Národní úložiště šedé literatury

Světelný design v architektuře
Machát, Jan; Petelen, Ivan; Dulenčín, Juraj; Odvárka, Antonín
2024 - Czech Disertační práce se zaměřuje na rozvoj a pochopení světelného designu v kontextu architektury. Hlavními cíli této práce jsou: • Rozšíření teoretických znalostí o světelném designu v architektuře, včetně jeho účelu, způsobu vnímání a specifických technik. • Vývoj a testování inovativního přístupu k simulaci osvětlení budov, konkrétně využitím videoprojekce na fasády, jako alternativa k tradičním, náročným metodám. • Poskytnutí praktických doporučení pro aplikaci světelného designu v praxi. Práce popisuje výzvy spojené s tradičními metodami osvětlení fasád a představuje inovativní alternativu v podobě videoprojekce. Tento přístup nabízí flexibilitu v testování různých scénářů osvětlení, snadnější změny v designu a efektivní výběr optimálního osvětlení pro konkrétní budovu. Praktická část byla zahájena výběrem vhodného objektu, historické budovy A Fakulty stavební VUT v Brně, na základě pečlivě stanovených kritérií. Následovaly testy simulace v počítačovém prostředí a testy na zmenšeném modelu budovy, vytvořeném pomocí 3D tisku, před samotným testem na reálné budově. Teoretická část práce zahrnovala studium odborné literatury, účast na konferencích a workshopech, studijní stáž ve Stockholmu a praktickou práci se světlem. Tyto zkušenosti posloužily jako základ pro potenciální výukový předmět "Světlo v architektuře", který by mohl být začleněn do výuky architektonického studia. Celkově tato disertační práce přispívá k posílení teoretického i praktického porozumění světelného designu v architektuře a nabízí inovativní metody a postupy pro její aplikaci. This dissertation focuses on the development and understanding of lighting design in the context of architecture. The main objectives of this thesis are: • To expand the theoretical knowledge of lighting design in architecture, including its purpose, perception and specific techniques. • Developing and testing an innovative approach to simulating lighting in buildings, specifically by using video projection on facades as an alternative to traditional, challenging methods. • Providing practical recommendations for the application of lighting design in practice. The thesis describes the challenges associated with traditional methods of façade lighting and presents an innovative alternative in the form of video projection. This approach offers flexibility in testing different lighting scenarios, facilitating design changes and efficiently selecting the optimum lighting for a particular building. The practical part started with the selection of a suitable building, the historic Building A of the Faculty of Civil Engineering of Brno University of Technology, based on carefully defined criteria. This was followed by simulation tests in a computer environment and tests on a scale model of the building, created using 3D printing, before the actual test on the real building. The theoretical part of the work included studying literature, participation in conferences and workshops, a study internship in Stockholm and practical work with light. These experiences served as a basis for a potential teaching course "Light in Architecture" that could be incorporated into the architectural studio curriculum. Overall, this dissertation contributes to strengthening the theoretical and practical understanding of light design in architecture and offers innovative methods and practices for its application. Keywords: Světelný design; Simulace architektonického osvětlení; Videoprojekce; Videomapping; Fasády budov; Osvětlení v architektuře; 3D Simulace osvětlení; Lighting design; Architectural lighting simulation; Video projection; Video mapping; Building facades; Lighting in architecture; 3D lighting simulation Available in a digital repository NRGL Světelný design v architektuře

Disertační práce se zaměřuje na rozvoj a pochopení světelného designu v kontextu architektury. Hlavními cíli této práce jsou: • Rozšíření teoretických znalostí o světelném designu v architektuře, ...

