc. Ing. Ji?� Kl�ma Ph.D.

Abstract:

The presented report describes a method of text preprocessing improving the performance of sequential data mining applied in the task of gene interaction extraction from biomedical texts. The need of text preprocessing rises primarily from the fact, that the language encoded by any general word sequence is mostly not sequential. The method involves a number of heuristic language transformations, all together converting sentences into forms with higher degree of sequentiality. The core idea of enhancing sentence sequentiality results from the observation that the components constituting the semantical and grammatical content of sentences are not equally relevant for extracting a highly specific type of information. The experiments employing a simple sequential algorithm confirmed the usability of the proposed text preprocessing in the gene interaction extraction task. Furthermore, limitations identified during the result analysis may be regarded as guidelines for further work exploring the capabilities of the sequential data mining applied on linguistically preprocessed texts.

Date: May 2010

Inteligentn� hl�dkov�n� v n�mo?n�m provozu

Author: Hrstka Ond?ej

Supervisor: Ing. Ond?ej Van?k

Abstract:

Tato práce reaguje na zvýšenou pirátskou aktivitu v oblasti Adenského zálivu a zabývá se problémem optimálního rozmístění a patrolování proti-pirátských hlídek v námořním provozu. V první fázi je vytvořena mapa rizika, která modeluje riziko přepadení transportní lodě piráty. Ve druhé fázi je tato mapa použita nejprve k optimálnímu rozmístění hlídek, poté k naplánovaní trasy hlídky minimalizující riziko přepadení. Navržené algoritmy jsou integrovány s multi-agentní platformou AgentC, která dovoluje testovat jejich efektivitu. Výsledné algoritmy jsou testovány vzhledem k různým vlastnostem a různým počtům hlídek a vzhledem ke změnám vlastností prostředí. Ukazuje se, že je možné riziko snížit, ale za reálných podmínek není možné toto riziko úplně eliminovat.

Date: May 2010

Modul�rn� SW syst�m pro sledov�n� objekt? ve videu v re�ln�m ?ase

Author: Semmler Ond?ej

Supervisor: Prof. Ing. Tom� Svoboda Ph.D.

Abstract:

Práce se skládá z návrhu a implementace modulárního softwarového systému pro sledování objektů v reálném čase. Objekty jsou vybírány pomocí GUI nástrojů nebo jsou načítány ze souboru. Sledování probíhá ze vstupní videosekvence nebo v on-line obraze připojené kamery. Výstupem aplikace je textový soubor s výsledky sledování nebo vizualizace v reálném čase. Celý systém je rozdělen do několika modulů vzájemně komunikujících pomocí standardního protokolu TCP/IP. Rozdělení umožňuje snadnou výměnu modulů a možnost distribuce jednotlivých částí aplikace mezi několik počítačů. Celý systém je kontrolovaný pomocí řídicího modulu, který je spustitelný v režimu GUI i z příkazové řádky.

Date: May 2010

Pl�nov�n� v multi-robotick�ch syst�mech

Author: Krti?ka V�clav

Supervisor: RNDr. Miroslav Kulich Ph.D.

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá problematikou koordinace více mobilních robotů pohybujících se ve společném prostoru a jejím plánováním. Úlohou koordinace je, aby se roboty přemístily v prostoru z počáteční pozice do pozice cílové, aniž by došlo k jakékoliv vzájemné kolizi. První část je věnována teoretickému rozboru koordinace robotů s pevně stanovenými cestami, kde se koordinace odvíjí pouze od možnosti pohybu a zastavování robotů na jejich fixních předem určených cestách. V druhé části se lze seznámit s plánováním koordinace robotů na jim určených mapách cest, kde roboty nejsou omezeny pouze na pohyb a zastavování, ale i na možnost vybrat cestu, kterou se dostane z počátku do cíle. Poslední část prezentuje experimenty popsaných algoritmů koordinace, které byly implementovány, přičemž je ukázána jejich funkčnost, vliv nastavení parametrů a možné problémy, které mohou nastat při uvedení do praxe.

Date: May 2010

Po?�ta?ov� vid?n� robota hry Eurobot 2010

Author: Lenc Karel

Supervisor: prof. Ing. Ji?� Matas Dr.

Abstract:

Práce popisuje modul vidění robota pro hru Eurobot 2010. Cílem modulu je rozpoznat v okolí předměty tří kategorií a určit jejich pozice. Hledání předmětů je založeno na barvě. Pomocí dichromatického barevného modelu objektů dané kategorie zjišťujeme oblasti, které mohou být obrazem hledaných objektů. Z bodu uvnitř nalezené oblasti hledáme hranové body, ze kterých se ověřuje hypotéza přítomnosti objektu robustním způsobem pomocí metody RANSAC. Pro vidění byl sestrojen systém vestavěný do herních majáčků umístěných na okrajích hřiště. Na třiceti testovacích obrázcích z různých herních situací při proměnlivém osvětlení byla dosažena úspěšnost 89% u rajčat a 56% u kukuřic.

Date: May 2010

Practical Application of AI Methods in RTS Games

Author: Chv�tal Viktor

Supervisor: Mgr. Branislav Bo�ansk�

Abstract:

Real-time strategy(RTS) games are a growing part of video games industry. Artificial intelligence (AI) methods used in commercial games are made to entertain the user, but they are usually not able to solve other problems that are similar to problems in RTS. This work analyzes goals common to most real-time strategy games and studies AI methods for solving problems like path finding and decision making. After that, it presents the Open Real-Time Strategy (ORTS) environment which is used for development of new AI methods and is also used in competitions to compare the developed algorithms. An integration layer simplifying the access to the ORTS client code was developed and a simple AI player for the ORTS strategic combat scenario was made. The player was compared to two other AI players able to solve the scenario.

Date: May 2010

Prediction in Smart Home Environment

Author: ?eho? Miroslav

Supervisor: Ing. Lenka Vyslou�ilov� Ph.D.

Abstract:

This Master's thesis deals with the use of artificial intelligence methods for user's action prediction in an environment of a smart home. First, the term smart home is defined followed by a brief introduction of the subject area. Then, a description of a program for user's action generation is provided. In the next section there is a discussion of algorithms suitable for prediction in a smart home environment. Following the discussion of algorithms, specifications of implemented method – association rules – are described. The last section looks at performed experiments using the afo-resaid action generator. All methods have been implemented in Microsoft Visual Studio 2008, in C#.

Date: May 2010

?e�en� probl�mu navrhov�n� ne�pln�ch vyv�en�ch blok? pomoc� algoritmu POEMS

Author: S�lus Jan

Supervisor: Ing. Ji?� Kubal�k Ph.D.

Abstract:

Cílem této práce bylo naimplementovat algoritmus POEMS pro řešení problému navrhování neúplných vyvážených bloků (BIBD). K tomu jsem použil implementaci POEMS s oddělenou algoritmickou a problémově závislou částí. Navrhnul jsem několik variant, které vedou ke zlepšení algoritmu. Algoritmus POEMS jsem porovnal s několika jinými algoritmy, používanými pro řešení BIBD, na standardně používaných testovacích datech. Dosažené výsledky jsou slibné. POEMS nachází řešení srovnatelná s porovnávanými algoritmy.

Date: May 2010

Simulation of Flow and Pressure Pattern in Patients with Different Body Size Supported by Pulsatile Ventricular Assist Devices

Author: Je�ek Filip

Supervisor: MUDr. Ing. David Mack?

