Nabídka vedení kvalifikačních prací - Tomáš Goldmann, UITS

Na této stránce naleznete náměty na bakalářské či diplomové práce, které jsem vypsal pro aktuální akademický rok. Dále ve druhé části stránky uvádím seznam obhájených prací.

Veškeré info ke kvalifikačním pracím naleznete ve WISu nebo na FIT SZZ.

Témata pro bakalářské a diplomové práce (2020/2021)

Identifikace osob podle obličeje s využitím příznaků pro více úhlů pohledů

Vhodné jako BP i DP

V záběrech získaných prostřednictvím bezpečnostních kamer jsou často obličeje osob nasnímány pod různými úhly. Tento fakt zhoršuje možnosti identifikace. Cílem práce je navrhnou a implementovat algoritmus, který bude pracovat se snímky získanými projekci 3D modelu hlavy. Takovýto algoritmus by měl dosahovat lepších výsledků než algoritmy pracující s frontálním snímkem obličeje.

Co vám realizace práce přinese:

• Znalosti zpracování obrazu s využitím běžně dostupných knihoven (OpenCV, DLib,..).
• Seznámite se praktickými přístupy pro identifikaci osob.
• V rámci práce je možné spolupracovat s policí.

Práce má publikační potenciál.

Odhad pozice nohou v obraz na základě horní poloviny těla (pomocí neuronových sítí)

Vhodné jako (BP) i DP

Při detekci postav v obraze občas nastávají k situace, ve kterých dochází k překryvu nohou objekty ve scéně. Cílem této práce je natrénovat neuronovou síť, která dokáže na základě vybraných příznaků v horní polovině těla odhadnout pozici nohou. Pro realizaci můžete využít libovolný programovací jazyk (preferujte C++ a Python) a libovolnou knihovnu pro práci s neuronovými sítěmi.

Co vám realizace práce přinese:

• Základní znalosti zpracování obrazu s využitím běžně dostupných knihoven (OpenCV, DLib,..).
• Jelikož budete muset vytvořit vlastní model neuronové sítě, tak pokročilou znalost konvolučních neuronových sítí.
• Rozšíříte si znalosti programovacího jazyka Python nebo C++.

Práce má publikační potenciál.

Rekonstrukce snímku obličeje s využitím generativních neuronových sítí (GAN)

Vhodné především jako DP

Cílem je rekonstruovat s využitím generativních adaptivních neuronových sítí snímek obličeje v nízkém rozlišení. Pro realizaci je zapotřebí se seznámit s dostupnými neuronovými sítěmi a možností rekonstrukce obrazu.

Práce má publikační potenciál.

Detekce narušitelů ve sledované oblasti

Vhodné jako BP i DP

Cílem této práce je vytvořit program, který bude mapovat výskyt narušitelů (lid nebo zvířat) ve vybrané části obrazu videozáznamu. Výstupem z programu by měla být sekvence snímku narušitelů s časovou značkou, kdy se v záběru objevili. Pro testování programu by bylo vhodné vytvořit scénář, který reálně může nastat. Například v záznamu z městské bezpečnostní kamery potřebujeme zjistit jací lidé, se během dne, vyskytovali u odpadkového, ve kterém se nalezl předmět související s trestným činem. Výsledkem pak budou snímky osob, které je možné použít k dalšímu zkoumání.

Biometrické systém pro snímání pohybů končetin

Vhodné jako především jako BP i DP

Jedná se o zadání zaměřené na realizaci HW řešení. Cílem této práce je vytvořit systém náramků, které se umístí na ruku a budou sloužit k zaznamenávání pohybů ruky. Na základě takto získaných dat, lze pak sestavit model pohybu končetiny. Takovéto řešení může být prakticky nasazené na analýzu tréninku sportovců (např. analýza tenisových úderů).

Co vám realizace práce přinese:

• Znalost v oblasti návrhu zařízení s MCU
• Prohloubení znalosti z oblasti přenosu a synchronizace dat

Systém pro sledování osob v zabezpečených prostorech

Vhodné jako BP

Jedná se o "hardwarové" téma zaobírající se sledováním osob s GPS vysílačem. Cílem je navrhnout a realizovat řešení s GPS a RF modulem, které bude online vysílat polohu osob v areálu. Následně data získáte pomocí USB-UART převodníku a RF modulu, jehož výstupem je sériová linka. Pro PC bude zapotřebí vytvořit software, který uloží historii pohybu jednotlivých osob.