Machát, Jan; Petelen, Ivan; Dulenčín, Juraj; Odvárka, Antonín
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Hodnocení vlivů biodegradabilních mikroplastů na biotu sladkovodního ekosystému prostřednictvím testů ekotoxicity
Procházková, Petra; Maršálek,, Blahoslav; Beklová, Miroslava; Zlámalová Gargošová, Helena
2024 - Czech Mikroplasty jakožto všudypřítomné kontaminanty sladkovodních ekosystémů vyvolávají oprávněné obavy týkající se jejich vlivu na životní prostředí. Dochází proto k všeobecné snaze nahradit konvenční plasty biologicky odbouratelnými alternativami, které by měly být v prostředí snadno rozložitelné. Nicméně, proces biodegradace takových materiálů vyžaduje specifické podmínky, jako jsou teplota, vlhkost, pH a přítomnost mikroorganismů, které nejsou vždy dostatečně splněny. V důsledku toho dochází k jejich fragmentaci a tvorbě biodegradabilních mikroplastů. Ty mohou, stejně jako konvenční mikroplasty, ovlivňovat životní prostředí. Cílem této práce proto bylo posoudit vliv mikroplastů biodegradabilního poly(3-hydroxybutyrátu) na vybrané zástupce sladkovodních organismů, a to konkrétně na řasu Desmodesmus subspicatus, rostlinu Lemna minor a korýše Daphnia magna, a dále pak najít vhodnou analytickou metodu umožňující přímou detekci mikroplastů v těle organismu D. magna. I přes to, že pozorované účinky nebyly vždy významné, upozornily na určité sekundární problémy, které může přítomnost biodegradabilních mikroplastů v životním prostředí vyvolat. Ty mohou být způsobené právě biologickou rozložitelností spojenou s tvorbou biofilmu na povrchu biodegradabilních mikroplastů, což, jak se ukázalo, následně vede k vyčerpání živin v okolním prostředí. Výsledky této práce tedy naznačují, že k využívání biodegradabilních plastů jakožto náhrady konvenčních materiálů je nutné přistupovat kriticky před jejich masivním využitím jako náhrady za konvenční plasty. Microplastics, which are ubiquitous contaminants of freshwater ecosystems, have raised concerns regarding their potential impact on the environment. For this reason, there is an effort to replace conventional plastics with biodegradable alternatives that can easily degrade in the environment. However, the process of biodegradation of these materials requires specific conditions, such as temperature, humidity, pH, and the presence of microorganisms, which are not always met adequately. Consequently, they may fragment and form biodegradable microplastics that can affect the environment similarly to conventional microplastics. Therefore, the aim of this study was to assess the impact of microplastics of biodegradable poly(3-hydroxybutyrate) microplastics on freshwater organisms, specifically the alga Desmodesmus subspicatus, the plant Lemna minor and the crustacean Daphnia magna. Additionally, we aimed to develop a suitable analytical method for the direct detection of microplastics in the body of D. magna. Although the observed effects were not always significant, they highlighted certain secondary problems that may arise due to the presence of biodegradable microplastics in the environment These issues could be related to biodegradability and the formation of biofilm on the surface of biodegradable microplastics, leading to subsequent nutrient depletion in the surrounding environment. Therefore, the use of biodegradable plastics as a substitute for conventional materials must be approached critically. Keywords: Mikroplasty; biodegradabilní mikroplasty; poly(3-hydroxybutyrát); sladkovodní ekosystém; biofilm; D. subspicatus; L. minor; D. magna.; Microplastics; biodegradable microplastics; poly(3-hydroxybutyrate); freshwater ecosystem; biofilm; D. subspicatus; L. minor; D. magna. Available in a digital repository NRGL Hodnocení vlivů biodegradabilních mikroplastů na biotu sladkovodního ekosystému prostřednictvím testů ekotoxicity

Mikroplasty jakožto všudypřítomné kontaminanty sladkovodních ekosystémů vyvolávají oprávněné obavy týkající se jejich vlivu na životní prostředí. Dochází proto k všeobecné snaze nahradit konvenční ...