Abstract:

This thesis deals with the use of adult-size pulsatile flow ventricular assist device in patients of different size. Hereby, I try to prove basic concept, that substantially larger VAD stroke volume, than to what the patient is used to, would lead to hypertension. This concept has been already multiple times considered (for instance in [suri05, reinhartz01]). There are discussed general properties of human circulatory system, then an overview of mechanical circulatory support devices with emphasize on ventricular assist devices is presented. Based on a paper from Conlon et al.(2006)[conlon06], a mathematical model of systemic circulation is designed and implemented in Modelica language. This model is adjusted to represent either a small, normal-sized or a large patient. Consecutively, there is conducted an experiment on this model, where different VAD stroke volumes are used in patients of different size. According to hypothesis, the hypertension is really caused. Also, an user interface application for this model is designed and implemented in Silverlight environment, to serve as a learning aid and demonstrational tool.

Date: May 2010

Sledov�n� skoro line�rn�ch objekt? v re�ln�m ?ase / Real-time Tracking of Nearly Linear Objects

Author: Zuz�nek Petr

Supervisor: doc. Ing. Karel Zimmermann Ph.D.

Abstract:

Hlavním záměrem této bakalářské práce je návrh metody pro sledování skoro lineárních objektů z videosekvencích pořízených letícím pozorovatelem v reálném čase. Pro účely této konkrétní aplikace je jako nejvhodnější metodou určena poloautomatická metoda založená na porovnávání vzorů. Pro detekci lineárních objektů je použit rozšířený algoritmus hledající nejlevnější cestu mezi dolním a horním okrajem oblasti zájmu. Rozšířený algoritmus umožní sledovat objekty s podstatně nižšími nároky na jejich tvar a umístění v obraze, oproti standardnímu, což zvyšuje robustnost a variabilitu algoritmu. The main aim of this bachelor project is to design appropriate method for real-time tracking of nearly linear object from video sequences captured by flying observer. The semi-automated method based on template matching is chosen as a right solution for this particular kind of application. Linear objects are extracted using extended algorithm for finding minimal cost connected path between the bottom edge and top edge of a Region of interest. The extended algorithm for finding minimal cost allows tracking of object with less requirements for its orientation or location in a image. In comparison with basic algorithm it increases robustness and variability of the tracker.

Date: May 2010

Visual design of Evolutionary Algorithms

Author: �ourek Gustav

Supervisor: Ing. Petr Po��k Ph.D.

Abstract:

Visual diagrams and flowcharts are utilities often used in education of iterative algorithms, yet their scope could reach furthermore. The goal of this paper is to explore possibilities of visual programming, concretely Matlab-Simulink language, for the implementation of a functional interactive scheme representing evolutionary algorithms and similar iterative optimizers. Description of the technology, development process and final preview of the product will be provided.

Date: May 2010

Gener�tor patologick�ch EKG k?ivek pro pot?eby simula?n�ch model?

Author: Kol�tek Jakub

Supervisor:

Abstract:

The first task is to create a simulation of electrocardiogram (ECG) of selected pathological heart rhythm. The course electrical heart vector (EHV) in 3D is created by composing of some parametric equations. The set of position vectors is created to define a 3D arrangement of electrodes according to patient's 12-lead ECG system. The potential at each electrode is calculated as a projection of EHV to the direction of position vector of electrode. The voltage of each lead is then calculated as a difference between potentials at appropriate pair of electrodes. This procedure was implemented on C# code language. The second task is to suggest a simulation of spread electrical potential in heart electrical system with possibility of defect simulation. Suitable solution is taken from the Department of Medical Physics, University of Nijmegen. The simulation used the equivalent surface source model in which the sources are of the double layer type. The third task is to create an application of representation ECG curves based on .NET platform. Created internet application run on Microsoft Silverlight 3 enabled simulated physiological and pathological ECG curves and so showed vectorcardiogram (VCG) in 3D area.

Date: Feb 2010

Using Embedded Linux Module for Sensors and Outputs Control and Communication with PC

Author: Synek Martin

Supervisor: Ing. Petr Nov�k Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis presents usage of embedded modul for design of measuring equipment with operating system GNU/Linux. In the thesis are described specific properties of operating system (as are multithreaded applications and usage of socket communication), of usage communication interfaces (as are USB, Ethernet, RS-232 and Bluetooth) for analysis and solution of concrete application. In the next is solved a presentation of measured values in a form of website which is located at server of embedded module, and in a form of software application created in C# language.

Date: Feb 2010

Animation of Figures for E-learning

Author: Kort�nek Ji?�

Supervisor: RNDr. Miroslav Kulich Ph.D.

Abstract:

The goal of this project is to show and compare various methods of creating and animating a 3D model of a figure in applications working with 3D graphics, describe conversion of the 3D figure model animation into a video file and furthermore name, analyze and compare different methods for presenting these videos on internet. This project describes theoretical basics of animation and computer 3D graphics, including the Motion Capture system, mentions and explains commonly used techniques of creating a 3D model, rigging, texturing, rendering and creating of a video file. Furthermore compares commonly used programs for creating and working with 3D graphics and analyze the possibilities of presenting the videos on the internet. Subsequently, as an example, practical processes for creating 3D character, its animation and coding of a video file are mentioned. Finally some projects, including those led by PaedDr. Vladana Botlíková CSc. are mentioned, in which some of the methods and processes described in this project are demonstrated in practice.

Date: Jan 2010

EEG Analyze

Author: Horniak Robin

Supervisor: Ing. V�clav Gerla Ph.D.

Abstract:

The main objective of this Diploma Thesis is to analyze EEG signals. EEG signal visualizing receives the most attention together with results of some analyzed EEG data (adaptive signal segmentation, spectrum analysis and hierarchical clustering). The second parts deals with the classification of individual EEG segments and using a database of artefacts. An important component is the posibility to further develope the program using additional modules which can be used for further EEG data processing,analyze and visualization. The whole thesis is designed and implemented in C++ using the Borland C++ Builder environment.

Date: Jan 2010

Optimalizace nastaven� veno-arteri�ln� ECMO u cirkula?n? selh�vaj�c�ch pacient?

Author: Hu?ka Petr

Supervisor: MUDr. Ing. David Mack?

Abstract:

Diplomová práce se zabývá návrhem optimalizací, pro veno-arteriální ECMO, užité v aplikaci mechanické podpory cirkulace při akutních srdečních selháních. Práce slouží jako mezioborový most, přinášející do klinické praxe nevšední elektrotechnický pohled. V první části práce je nastíněn stav techniky na poli dočasných a trvalých mechanických srdečních podpor. Dále jsou definovány pojmy kardiovaskulárních veličin a jejich elektrických ekvivalencí. Velká část diplomové práce je věnována problematice pulsatilního a nepulsatilního krevního toku. Poslední část je vyvrcholením všech poznatků nashromážděných během zpracovávání diplomové práce. Je zde definován pojem adekvátního průtoku a jsou zde také uvedeny optimalizační návrhy VA ECMO, které si kladou za cíl vylepšit špatnou prognózu mortality akutních srdečních selhání. Ta se pohybuje na hranici 80% v případě postcardiotomy syndromu.

Date: Jan 2010

Simulation of Wireless Communication Networks

Author: Seleck� Martin

Supervisor: Ing. Milan Rollo Ph.D.

Abstract:

The aim of this work is to design and implement a new wireless network simulator that will be used in multi-agent platform A-globe for simulation of wireless communication. This simulator should enable specication of transmission powers, sensitivity thresholds and antenna gains of the simulated entities. Furthermore, it should enable denition of obstacles for radio signal - either manually by the user or by extracting the obstacles' positions from provided height-map of the environment. In this work, I will deal with the problems of radio frequency signal propagation and wireless network simulations, I will give an overview of the main concepts of the multiagent platform A-globe, and I will describe the design and features of the new simulator. The accuracy of the simulator was tested and compared to open-source simulator SWANS++, giving very similar results.