Vlastní zadání z oblasti biometrických systémů a inteligentních systémů

Pokud má někdo vlastní nápad na zadání v oblasti biometrických systému, optimalizace, programování na strojové úrovni či hardwaru, může mě kontaktovat. V případě, že budete mít nápad mimo oblast ve které se pohybuji, mohu vás odkázat na některého z kolegů.

Dřívější řešení a neřešená zadání (v případě zájmu můžu vypsat)

Vzdáleně spravovaný nízkoenergetický informační displej

Vhodné jako především jako BP, po rozšíření možné i jako DP

Jedná se o téma v rámci, kterého je zapotřebí vytvořit hardwarovou a softwarovou část. Hardwarová část se bude skládat z e-ink panelu, který bude připojen k vybrané platformě s mikrokontrolérem. Tato platforma se bude periodicky přepínat z nízkoenergetického režimu do provozního režimu ve kterém zkontroluje, zda není dostupná aktualizace zobrazovaného textu. Napájení zařízení bude obstaráno ze solárního panelu. Serverová část bude obstarávat správu textu a monitorování stavu panelu.

Co vám realizace práce přinese:

• Znalost v oblasti vytváření nízkoenergetického embedeed zařízení.
• Prohloubení znalosti z oblasti přenosu dat a zabezpečení komunikace

Extrakce příznaků ze snímku obličeje

Vhodné jako BP i DP

Jednou z informací, která je uložena na biometrických pasech, je vzdálenost mezi středem očí. V rámci této práce bude vaším úkolem extrahovat ze snímku obličeje tuto i další metriky. Pro realizaci práce můžete použít jak neuronové sítě, tak i další metody z oblasti počítačového vidění. Jelikož je u bezpečnostních kamer důležitým aspektem rychlost zpracování, bylo by vhodné k realizaci této práce použit framework CUDA nebo Tensorflow.

Práce má publikační potenciál.

Akcelerace algoritmu pro detekci osob pomocí CUDA a OpenGL

Vhodné jako BP i DP

Detekce osob v obraze se dá řešit mnoha způsoby, cílem této práce je akcelerovat algoritmus založený na histogramech orientovaných gradientů pomocí technologie CUDA a OpenGL. Pro řešení této práce je zapotřebí počítač, který disponuje OpenGL 4.2 a technologii CUDA. Pro úspěšnou realizaci této práce je nutné nastudovat, jak funguje algoritmus pro detekci osob s histogramy orientovaných gradientů. Dalším úkolem je vymyslet a realizovat paralelní řešení tohoto algoritmu.

Článek k histogramům orientovaných gradientů: zde

Akcelerace algopritmů pro zpracování videa pomocí NEON instrukcí pro zařízení s OS Android

Vhodné jako BP i DP

Moderním procesory typu ARM obsahují tzv. NEON instrukce, které lze využít k vektorizaci kódu. Cílem této práce je implementovat a porovnat algoritmy pro zpracování videa implementované v jazyce Java vůči algoritmům implementovaných v jazyce C s využitím intrinsic funkcí. Výběr algoritmů bychom určili na konzultaci s ohledem na výslednou aplikaci a obtížnost BP či DP, vaše nápady vítané.

Implementace výpočetních jader pro akceleraci v FPGA

Vhodné jako DP

Jedná se o složitější práci, především pro lidi, které baví programovat ve VHDL. Cílem práce je implmentovat procesor s využitím již existující instrukční sady nebo vlastní. Výsledný procesor by měl obsahovat minimálně dvě výpočetní jádra a měl by zvládnout transformaci obrazových dat v paměti ROM.

Zadání:

• Seznamte se s obecnými principy procesorů a principy architektury ARM. Dále si nastudujte metody programování s FPGA.
• Sumarizujte základní techniky používané v procesorech, porovnejte jednotlivé architektury procesorů z hlediska vykonávání kódů a prostudujte, jak se realizuje instrukční kód.
• Navrhněte výpočetní jádro, které dokáže vykonávat kód uložený v paměti. Výpočetní jádro navrhněte tak, aby pracovalo s IO piny FPGA a paměti. Jádro musí být pro účely akcelerace snadno duplikovatelné. Instrukční sadu si můžete vytvořit vlastní nebo implementovat libovolnou existující.
• implementujte minimálně dvě výpočetní jádra na libovolné FPGA čipu.
• Implementaci otestujte tak, že do paměti FPGA nahrajete obrazová data a pomocí výpočtu je algoritmicky modifikujete.
• Proveďte zhodnocení a navrhněte další rozšíření.