Procházková, Petra; Maršálek,, Blahoslav; Beklová, Miroslava; Zlámalová Gargošová, Helena
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Optovláknové distribuované systémy
Čučka, Milan; Róka,, Rastislav; Vlček, Čestmír; Smékal, Zdeněk
2024 - Czech Disertační práce je zaměřena na výzkum optovláknových senzorů, které jsou založeny převážně na interferometrických metodách. Princip fungování jednotlivých typů senzorů je rozebrán v rámci simulačních modelů, při použití více simulačních nástrojů. Dále jsou popsány možnosti koexistence senzorického systému v rámci plánovaných nebo stávajících přenosových sítí. Je rozebrána možnost přesného měření vibrací, lokalizace zdroje vibrací a případně měření teploty. Měření jsou převážně založena na interferometrických metodách. The dissertation is focused on the research of optical fiber sensors, which are based mainly on interferometric methods. The principle of operation of individual types of sensors is analyzed in the framework of simulation models, using several simulation tools. Furthermore, the possibilities of the coexistence of the sensor system within the planned or existing transmission networks are described. The possibility of accurate vibration measurement, localization of the vibration source and possibly temperature measurement is discussed. The measurements are mainly based on interferometric methods. Keywords: Michelsonův interferometr; Machův-Zehnderův interferometr; Matlab; Simulink; FBG; Michelson interferometer; Mach-Zehnder interferometer; Matlab; Simulink; FBG Available in a digital repository NRGL Optovláknové distribuované systémy

Disertační práce je zaměřena na výzkum optovláknových senzorů, které jsou založeny převážně na interferometrických metodách. Princip fungování jednotlivých typů senzorů je rozebrán v rámci simulačních ...

Čučka, Milan; Róka,, Rastislav; Vlček, Čestmír; Smékal, Zdeněk
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Optimalizace výkonu a ocenění činnosti technického dozoru investora při realizaci dopravních staveb
Suchánek, Petr; Kozlovská,, Mária; Tomek,, Aleš; Gross, Tomáš; Dufek, Zdeněk
2024 - Czech V rámci disertační práce doktorand zkoumal, jaké klíčové aspekty existují pro měření kvality práce technického dozoru při výstavbě dopravních komunikací. Zkoumal, za jakých podmínek lze opustit tradiční sledování a fakturaci externích dodavatelů technického dozoru podle odpracovaných hodin, neboť pouze počet hodin pracovníka technického dozoru strávených na staveništi ještě nevypovídá o kvalitě jeho práce. Dále v rámci analýzy činností stavebního dozoru doktorand zkoumal, jestli lze některé činnosti digitalizovat, resp. robotizovat. Výsledky těchto analýz mohou sloužit jako podklad pro možný vznik interního kontrolního mechanizmu jednotlivých pracovníků v podnikatelském prostředí. Dále mohou být aplikovány u veřejných zadavatelů při výběru dodavatele na poskytování služeb výkonu technického dozoru. Within the framework of the dissertation the doctorate candidate student will investigate, what are the key aspects existing for measuring the quality of work of the technical supervision during the construction of transportation infrastructure. The PhD student will examine conditions at which the standard way of monitoring and invoicing external suppliers of technical supervision can be abandoned considering a simple count of hours of a supervisor spent on a construction site must not necessarily relate to the quality of his/her work. Furthermore, the PhD student will be analysing whether any of standard supervision activities can be digitalised, resp. robotised. The outcome of these analyses should be used as a background to implement an internal control mechanism for supervisors in entrepreneurial environment. These outcomes can be also applied to public contractors during the selection process of technical supervisors. Keywords: Technický dozor investora; správce stavby; náplň činnosti technického dozoru; zefektivnění činnosti technického dozoru; BIM; Resident engineer; The Engineer; resident engineer job description; efficiency the activity of resident engineer; BIM Available in a digital repository NRGL Optimalizace výkonu a ocenění činnosti technického dozoru investora při realizaci dopravních staveb

V rámci disertační práce doktorand zkoumal, jaké klíčové aspekty existují pro měření kvality práce technického dozoru při výstavbě dopravních komunikací. Zkoumal, za jakých podmínek lze opustit ...