Date: Jan 2010

Tremor Detection Algorithm for Parkinsonian Patients

Author: Bak�tein Eduard

Supervisor: Prof. Kevin Warwick

Abstract:

This diploma thesis deals with development of a suitable method for detection of tremor in patients with Parkinson's disease. The detection is based on recorded local field potentials of the Subthalamic nucleus (STN), captured through an electrode of a deep brain stimulation device. The main part of this work is dedicated to research of various properties of the STN signal, compared on tremor and non-tremor recordings in different patients. Features based on temporal, spectral, statistical, fractal and autocorrelation-related discovered properties of the signals are developed and implemented. Evaluation and comparison of the features is done on the available data during a classification process, using short sections of preprocessed signals. The results show great importance of spectral properties of the signal, which corresponds with previous research in this field. In particular, the frequency bands 0-1 and 3.5-5.5 Hz proved great significance to the problem, the latter corresponding with the tremor frequency found in the simultaneous EMG recordings. Classification based on multiple features showed very good results for 3 out of 5 patients, reaching up to 94% sensitivity with specificity equalling one. On the contrary, the method did not work with the two remaining patients, possible reason being substantial lack of training data.

Date: Jan 2010

Measurement and Evaluation of IV Curves of Photovoltaic Cells

Author: Pokorn� Matou�

Supervisor:

Abstract:

This work deals with errors in determining the parasitic resistance of photovoltaic cells. Serial and parallel resistances Rs and Rsh are determined by the method of derivative for extreme conditions and method of IV curves of the two different lights. The results of calculation are compared with the resistances identified using a simplified model. Theoretical calculations are verified on real terms, which were measured at the photovoltaic cells SOLARTEC measurement system Pasan IId.

Date: Sep 2009

Navigace mobiln�ho robotu v �loh�ch hled�n� utajen� cesty

Author: Pytl�?ek Tom�

Supervisor: doc. Ing. Jan Faigl Ph.D.

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá úlohami třídy pursuit{evasion a hledáním utajené cesty, které do této třídy patří. Přehled úloh a základních přístupů řešení této třídy úloh je uveden v úvodu práce. Jsou popsány některé problémy, které tato třída zahrnuje a vybrané metody jejich řešení. Některé z uvedených metod jsou použity při řešení hledání utajené cesty. Algoritmus řešení je experimentálně ověřen v různých prostředích a konfiguracích strážců. Použitý algoritmus je komplexní a poskytuje široké možnosti řešení různých variací problému hledání utajené cesty. Všechny možnosti jenž algoritmus umožňuje jsou v práci podrobně popsány. Součástí práce je také ověření navigace robotu podél nalezené utajené cesty a to jak v prostředí simulátoru tak na reálném robotu.

Date: Sep 2009

Video Based Human-Computer Interface

Author: Zich, Lukas

Supervisor: Ing. Martin Urban Ph.D.

Abstract:

Video-based interfaces facilitate human-computer interaction for people unable to use common input devices like keyboard or mouse, e.g. due to a handicap or when the computer is physically separated from the user (behind a glass, positioned too high). The thesis describes the FCE system which behaves as a head-controled mouse. Head movements are observed by a common low-cost web camera. Face features are detected efficiently and tracked robustly, i.e. in a manner that is insensitive to failure of certain detectors or trackers.. Location of tracked points are mapped to cursor position. In tests, the proposed FCE system was evaluated by users as the most efficient and user-friendly system of all single web camera systems available on the WWW.

Date: Sep 2009

Aplikace evolu?n�ch princip? v naviga?n� �loze mobiln�ho robotu

Author: Fojt? �imon

Supervisor: doc. Ing. Jan Faigl Ph.D.

Abstract:

The thesis deals with the evolution of a discrete-time reccurent aritificial neural network to control an autonomous mobile robot. Standard genetic algorithm is employed to solve the obstacle avoidance problem. Evolution takes place in several specific simulated environments in Player/Stage. The obtained solutions are analyzed in all environments and compared with each other. The ability of adapting to particular robot configuration is explored by evolving a new control system with higher frequency of sensors readings. Robustness is tested by placing the best control system into the real mobile robot Morbot in the robotic arena SyRoTek. Reliability of its navigation is at least 60 %. Achieved results show that evolved control system is well adapted to specific possibilities of the robot and the environment, so that it maximizes its fitness function. It is also able to control the real robot properly. From that a conclusion might be drawn, that it is possible to evolve an aritificial neural network in a simulated environment and to use the found solution for controlling of the real robot.

Date: Aug 2009

Cascade Evolutionary Algorithm

Author: V�tk? Jaroslav

Supervisor: Ing. Ji?� Kubal�k Ph.D.

Abstract:

The aim of this thesis is to propose and review Cascade Evolutionary Algorithm, special case of Parallel Evolutionary Algorithms, which should prevent the premature convergence of population better than the currently used topologies. This algorithm was designed, implemented and experimentally configured, after that some tests on various static and dynamic problems were made. The results were compared with one of the common Parallel Evolutionary Algorithm topologies.

Date: Aug 2009

Fragment Assembly Problem by Means of Evolutionary Computation

Author: Wagner Libor

Supervisor: Ing. Ji?� Kubal�k Ph.D.

Abstract:

In this thesis the Iterative Prototype Optimization with Evolved Improvement Step algorithm is applied on problem from bioinformatic, which is called DNA Fragment Assembly. This problem is situated on final stage of DNA reading, especially long strands of DNA. Long strands cut many times into large set of fragments. Fragments are than assembled by computer into string corresponding with source DNA. This process is very complicate because the order and direction of fragments is lost in early stage. The algorithm was implemented and adjusted for needs of DNA Fragment Assembly Problem. Its performance were tested on standard benchmarks and compared to other assembly projects. The result are promising, but efficiency must be improved.

Date: Aug 2009

Klasifikace CTG z�znam?

Author: ?urda Martin

Supervisor: Ing. V�clav Chud�?ek Ph.D.

Abstract:

Cílem práce je navrhnout řešení pro klasifikaci kardiotokografických dat pomocí programu MATLAB s použitím nástroje PRTools (Toolbox for Pattern Recognition). Vybral jsem 3 druhy klasifikátorů. K-NN (K-Nearest Neighbour), stromový klasifikátor a poslední SVM (Support Vector Machine). Pro selekci příznaků jsou použity funkce featselb a featselp s použitím parametrů určených ke každému klasifikátoru. Snížení dimenze je provedeno metodou PCA (Principal Componet Analysis), pouze pro experimentální využití. Pro každé nastavení klasifikátoru a výběrové funkce je provedena křížová validace s dělením na 10 složek a s 10-ti násobným opakováním. Pouze u stromového klasifikátoru je použito právě jedno opakování. Výsledné hodnoty jsem vynesl v tabulkách. Vybral jsem nejlepší řešení, které je uvedeno v závěru této práce. Klíčová slova: CTG, kardiotokograf, knn, knnc, svm, svc, treec, featselp, featselb, pca, testc, PRTools

Date: Aug 2009

Optim�ln� sm?rov�n� v s�t�ch s omezen�mi pomoc� evolu?n�ch algoritm?

Author: Polomsk� Tom�

Supervisor: Ing. Ji?� Kubal�k Ph.D.