Trackování osob v záznamu z dronu

Vhodné jako (BP) i DP

Práce je zaměřená na mapování trajektorií osob ve videozáznamu pořízeného dronem. Na základě GPS pozice dronu a pozic sledovaných osob bude program vytvářet trajektorie (určené GPS souřadnicemi), které budou přiřazené jednotlivým osobám.

Co vám realizace práce přinese:

• Znalosti zpracování obrazu s využitím běžně dostupných knihoven (OpenCV, DLib,..).
• Seznámite se s geolokačními systémy.
• Získate znalost z oblasti zpracování dat z dronu (data z akcelerometru, GPS,..).

Práce má publikační potenciál.

Úspěšnost detekce obličeje v různých oblastech záběru bezpečností kamery

Vhodné jako BP

Tato práce je zaměřená na určování úspěšnosti detekce obličeje v různých oblastech záběru kamery. Cílem je vytvořit program, který má na vstupu data z kamery a zároveň informace o její pozici. Program následně vyhodnotí, úspěšnost detekce v jednotlivých částech obrazu a vytvoří heat mapu. Směr pohybu osob bude dopředu známy a výsledná heat mapa bude určená průměrem několika heat map. Aplikace má sloužit k optimalizaci umístění bezpečnostní kamery.

Monitorování kvality vzduchy v oblasti požáru (HW a SW)

Vhodné jako BP a DP

Práce je vhodná pro zájemce se zálibou jak v hardwaru, tak i v softwaru. Cílem je navrhnout a vytvořit zařízení, které bude monitorovat koncentraci plynů v ovzduší (COx, NO2, uhlovodíky,...). Pro zpracování můžete využít jak MCU, tak i vývojové kity. Hardwarové vybavení můžeme zapůjčit.

Odhad výšky osob zaznamenaných na videu

Práce se zaměřuje na detekci osob ve videu, u detekovaných osob se provede pomocí vlastního algoritmu odhad jejich výšky. Aplikace může využívat veškeré dostupné parametry, jako je výška kamery, úhel záběru a další. Předpokládá se, že kamera bude umístěná ve venkovním prostředí.

Vytvoření 2D mapy objektů pomocí stereokamery

Cílem této práce je vytvořit pomocí stereokamery mapů objektů. Pro zvládnutí této práce je zapotřebí nastudovat principy stereovize, klasifikace a detekce objektů. Na základě stereokamery můžeme určit, jak daleko se potencionální objekt nachází. Dále pomocí další algoritmů, můžeme s jistou pravděpodobností určit o jaký objekt se jedná.

Kontakt

Na stránkách výzkumné skupin STRaDe strade.fit.vutbr.cz můžete najít další zajímavé informace a kontakty na lidi, kteří se pohybují v jiných oblastech biometrických systémů.

V případě, že máte zájem či dotaz k některému z témat, kontaktuje mě prostřednictvím emailu igoldmann@fit.vutbr.cz.

Obhájené práce (2018/2019)

Deskriptor pro identifikaci osoby podle obličeje

Tomáš Coufal

K nahlednutí: zde

Biometrická brána využívající kamer pro identifikaci osob

Vilém Jelen

K nahlednutí: zde

Lokalizace automobilu pomocí satelitních systémů

Martin Uhliar

K nahlednutí: zde

Multikamerová biometrická brána pro identifikaci osob

Dominik Kosík

K nahlednutí: zde

Rekonstrukce snímku obličeje s využitím neuronových sítí

Petr Zubalík

K nahlednutí: zde

Obhájené práce (2017)

Detektor hlavy v obraze

Jakub Svoboda

K nahlednutí: zde

Inteligentní termokamera s detekci narušitele

Robert Mysza

K nahlednutí: zde

Inteligentní systém pro detekci nežádoucích plynů a kouře v interiéru

Ondrej Kurák

K nahlednutí: zde

Zařízení pro monitorování kvality vzduchu

Filip Jašek

K nahlednutí: zde

Obhájené práce (2016)

Určení azimutu natočení hlavy v záznamu bezpečnostní kamerou

K nahlednutí: zde

Odhad výšky osob zaznamenaných na videu

K nahlednutí: zde

Metody extrakce charakteristických rysů obličeje

K nahlednutí: zde

Obhájené práce (2015)

Sledování pohybů osob v záznamu ze stacionární kamery

K nahlednutí: zde