Suchánek, Petr; Kozlovská,, Mária; Tomek,, Aleš; Gross, Tomáš; Dufek, Zdeněk
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Nanostruktury pro pokročilé plazmonické aplikace
Kejík, Lukáš; Brzobohatý,, Oto; Dostálek,, Jakub; Šikola, Tomáš
2024 - English Plazmonika, charakterizovaná spojením oscilací volných elektronů v kovech s elektromagnetickými vlnami, se dostala do popředí s pokroky v nanotechnologiích. Tato synergie vede k pozoruhodným vlastnostem objektů v nanoměřítku, vyznačujících se lokalizovaným a zesíleným elektromagnetickým polem. Tyto vlastnosti umožňují širokou škálu aplikací nanostruktur, zahrnujících biodetekci, zesilování emise, získávání solární energie a náhrazování optických komponent. Tato dizertační práce je zaměřena na aplikace plazmonických nanostruktur, primárně na plošné optické komponenty známé jako metapovrchy. Kromě toho zkoumá jejich použití ve fotokatalytických aplikacích, využívajících energetické horké nosiče náboje generované prostřednictvím plazmoniky. Dizertační práce začíná úvodem do teoretických základů plazmoniky, zdůrazněním klíčových parametrů řídících plazmonické vlastnosti a přehledem jejích nejpřesvědčivějších aplikací. Následně obsahuje čtyři experimentální části, které ukazují využití plazmonických nanostruktur pro různé účely, včetně ovládání fáze světla, dynamických metapovrchů, zkoumání efektů vnitřní krystalinity a využití horkých nosičů náboje ve fotoelektrochemických systémech. Tyto studie spojuje využití pokročilých nebo méně konvenčních materiálů, jako je oxid vanadičný nebo dichalkogenidy přechodných kovů, v oblasti plazmoniky a nanotechnologií. Plasmonics, characterized by the coupling of free electron oscillations in metals with electromagnetic waves, has come to the forefront with advancements in nanotechnology. This synergy results in remarkable properties of nanoscale objects, characterized by confined and enhanced electromagnetic fields. These features pave the way for a wide array of nanostructure applications, spanning biosensing, emission enhancement, solar energy harvesting, and optical component substitution. This dissertation is centered on the application of plasmonic nanostructures, primarily focusing on planar optical components known as metasurfaces. Additionally, it explores their use in photocatalytic applications, harnessing the energetic hot charge carriers generated through plasmonics. The dissertation begins with an introduction to the theoretical foundations of plasmonics, highlighting key parameters governing plasmonic properties and providing an overview of its most compelling applications. Subsequently, it comprises four experimental sections which show the utilization of plasmonic nanostructures for various purposes, including the phase of light control, dynamic metasurfaces, investigations of inner crystallinity effects, and the utilization of hot charge carriers in photoelectrochemical systems. These studies share a common theme of employing advanced or less conventional materials, such as vanadium dioxide or transition metal dichalcogenides, within the realms of plasmonics and nanotechnology. Keywords: plasmonics; nanostructures; metasurfaces; electrochemistry; photoelectrochemistry; hot carriers; vanadium dioxide; tungsten disulphide; nanotubes; plazmonika; nanostruktury; metapovrchy; elektrochemie; fotoelektrochemie; horké náboje; oxid vanadičitý; sulfid wolframičitý; nanotrubice Available in a digital repository NRGL Nanostruktury pro pokročilé plazmonické aplikace

Plazmonika, charakterizovaná spojením oscilací volných elektronů v kovech s elektromagnetickými vlnami, se dostala do popředí s pokroky v nanotechnologiích. Tato synergie vede k pozoruhodným ...