Abstract:

V této práci řeším problém optimálního směrování v sítích s omezeními. Úkolem je z množiny linek v dané síti vybrat nejlevnější podmnožinu tak, aby bylo možné přenášet data ze zdrojových do cílových uzlů a přitom splnit různé omezující podmínky. Tyto podmínky zahrnují požadavky na přenosovou kapacitu a zpoždění jednotlivých linek a také omezení na celkové zpoždění. K dalším podmínkám patří, že některé zprávy musí být přenášeny pouze po zabezpečených protokolech. Tento problém patří mezi NP-těžké a větší instance nemohou být vyřešeny optimálně v rozumném čase. Tento problém řeším pomocí dvou algoritmů: evolučního algoritmu a Prototype Optimisation with Evolved Improvement Steps. Popisuji princip jejich funkce, konkrétní implementaci a srovnání výsledků těchto algoritmů oproti jiným způsobům řešení tohoto problému: celočíselným lineárním programováním, Column Generation a Lagrangean Decomposition.

Date: Aug 2009

Akcelerace zpracov�n� obrazu hradlov�m polem

Author: �v�b Jan

Supervisor: Ing. Tom� Krajn�k Ph.D.

Abstract:

Bakalářská práce prezentuje návrh hardwarově akcelerované implementace algoritmu Speeded Up Robust Features (SURF). Algoritmus SURF je složen ze dvou částí -- detekce významných bodů a tvorba deskriptorů významných oblastí -- z čehož první je vhodnější pro řešení pouze logikou programovatelného hradlového pole (FPGA). Druhá část algoritmu je implementována v jazyce C pro běh na standardních procesorech -- nejlépe s podporou operací v plovoucí řádové čárce. V práci jsou kromě popisu algoritmu a popisu implementace zahrnuty i výsledky dosažené praktickou aplikací této implementace na FPGA rodiny Virtex-5 FXT, včetně rychlosti zpracování. Podmínky této testovací aplikace simulují použití při úloze navigace mobilního robota. Výsledky jsou srovnány s výsledky jedné z již existujících softwarových implementací, čímž je prokázána praktická použitelnost této implementace.

Date: Jul 2009

Knowledge-Oriented Genomic Probeset Consolidation

Author: Urban Hynek

Supervisor: doc. Ing. Ji?� Kl�ma Ph.D.

Abstract:

This work examines the possibilities of alternative genomic probeset consolidation using the Affymetrix annotation data and utilizing them in conjunction with various publicly available databases of genomic sequences. The protein- and gene-based representations were compared by means of synonymous probesets' correlation, the accuracy of an automatic classifier built upon the two representations and the number of significantly differentially expressed units. It has been found that the protein-based probeset consolidation is a good alternative to the traditional gene-based one, increasing the within-unit correlation of measured data on the one hand, but causing a decrease in the overall number of usable probesets on the other hand.

Date: Jul 2009

Multi-Robot Cooperative Inspection Task

Author: Ma?�k Jan

Supervisor: doc. Ing. Jan Faigl Ph.D.

Abstract:

The thesis deals with multirobotic cooperative inspection task. The solution of the inspection task is obtained via decomposition into independent subproblems -- the Art Gallery Problem and the multiple Traveling Salesmen Problem. The path between each pair of measurement places is planned by a harmonic potential field. The important advantage of planning using harmonic potential beyond obstacle avoidance is described. This advantage is a possibility to generalise goal from single point to an arbitrary polygon and ease of planning in multiple goal environment. Described methods are verified in a set of experiments. The sum of route lengths of the solution of inspection task planned by the harmonic potential field is slightly greater than in the identic solution planned by the visibility graph while realisation time of solution is by units of percent lower in case of planning in the harmonic potential field. Generalised goals are used in experiment on finding the inspection task solution based on artifitial neural network.

Date: Jul 2009

Multi-Robot Exporation

Author: �trunc Josef

Supervisor: doc. Ing. Jan Faigl Ph.D.

Abstract:

The thesis deals with problems of single robot and multirobotic exploration and simultaneous map building of an unknown environment. The work is inspired by the ARIEL system, which is described in the articles~\cite{Yamauchi98} and~\cite{Yamauchi98-2}. In addition, it is extended to cope with real-time map updating and more frequent replanning of target frontiers and paths. The multirobotic exploration deals with coordination and cooperation of robots, especially aspect which have not been addressed by authors of the ARIEL. The thesis solves following problems: building of 2D grid map, integration of sensorial data into the map, path planning on the grid, determination of places for exploration and also problems related to the multirobotic exploration such as mutual path avoidance and cooperation. Experimental results of the simulated environment are presented and discussed. The results show the effect of number of robots and the effect of cooperation to performance of the exploration task. Experimental result of the experiment with two real robots are presented as well. It shows, that developed system can be used for mapping of real static indoor environments.

Date: Jul 2009

Optimization Using Neural Gas

Author: Tom�ko Pavel

Supervisor: Ing. Petr Po��k Ph.D.

Abstract:

Continuous global blackbox optimization is one of the important problems in today’s science and engineering routine. Although there exist many algorithms, which are able to solve the problem, all of them is applicable only on relatively constrained class of optimized functions. The present tendency is to look for the algorithm, which could solve larger class of problems - preferably larger, than all other algorithms - and which would work for all funcions in this class with acceptable power. I am focusing on not yet well-explored way of the optimization in this work. The Neural Gas - despite it falls into another algorithm class - looks like to be acceptable for being used as a global optimizer after some changes thanks to its properties. After a brief introduction, I present two ways of how the Neural Gas can be used for optimization, found in the literature. Next I try to reproduce the authors’ reached results, which they present in their articles. In the last part of the work I compare the algorithms with each other to see which is better and their advantages and disadvantages. During the work the becomes obvious, that the authors of both articles evidently did some mistakes during writing them, because not even one of the algorithms works as it should. This made me often deep in thought about trustfulness of technical articles. Nevertheless the Neural Gas showed that can be quite good, compared with other algorithms, in the future.

Date: Jul 2009

Visualization of Graph Structures by Means Genetic Algorithms

Author: Meiser Tom�

Supervisor:

Abstract:

The main thesis of this project presents developing and implementing of graph drawing algorithms, especially in 3D. Graph structures are positioned with due regard for maximal operator understanding. The quality of solution is described by, more or less sophisticated mathematics functions and than they are optimized by nondeterministic algorithms, mostly by genetic algorithms. The outcome of this project is primarily implemented library for solving graph drawing problem. This library contains implementation of all introduced methods in modular and reusable form. The second part of this project consists of new methods evaluating and testing. This part compares the solution quality obtained by well known and newly implemented methods.

Date: Jul 2009

Diagnostika infarktu myokardu pomoc� pravidlov�ch syst�m?

Author: Brabec V�clav

Supervisor: Ing. V�clav Chud�?ek Ph.D.

Abstract:

Tato práce se věnuje lokalizaci infarktu myokardu. Jsou zde zmíněny současné postupy, které se využívají v medicíně. Práce se soustřeďuje především na využití rozhodovacích stromů, které mohou provádět automatickou lokalizaci infarktu. Tyto stromy využívají záznam z EKG. Je zde uvedeno porovnání těchto stromů, vypočítány jednotlivé sensitivity a specificity. Tyto rozhodovací stromy byly implementovány v MATLABu. Práce se dále zabývá využitím automatických postupů z umělé inteligence pro klasifikaci dat, především pak automatickou tvorbou rozhodovacího stromu a neuronové sítě na základě zvolených atributů. \\ Přínos těchto algoritmů by mohl být veliký, mohla by se zjednodušit včasná detekce a lokalizace infarktu. Rovněž by to díky cenové a technické nenáročnosti mohlo znamenat rozšíření těchto automatických přístrojů do rozvojových zemí, kde je nedostatek kvalifikovaných lékařů a přinést včasnou pomoc pacientům v těchto zemích.

Date: Jun 2009

Efficient Construction of Relational Features for Machine Learning

Author: Ku�elka Ond?ej

Supervisor: prof. Ing. Filip �elezn� Ph.D.

Abstract:

This thesis aims at efficient construction of relational features in the context of inductive logic programming. In order to speed up construction of relational features, we devise and implement two algorithms for theta-subsumption and two algorithms for propositionalization for so called hierarchical features. The algorithms for theta-subsumption called ReSumEr and ReCovEr are tested on real-life data. They are shown to be faster than state-of-the-art theta-subsumption algorithm Django in many, but not all cases. The propositionalization algorithms called RelF and HiFi are based on a theoretical analysis, which shows that relevancy and irreducibility properties of hierarchical features are monotone in a certain sense, which enables the algorithms to considerably reduce numbers of features, which need to be constructed. On three real-life datasets, RelF and HiFi are shown to construct features of lengths achievable neither by state-of-the-art propositionalization system RSD, nor by a general ILP system Progol. Predictive accuracies obtained on these datasets are close to best results reported in literature. Finally, complexity of feature construction is analyzed.

Date: Jun 2009

Fetal Electrocardiogram Analysis

Author: Spilka Ji?�

Supervisor: Ing. V�clav Chud�?ek Ph.D.

Abstract:

Cardiotocography (CTG) consists of fetal heart rate (FHR) and uterine pressure measurements. CTG has become a standard in obstetrics and is widely used in clinical settings nowadays. Fetal distress during labour causes firstly a loss of FHR variations, and secondly an occurrence of long lasting decelerations after uterine contractions. Automatic assessment of these changes is, however, not fully reliable. This thesis focused on assessment of fetal behaviour using nonlinear methods, such as fractal dimension, entropy and complexity measures. Performance of these methods was examined on short segments of fetal heart rate and evaluated in terms of ability to distinguish between normal and pathological fetuses. Using Mann-Whitney U test, it was found that all employed methods revealed a difference in feature's median values of significance p < 0.01. Performed feature selection rated following methods as the most suitable for further classification task: Lempel Ziv complexity, waveform fractal dimension, and sample entropy. The classification results proved that nonlinear methods provide useful information of fetus status even for fetal heart rate segment of short duration. The achieved classification performance, by support vector machine, was in terms of sensitivity and specificity 78% and 70%, respectively.

Date: Jun 2009

HLA Consanguinity of Czechs and Other Nations

Author: K�brt Luk�

Supervisor: doc. Ing. Lenka Lhotsk� CSc.

Abstract:

The goal of this thesis is search for a technique, which can calculate genetic distance between two populations based on the knowledge of their HLA, its implementation and using this technique for calculation genetic distance between Czechs and other nations. The results will be published on the HLA Explorer web page. This thesis can be divided into three the most important parts - theoretical part, implementation part and experimental part. The basics of population genetics and properties of HLA along with various methods for genetic distance calculation are described in theoretical part. In the Implementation chapter are explained used technologies and algorithms. Experimental part contains results and their analysis from the historical and geopolitical point of view. Important part of this thesis is electronic attachment with implementation and source code for selected genetic distance calculation method.

Date: Jun 2009

Image Based Localization

Author: Knopp Jan

Supervisor: doc. Ing. Tom� Pajdla Ph.D.

Abstract:

The thesis presents the location recognition method of a query image in a dataset of images labelled with geo-location information. This is a challenging task as the imaged appearance of the query image can be very different from the appearance of images in the database due to changes in viewpoint, lighting, and partial occlusion by other objects. In addition, the query image might be captured at a different time of the day, different season or in a different year altogether. We employ for this task the bag-of-visual-words approach with large vocabularies and fast spatial matching previously used for object retrieval in large image collections. First, the thesis reviews retrieval approaches and their relation to the localization problem. Second, we discuss a method to create the visual vocabulary using the geolocation of database images. Third, query expansion by a non-geotagged image database (such as Panoramio or Flickr) as a way to enrich the query image and a significant improvement of image enriching on extremely hard query images is presented. Fourth, an approach to improving the localization using the automatic detection and suppression of confusing and non-informative features in the geotagged database was developed. Finally, a localization of an image sequence (video) based on Bayes filtering is presented and an improvement of the localization is shown. We experimentally evaluated image based localization performance and localization stages benefits on several real city-streets different datasets of almost 20K images. We also present the effect of choosing different detector/descriptor types and vocabulary sizes.

Date: Jun 2009

Knowledge-Oriented Gene Expression Data Processing

Author: Sixta Tom�

Supervisor: doc. Ing. Ji?� Kl�ma Ph.D.

Abstract:

Microarray technology is a very helpful tool for geneticists as it allows them to measure expression levels of thousands of genes simultaneously. However the resulted data are usually noised and their classification is hard, because they contain too many attributes (probes) and usually too low number of samples. Due to these reasons, it is convenient to reduce dimension of the data. It can be done by various ways, e.g. by clustering. This work describes fuzzy clustering algorithm currently implemented in web-accessible program DAVID of National Institute of Allergy and Infectious Diseases, which clusters gene lists by their associated annotation terms rather than the expression levels. Using this approach the clusters are then well biologically interpretable. Our target was to rewrite the algorithm to language R in order to surpass the restrictions of the web interface (a limited length of a gene list and non-adjustable annotation data). Using this code we have studied the influence of various annotation data on clustering results. We have clustered genes from Motol and ALL/AML data and created metagenes based on their gene expression matrices. Metagenes have been then analysed by two different classifiers.

Date: Jun 2009

PDA home-care support

Author: Dole�el Ji?�

Supervisor: Ing. Jarom�r Dole�al PhD.

Abstract:

The thesis is focused on project of a pilot study, which is implementing services supporting work of care professionals in the area of home care and running on PDA device. This work is part of K4CARE EU project, which is focused to develop system for home care support, using mobile electronics devices, like PDA. Patients are receiving various services, for example nurse visits, physicians or social workers. The issue might be the flow of information among them, which involves patient's health status, prescribed examinations and its changes. K4CARE is web based platform, which integrates patient's health record, planned visit and services, which can be accessed with web browsers or with PDA, or mobile devices generally, connected to the Internet.

Date: Jun 2009

Porovn�v�n� prost?ed� pro ?�zen� mobiln�ch robot?

Author: Kopeck� Ladislav

Supervisor: RNDr. Miroslav Kulich Ph.D.

Abstract:

Práce srovnává vlastnosti dvou prostředí pro řízení mobilních robotů. Je to vývojové prostředí Player/Stage, pro platformu Linux a vývojové prostředí Microsoft Robotics Developer Studio pro platformu Windows. Práce především porovnává obě prostředí po stránce architektury, nebo způsobu implementace nových projektů. Porovnání probíhá i v rovině vlastnosti prostředí jako průběh instalace prostředí a aktualizací, pořizovací cena, podpora pro uživatele, srozumitelnost dokumentace, přenositelnost vytvořených aplikací, nebo aplikace pro jejichž vývoj se prostředí používala.

Date: Jun 2009

Spatial-time Path Planner for the Flight Plan

Author: Pufler Jarom�r

Supervisor: Ing. David �i�l�k Ph.D.