Kejík, Lukáš; Brzobohatý,, Oto; Dostálek,, Jakub; Šikola, Tomáš
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Studium tepelně izolačního účinku tepelně reflexních izolací
Skříček, Darek; Vala, Jiří; Čermák, Jan; Šťastník, Stanislav
2024 - Czech Disertační práce na téma Studium tepelně izolačního účinku tepelně reflexních izolací je zaměřena na problematiku měření tepelného odporu R u termoreflexních izolací a zjišťování nejvhodnějšího souvrství s nejlepšími tepelně izolačními vlastnostmi. Měřením termoreflexních izolací na měřící komoře Hot-Box bylo prokázáno, že vyšší hodnoty tepelného odporu R je docíleno vždy hliníkovou folií, která má co nejvyšší odraz sálavé složky tepla, tedy co nejmenší emisivitu na povrchu. Z tohoto důvodu bylo prováděno měření reflektance na měřící aparatuře Mid-IR Integrat IRTM. Na studium tepelně izolačního účinku termoreflexních izolací je využito pro měření izolačních vlastností deset vzorků těchto izolací s jinými skladbami hliníkových a bublinových fólií. Měřením těchto folií byla prokázána vhodnost použití termoreflexních izolací pro zateplování budov. The dissertation on the topic Study of the thermal insulation effect of thermally reflective insulations is focused on the issue of measuring the thermal resistance R of thermoreflective insulations and determining the most suitable layer with the best thermal insulation properties. By measuring thermoreflective insulations on the Hot-Box measuring chamber, it was proven that higher values of thermal resistance R are always achieved with aluminum foil, which has the highest possible reflection of the radiant component of heat, i.e. the lowest possible emissivity on the surface. For this reason, the reflectance was measured on the Mid-IR Integrat IR ™ measuring apparatus. To study the thermal insulation effect of thermoreflective insulations, ten samples of these insulations with different compositions of aluminum and bubble foils are used to measure the insulation properties. The suitability of using thermoreflective insulation for building insulation was proven by measuring these foils. Keywords: Reflektance; emisivita; energetická náročnost budov; tepelný odpor; měřící komora Hot-Box.; Reflectance; emissivity; energy efficiency of buildings; thermal resistance; Hot-Box measuring chamber. Available in a digital repository NRGL Studium tepelně izolačního účinku tepelně reflexních izolací

Disertační práce na téma Studium tepelně izolačního účinku tepelně reflexních izolací je zaměřena na problematiku měření tepelného odporu R u termoreflexních izolací a zjišťování nejvhodnějšího ...