Abstract:

This thesis deals with optimal fly plan scheduling considering time and speed limits in an environment with no-fly zones. It examines the former planning method which plans separately in space, at first, and then in time. It comes with a new method which plans in time-space; finally, it compares both formentioned approaches. The proposal of the new method is motivated by the cases where the original method does not work due to the separate planning in space and in time. The dependency of the maximum velocity on altitude or surroundings including no-fly zones with time validity can be one of these cases. It could be for example worsening weather that lasts for certain time. The extension of the original planner of the time dimension and the velocity increases the scanned space. That is why the work examines the influence on the speed of the flight plan location. Spatial-time planner penalizes the deviance from the optimal velocity with the lowest consumption. It optimises the searched route, so that even the consumption is on its lowest level.

Date: Jun 2009

Cooperative Agents for Cars Drive Simulation

Author: Harval�k Jan

Supervisor: Ing. Ji?� Vok?�nek Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis concerns the agent simulation. Its main purpose is to achieve a safe and comfortable driving on a highway. The basic rules for movement on a highway are described so that the agents can assert their individual preferences and achieve many different goals. This project is not an accurate description of neither the physicals parameters of the movement on a highway by kinematics and dynamics, nor the exact building of a highway. The main goal is to compare cooperative and non-cooperative agent behaviour and explain their influence to density and flow of the highway traffic and to find out which properties can improve the vehicle-to-vehicle negotiation, interaction and communication with their vicinity.

Date: May 2009

Heart Rate Variability Analysis

Author: Ma�ek Ond?ej

Supervisor: Ing. V�clav Chud�?ek Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis deals with assessment of different heart rate analysis methods for distinguishing between atrial fibrilation and normal sinus rhythm. Many linear and nonlinear methods, such as NN50, pNN50, RMSSD, SDNN, SDSD, short term variability, long term irregularity, SDANN, SDNNind, delta, interval index, coeficient of variation, mean of RR intervals, mean of heart rate, Poincaré plot, detrended fluctuation analysis, approximate entropy, sample entropy, Shannon entropy, box counting dimension and Sevcik estimate for fractal dimension were tested and the reached results are presented. As the most promising features the following were found: slow detrended fluctuation analysis and ratio of axes in the Poincaré plot PcPSD12. Both features had high level of significance according to Mann-Whitney test. In this work not only theoretical analysis of the methods is provided, also practical implementation of the methods was done in form of program with user-friendly graphical interface. Finally, the simple classification of data was undertaken for evaluation of the practical usability of the features. As a result classification using arbitrary decision tree in WEKA brought us results of 92,1 % specificity and 92 % sensitivity in distinguishing between atrial fibrillation and normal sinus rhythm - results comparable to those in recent articles.

Date: May 2009

Using Databases for Description Logics

Author: �m�d Marek

Supervisor: Ing. Petr K?emen Ph.D.

Abstract:

This thesis compares different relational schemes and implementations of tools for the DL-Lite language, which is suitable for formal representation of large data, making it useful for such distributed environment like the Internet, and it shows the usefulness of the language by its application in a real-life problem. The key property of the DL-Lite language is that for storing large amounts of data can be used the well-established relational databases, and it also allows to answer queries reformulated into SQL directly in the databases. The reasons why the language is better than relational databases themselves is that it provides higher expressivity, while still having tractable reasoning. The important task is to evaluate the query answering performance for data written in this language with respect to different relational schemes. For this purpose we made use of existing DL-Lite reasoner prototypes (Owlgres, QuOnto). Two testing datasets were used (UOB, DBpedia) to accomplish this. The most interesting factor differentiating the implementations (according to the performance) is the data representation model in database, which can be characterised by its relational scheme. One of the implementations (Owlgres) was for this reason extended with two additional relational models. The results clearly show advantages and disadvantages of the models and the implementations. The last objective is to apply the DL-Lite language in a real-life application, within European project NetCarity, which attempts to make life of elderly people on their own more secure. The language is used to represent information regarding sensors (their properties and relations between them) and to store the measured data in a structured way. This allows for complex queries and analyses of the measured data.

Date: May 2009

Web Medical Interface Development

Author: Pad?ra Jan

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

The thesis implements two medical web portals for better management of diabetes and bipolar disorder under the framework of OLDES and Bipometrics projects. The first portal is aimed at patients suffering from diabetes. The portal provides visualization of physiological signals as blood pressure, level of glycemia and information about daily food consumption. The target group of the second web application are patients suffering from bipolar disorder. Information about their movement activity and results of questionnaires are accessible. In both cases alarms informing about potential health risks have been implemented. The study with focus on design an application for elderly and doctors was performed before the design and implementation of the both applications. Moreover, advantages of the improvement, related to developed projects, with respect to existed projects are discussed. The web portals are implemented on the basis of Java EE technologies such as Apache Struts, Hibernate or Apache Axis.

Date: May 2009

Epipolar Rectification for Stereovision

Author: Sandr, Jan

Supervisor: Ing. Martin Matou�ek Ph.D.

Abstract:

The topic of this diploma thesis is epipolar rectification. The theory and state of the art are discussed emphasizing the rectification methods suitable for wide-filed-of-view cameras with dominant forward motion. Based on the theoretical background two rectification algorithms are chosen for implementation. The issue of optimized resampling is addressed considering local spectral properties of an image. The disparity maps of resulting rectified images are compared to a ground truth measurement obtained from a pair of horizontally aligned cameras.

Date: Feb 2009

Automatic Malaria Diagnosis through Microscopy Imaging

Author: �pringl V�t

Supervisor: prof. Dr. Ing. Jan Kybic

Abstract:

We have an algorithm to find blood cells in microscopy images. We have also attempted to build a classifier to recognize cells containing a parasite.

Date: Jan 2009

Cryogel Phantoms for Ultrasound Elastography

Author: Pauco Mari�n

Supervisor: prof. Dr. Ing. Jan Kybic

Abstract:

We created tissue-like phantoms from a cryogel material for mechanical elastography experiments.

Date: Jan 2009

Detection of Changes in 3D MRI Data Using Image Registration

Author: Hrub� Martin

Supervisor: prof. Dr. Ing. Jan Kybic

Abstract:

Rigid registration of 3D volumes using VTK, including preprocessing to suppress the stereotactic frame.

Date: Jan 2009

ECG Signals Database

Author: Lub?na Jan

Supervisor: doc. Ing. Lenka Lhotsk� CSc.

Abstract:

ECG is an active database task that includes knowledge of electrocardiology with relational database and graphics interface programming in C# language. Nowadays, ECG is one of the most popular examination to evaluate cordial activity. A perfectly managed Electrography remarkably helps to decrease a mortality rate of acute heart attacks during hospitalization. With the use of all above-mentioned knowledge, we can create a database that consists of ECG measuring, hemodynamic, therapy and diagnosis. This database would enable us to show a link to all of those merits and heart attack that rates to be the most serious heart disease.

Date: Jan 2009

Automatic Evaluation of Gel Electrophoresis Images

Author: Ka?ka Ji?�

Supervisor: prof. Dr. Ing. Jan Kybic

Abstract:

We have developed a simple algorithm for semi-automatic detection of markers (spots) in gel electrophoresis images.

Date: Oct 2008

Pictorial Structural Models for Human Detection in Videos

Author: Prikner Rostislav

Supervisor: Prof. Ing. Tom� Svoboda Ph.D.