Skříček, Darek; Vala, Jiří; Čermák, Jan; Šťastník, Stanislav
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Privacy-Enhancing Technologies and Privacy-Enhancing Cryptography for Wearables
Casanova-Marqués, Raúl; Pendo,, Cristiano Gonçalves; PhD, Lukasz Michal Chmielewski,; Hajný, Jan
2024 - English The increasing concern surrounding privacy and the safeguarding of digital identities has emphasized the pressing necessity of establishing secure and confidential communication channels. This concern has led to the development of cryptographic mechanisms aimed at facilitating impervious information exchange. Nevertheless, traditional cryptographic approaches are proving insufficient in dynamic and resource-constrained environments, such as wearable devices. As a result, attribute-based credential schemes have emerged as a promising solution, offering fine-grained access control to digital services based on user-specific attributes. This doctoral thesis examines the efficacy and scalability of attribute-based anonymous credential schemes in ensuring the authenticity and security of users within dynamic architectures of wearable devices. It also explores enhancements to these schemes, with a primary focus on incorporating user revocation while maintaining privacy. Additionally, the thesis presents devised mechanisms to enable attribute-based authentication protocols on smart cards with limited support for elliptic curve cryptography. It addresses specific challenges associated with the usability of smart cards. Moreover, the thesis investigates the integration of anonymous authentication schemes in collaborative indoor positioning systems, aiming to provide privacy and security. Lastly, it explores the implementation of attribute-based authentication schemes in resource-constrained environments, with an emphasis on Internet of Things devices, and evaluates their feasibility within the dynamic architectures of wearable devices. The first contribution of this thesis introduces a purposefully designed protocol for anonymous authentication on smart cards. This protocol combines attribute-based credentials and user revocation while ensuring computational efficiency. To facilitate effective implementation and evaluation, the thesis employs smart cards equipped with the MULTOS operating system. The second contribution focuses on optimizing the capabilities of smart cards using Java Card technology for the implementation of attribute-based credential schemes. These smart cards are presented as a more accessible alternative for a wider consumer base. To overcome limitations in their application programming interface, the thesis devises strategies to augment the constrained support for elliptic curve cryptography and effectively implement such schemes. The third contribution presents the Privacy-Enhancing Authentication System, a robust solution compatible with smart cards, smartphones, and smartwatches. This system addresses the functional challenges associated with smart cards, including the absence of a graphical interface and limited user control over attribute disclosure. Consequently, it offers a practical and deployable solution for real-world scenarios. Finally, the thesis proposes a groundbreaking scheme to safeguard collaborative indoor positioning systems by addressing both privacy and security concerns. This scheme ensures the preservation of privacy and security by eliminating centralized architectures and employing encryption techniques for positioning information. The thesis includes comprehensive details such as protocol use cases, implementation specifics, execution benchmarks, and a comparative analysis with existing protocols. The increasing concern surrounding privacy and the safeguarding of digital identities has emphasized the pressing necessity of establishing secure and confidential communication channels. This concern has led to the development of cryptographic mechanisms aimed at facilitating impervious information exchange. Nevertheless, traditional cryptographic approaches are proving insufficient in dynamic and resource-constrained environments, such as wearable devices. As a result, attribute-based credential schemes have emerged as a promising solution, offering fine-grained access control to digital services based on user-specific attributes. This doctoral thesis examines the efficacy and scalability of attribute-based anonymous credential schemes in ensuring the authenticity and security of users within dynamic architectures of wearable devices. It also explores enhancements to these schemes, with a primary focus on incorporating user revocation while maintaining privacy. Additionally, the thesis presents devised mechanisms to enable attribute-based authentication protocols on smart cards with limited support for elliptic curve cryptography. It addresses specific challenges associated with the usability of smart cards. Moreover, the thesis investigates the integration of anonymous authentication schemes in collaborative indoor positioning systems, aiming to provide privacy and security. Lastly, it explores the implementation of attribute-based authentication schemes in resource-constrained environments, with an emphasis on Internet of Things devices, and evaluates their feasibility within the dynamic architectures of wearable devices. The first contribution of this thesis introduces a purposefully designed protocol for anonymous authentication on smart cards. This protocol combines attribute-based credentials and user revocation while ensuring computational efficiency. To facilitate effective implementation and evaluation, the thesis employs smart cards equipped with the MULTOS operating system. The second contribution focuses on optimizing the capabilities of smart cards using Java Card technology for the implementation of attribute-based credential schemes. These smart cards are presented as a more accessible alternative for a wider consumer base. To overcome limitations in their application programming interface, the thesis devises strategies to augment the constrained support for elliptic curve cryptography and effectively implement such schemes. The third contribution presents the Privacy-Enhancing Authentication System, a robust solution compatible with smart cards, smartphones, and smartwatches. This system addresses the functional challenges associated with smart cards, including the absence of a graphical interface and limited user control over attribute disclosure. Consequently, it offers a practical and deployable solution for real-world scenarios. Finally, the thesis proposes a groundbreaking scheme to safeguard collaborative indoor positioning systems by addressing both privacy and security concerns. This scheme ensures the preservation of privacy and security by eliminating centralized architectures and employing encryption techniques for positioning information. The thesis includes comprehensive details such as protocol use cases, implementation specifics, execution benchmarks, and a comparative analysis with existing protocols. Keywords: Cryptographic protocols; attribute-based authentication; attribute-based credentials; privacy protection; anonymity; user revocation; smart cards; wearable architectures; Internet of Things; collaborative indoor positioning systems; elliptic curve cryptography.; Cryptographic protocols; attribute-based authentication; attribute-based credentials; privacy protection; anonymity; user revocation; smart cards; wearable architectures; Internet of Things; collaborative indoor positioning systems; elliptic curve cryptography. Available in a digital repository NRGL Privacy-Enhancing Technologies and Privacy-Enhancing Cryptography for Wearables