Abstract:

This paper describes the detection of a human body in images. Two different approaches are used. First approach detects a human body by using a single detection window based on features of the image gradients (HOGs) and it uses a cascade of classifiers to speed up the computing time. Second approach is based on matching of pictorial structures. An articulate model of the human body is assembled from individual parts (head, torso, limbs, etc). A human body model is represented as a collection of the parts arranged in a deformable configuration. Single body parts are detected by using color characteristics, that are gained from training examples. We advance the standard implementation by detecting shapes of multiple scales. The method is accelerated by vertical symmetry of a human body. The windowed human detector is applied in order to reduce the state space. We propose a method for unsupervised learning of color appearance of the human body parts. This approach makes the detection (using matching of the pictorial structures) more robust. The method integrates the fast human detector, the pictorial structures matching and image segmentation based on graph cuts. All the used methods are tested on real datasets.

Date: Jun 2008

Analysis of Images from Gel Electrophoresis

Author: Vrbov� Barbora

Supervisor: prof. Dr. Ing. Jan Kybic

Abstract:

We have created a method to improve the image quality of gel electrophoresis images namely by noise filtering.

Date: May 2008

MR Signal Analysis

Author: Saudek Erik

Supervisor: doc. Ing. Daniel Nov�k Ph.D.

Abstract:

Magnetic resonance has proven to be a successful method of in-vivo imaging. Although MRI can help detect various pathologies, its ability to classify the nature of the pathological tissue is limited. Magnetic resonance spectroscopy allows identifying metabolite content of the tissue and estimating the metabolite concentration. Map of metabolite concentration along with the MR image allows proper classification of many pathologies, for example progressive tumorous tissue identification in human brain. Standard methods used to analyze nuclear magnetic resonance spectra such as singular value decomposition or curve fitting algorithms are very time consuming taking several minutes to analyze spectrum from a single voxel. To analyze the spectra from a chemical shift imagine sequence (CSI) in maximal resolution hundreds of spectra need to be processed. The suggested ANN framework proved to be much faster. Networks were trained on the outputs of LCModel curve fitting algorithm. Time needed to process a spectrum from a single voxel was reduced to the order of seconds. The total time needed to analyze a CSI in full resolution (hundreds of spectra) was significantly reduced to 5 minutes.

Date: May 2008

Reconstruction of 3D Surface from Colonoscopic Video

Author: Jansov� Helena

Supervisor: prof. Dr. Ing. Jan Kybic

Abstract:

Computer vision approach for reconstruction of a 3D model from a monocular video sequence using feature point detection, matching, camera identification and reconstruction.

Date: May 2008

Viewer and Segmentation Tool for 3D MRI data

Author: Mazanec Ji?�

Supervisor: prof. Dr. Ing. Jan Kybic

Abstract:

A simple Matlab viewer for 3D MRI data in DICOM format. Interactive graphcut segmentation in 3D.

Date: May 2008

Adaptive Linear Predictor Suitable for Tracking Objects with Variable Appearance

Author: Kone?n� Jan

Supervisor: Prof. Ing. Tom� Svoboda Ph.D.

Abstract:

We propose tracking method which is based on Linear Predictor (LLiP) suitable for objects with variable appearance. Linear Predictor is a learned linear mapping between observed intensities and motion. Since object appearance may change (e.g. due to non-rigid deformation) we propose Parametric Linear Predictor (PLLiP), which is adjusted by the appearance. PLLiP tracking algorithm first aligns the object with current image data and then estimates actual appearance parameters that adjust PLLiP for the next image. We experimentally show that PLLiP has lower motion estimation error than LLiP which does not use extended information of actual object appearance.

Date: Mar 2008

Entropy Estimation Methods Comparison for Image Registration

Author: Svoboda Ji?�

Supervisor: prof. Dr. Ing. Jan Kybic

Abstract:

Image registration is an important field of computer vision. In the last decade, methods using mutual information between registrered images as their similarity criterion have been gaining popularity. The aim of this work is to evaluate statistical properties and speed of certain entropy and mutual information estimator implementations on data of various dimensionalities and probability distributions. Among the estimators evaluated are: the histogram estimator, in its classical form and with enhancements such as histogram smoothing and adaptive binning, entropy and mutual information estimator based on kernel density estimation and a nearest-neighbor based estimator and its faster modifications replacing nearest-neighbors with approximate nearest-neighbors. Also, we assess statistical properties of an Renyi entropy estimator based on the length of a minimum spanning tree spanning the samples.

Date: May 2007

Lung Nodule Detection

Author: Dolej�� Martin

Supervisor: prof. Dr. Ing. Jan Kybic

Abstract:

Pulmonary nodules are small lesions in the lungs, which may indicate a lung cancer. They are best detected from CT (computed tomography) 3D scans. Their early detection significantly improves patients' survival rate. We are working on an automatic nodule detection system to identify suspected nodules.

Date: May 2007

Parallelization of The EEG Forward Problem by The Boundary Element Method

Author: Jasansk� Marek

Supervisor: prof. Dr. Ing. Jan Kybic

Abstract:

Magnetoencephalography (MEG) and electroencephalography (EEG) measure small magnetic and electric fields on the scalp caused by neuronal activity. We address the computational issues of reconstructing the spatio-temporal neuronal activity from these measurements. Boundary element method (BEM) is numerical technique for solving the forward problem based on integral equations. This work concerns parallelization of the BEM for faster calculation.

Date: May 2007

Articulated 3D Human Model and its Animation

Author: Mazan� Ond?ej

Supervisor: Prof. Ing. Tom� Svoboda Ph.D.

Abstract:

We developed a software package for creating realistic simple human animations. The package uses the open source 3D modeling software Blender and the cripting language Python. The animations are generated for several cameras ought to be used for testing and learning of tracking algorithms in the multi-camera system where the ground-truth data are needed. We made a human skeletal model and designed the way how to animate it by scripts by using motion capture data. The texture of 3D human model can be obtained from captured images. We designed our own algorithm for automatic rigging mesh model with the bones of the skeletal model.

Date: Jan 2007

Pictorial Structural Models, Learning and Recognition in Image Sequences

Author: Fajt Luk�

Supervisor: Prof. Ing. Tom� Svoboda Ph.D.

Abstract:

This paper describes the detector of people as assemblies of individual parts as head, torso, limbs, etc. We build on Felzenszwalb and Huttenlocher's approach for efficient assembling of candidate parts into pictorial structures. A human body is represented as a collection of parts arranged in a deformable configuration. The appearance of each part is modeled separately, and the deformable configuration is represented by spring-like connections between pairs of parts. We implemented three different appearance part detectors. First detector is simple, it requires segmented data - it is obtained with background subtraction. Second one uses more flexible color based segmentation of parts. The third one uses SVM classifier for computing probability, important features are extracted from filtered picture as brightness values of pixels. Probability model of appearance of parts and joints between pairs of parts is learned from manually labeled training data. The best match is found as model, which maximizes a posterior probability, or the 100 samples from posterior probability are taken with Monte Carlo method. Then the best match is selected by another method. We propose a new method for selecting the best match from samples based on epipolar geometry, two calibrated cameras are needed. Distance of significant points of the model from corresponding epipolar lines is measured. All the detectors were tested on real video sequences, hundreds of frames long.

Date: Jan 2007

Colour Image Registration

Author: Sundararajan Sudershan

Supervisor: prof. Dr. Ing. Jan Kybic

Abstract:

This work compares various image similarity criteria for registering colour images.

Date: May 2005

Controlling Large Numbers of Intelligent Virtual Agents

Author: Elias Vojtech

Supervisor: Ing. Michal Jakob Ph.D.

Abstract:

The aim of the work presented is an analysis of existing software architectures for controlling intelligent agents in virtual environments and consequently a synthesis of the appropriate control architecture and its integration with software platform Tactical AgentFly (TAF). For purposes of control of intelligent virtual agents representing population in an urban environment, several existing agent architectures were tested. Implementation of the original system Lightweight Reactive Planner (LRP) afterwards appeared to be the most appropriate solution. This architecture was successfully integrated into the TAF platform and verified by several experiments performed.

Date: Dec 1999

Deskripce a klasifikace v�cerozm?rn�ch ?asov�ch ?ad

Author: Bukata Libor

Supervisor: doc. Ing. Ji?� Kl�ma Ph.D.

Abstract:

Práce se zabývá problémem shlukování a klasifikace dvojrozměrných časových řad. Konkrétně jde o data lodních trajektorií. Výsledek klasifikace i shlukování je podmíněn zejména způsobem předzpracování a redukce řad, dále je důležitá volba vzdálenostní funkce. Předzpracování spočívá v normalizaci trajektorie do takové podoby, aby hodnota vzdálenostní funkce byla nezávislá na poloze a rotaci trajektorie. Redukce z řady vybírá pouze její charakteristické body a významně urychluje další výpočty. Pro shlukování a klasifikaci jsme zavedli 2 vzdálenostní funkce. První je převzatá funkce Edit Distance on Real sequence (EDR) s mírnou modifikaci, která zavádí korekci pro vstupní data nestejné délky. Druhá CMB (CoMBine) je nově navržená vzdálenostní funkce pro částečně chaotická data. Tato funkce je založena na hledání charakteristických příznaků trajektorie. Výsledkem je, že vzdálenostní funkce EDR dobře hledá tvarovou podobnost, zatímco vlastní vzdálenostní funkce CMB se spoléhá spíše na číselné charakteristiky trajektorií. Vzdálenostní funkce byly použity při hierarchickém shlukování s průměrováním i při klasifikaci metodou nejbližšího souseda. Podařilo se dosáhnout velmi dobrých výsledků jak z hlediska srovnání s expertními anotacemi trajektorií, tak i grafického vyhodnocení v aplikaci GoogleEarth.

Date: Dec 1999

Detekce pohybliv�ch objekt? v mobiln� robotice

Author: Ondr�?ek Ale�

Supervisor: Ing. Jan Chudoba

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá problémem nalezení a implementace vhodného algoritmu simultánní lokalizace, mapování a detekce pohyblivých objektů. Motivací je nalezení polohy pohyblivých objektů a jejich filtrace ze vstupních dat jiného mapovacího algoritmu. Zdrojem dat je laserový dálkoměr, pro určení polohy robotu je použit odometrický systém s upřesnením transformací získanou porovnáním meření dálkoměru algoritmem ICP. V úvodu je úloha popsána zvláště pro část simultánní lokalizace a mapování a část detekce pohyblivých objektů, také jsou prezentovány výhody spojení obou úloh v jeden celek. Dále je přiblíženo zadání a cíle bakalářské práce. Druhá kapitola se zabývá současným stavem problematiky ve světě a směry, kterými se výzkum ubírá. Podrobněji jsou popsány různé části úlohy při použití laserových dálkoměrů. Třetí kapitola se zaměřuje na vlastní návrh algoritmu, důvody volby implementovaných postupů a podrobnosti řešení vzniklých problémů.

Date: Dec 1999

Elektronick� zdravotn� z�znam v porodnictv�

Author: Mottl Jakub

Supervisor: Ing. Michal Huptych Ph.D.

Abstract:

V předložené práci studujeme problematiku elektrického zdravotního záznamu a dokumentace, ukazuje příklady nejčastěji používaných standardů, klasifikačních systémů, nomenklatur a komunikační standardů. Praktická část se zabývá návrhem a vývojem elektrické porodní knihy.

Date: Dec 1999

Daily activity monitoring using a device with accelerometers

Author: Farka�ov� Barbora

Supervisor:

Abstract:

The main goal of this thesis Daily activity monitoring using a device with accelerometers is to choose the best variant of wearable device positioning for senior’s daily activities monitoring. Population is aging and considering this fact we can expect lot of changes in approach of the worldwide health system. It is of the utmost importance that seniors could remain at home as long as possible otherwise the healthcare will be costly. Thus the technical solution that will be able to monitor daily activities of seniors is needed. The very wearable device with accelerometer was constructed. Assembling of measuring board is described. Principal components are Motion Processing Unit MPU-6050 and Bluetooth HC-06, both for Arduino platform. Experiments and experimental protocols to verify individual solutions of measuring wearable device positioning were designed. The three main exercises were Chair, Bed and Gait. Each of them contains two or more experimental protocols which are described in detail. A tool in Matlab supporting evaluation according the developed methodology was designed. This tool helps with assessing of particular phases and markers in a given type of experiment. This method is subjective because of a hand-operated marking. Multiple-criteria decision analysis was used for evaluation. First of all the experimental measuring with healthy participant was performed. Second part of experimental measuring was verification of experimental measuring with another healthy participant. The evaluation of the best position of a wearable device was done by the developed methodology. Then the practical measuring with three seniors was performed. Seniors’ movement was different considering the experimental measuring when participants were strictly directed by experimental protocols. The most interesting part of the measuring was analysis of the blind record for the final evaluation of suitability of the chosen wearable device positioning. The participant was freely moving in his own home environment. After the measurement was done it was evaluated without a knowledge of what exactly participant was doing during that time. Every movements and their phases were detectable in a signal of the blind record. Evaluation of the blind measuring was as successful. According to all these results the wearable device positioning on an arm is the best choice for daily activities monitoring.

Date: Nov 1999

Dual-Arm Robot Perceiving and Manipulating Soft Objects � Use Cases

Author: Lejsek Tade�

Supervisor: prof. Ing. V�clav Hlav�? CSc.

Abstract:

The thesis explores the possibilities of a various sensoric feedback loops that mimic the human visual and tactile sensing in complex robotic ma- nipulation tasks. I developed four use cases that involve various soft object manipulation tasks with the two-arm CloPeMa robot such as shooting projectiles from a slingshot, tying an overhand knot, catching a swinging gymnastic pole and regrasping a piece of a rope from one robot arm to the another one. These four use cases will enrich the repository of sensing/manipulation skills in CloPeMa project and beyond it.

Date: Nov 1999

Implementation and Testing of Social Optimization Algorithms

Author: Pytela Ji?�

Supervisor: Ing. Martin Maca� Ph.D.

Abstract:

Optimalizace je problém, který je třeba řešit v mnoha odvětvích lidské činnosti. Tato práce se zabývá implementací nové optimalizační metody, založené na teorii sociálního vlivu, do Java programu SITO\_tester. Program SITO\_tester je Java projekt pro NetBeans IDE. Funkčnost vytvořeného programu byla ověřena úvodními experimenty a výsledky sociální optimalizace byly porovnány s binární optimalizací hejnem částic. Pro porovnání bylo použito pět testovacích funkcí: Onemax, ECC, Bipolar-6, PPeaks a Binary. V závěru jsou nastíněny možnosti dalšího rozvoje programu

Date: Nov 1999

Multi-agent Solver for Multi-dimensional Bin Packing Problem

Author: Hork� Adam

Supervisor:

Abstract:

This work focuses on multi-agent solution of bin packing problem. Firstly the architecture of multi-agent solver with three types of agents is defined and from this architecture an abstract algorithm is generated. The actual optimization process consists of three parts: allocation, delegation and negotiation. The proposed model was applied to the solution of one-dimensional, two-dimensional and three-dimensional version of bin packing problem. No additional restrictions were taken into account. Various optimization techniques have been used in the negotiations - from simple heuristics through the application of exact algorithms to ILP optimization of related sub-problems. The results demonstrate that some implementations are able to compete with the best current solutions either by the quality of solutions, or by computation time.

Date: Nov 1999