The increasing concern surrounding privacy and the safeguarding of digital identities has emphasized the pressing necessity of establishing secure and confidential communication channels. This concern ...

Casanova-Marqués, Raúl; Pendo,, Cristiano Gonçalves; PhD, Lukasz Michal Chmielewski,; Hajný, Jan
Vysoké učení technické v Brně, 2024

ANALÝZA MULTISPEKTRÁLNÍCH INDEXŮ PŘI DÁLKOVÉM PRŮZKUMU ZEMĚ
Janoušek, Jiří; Kačmařík,, Michal; Nedělník,, Jan; Marcoň, Petr
2024 - Czech Práce se zabývá problematikou analýzy multispektrálních obrazů pro využití při dálkovém průzkumu Země. V oblasti multispektrálního snímkování byla provedena studie metod způsobů snímání rostlin. Byl zkoumán vliv částí elektromagnetického spektra na změny odrazivosti snímané vegetace. V problematice vegetačních indexů byly porovnávány způsoby výpočtů vycházející z multispektrálních snímků. Pro získání plošných informací o stavu pěstované vegetace byly navrženy důležité ukazatele rostlin pro korelaci multispektrálních indexů. Závěrečná část práce se zaměřuje na vytvořené spektrální mapy z nasnímaných snímků multispektrální kamerou a analýzy výsledků hodnot vypočítaných vegetačních indexů s ohledem na stanovení optimální doby sklizně zemědělských plodin. Výstupem práce jsou nové lineární regresní modely umožňující stanovení optimální doby sklizně. Práce rovněž popisuje ucelenou metodiku od snímkování vegetace až po stanovení optimální doby sklizně dané plodiny. The thesis discusses various perspectives on the analysis of multispectral images, emphasizing in particular the technique’s potential in remote sensing of the Earth. Within multispectral imaging, the author has explored diverse methods for scanning plants to examine the impact exerted by the invididual electromagnetic spectrum components on the reflectivity of the investigated vegetation. Regarding the relevant vegetation indices, one of the main activities lay in comparing the approaches employed to compute the indices from applicable multispectral images. To deliver general data on the state of the plants being grown, the research involved designing and structuring relevant indicators that enabled the author to correlate the multispectral indices. In this context, the final sections of the thesis present the spectral maps acquired from the multispectral camera images and expose the analyses centered on the resulting index values, the aim being to help determine reliably the optimum harvest time in agricultural crops. The output of the project outlined within the thesis is then embodied in novel linear regression models that facilitate defining the optimum such a time. Importantly, by extension, the author also proposes a compact methodology that covers the individual phases and steps between the vegetation imaging the crops and finding the optimum harvest time. Keywords: Analýza obrazů; dálkový průzkum; multispektrální snímkování; optimální doba sklizně; vegetační indexy; Image analysis; remote sensing; multispectral imaging; optimal harvest time; vegetations indices Available in a digital repository NRGL ANALÝZA MULTISPEKTRÁLNÍCH INDEXŮ PŘI DÁLKOVÉM PRŮZKUMU ZEMĚ

Práce se zabývá problematikou analýzy multispektrálních obrazů pro využití při dálkovém průzkumu Země. V oblasti multispektrálního snímkování byla provedena studie metod způsobů snímání rostlin. Byl ...

Janoušek, Jiří; Kačmařík,, Michal; Nedělník,, Jan; Marcoň, Petr
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Holografická mikroskopie využívající koherenční brány
Ďuriš, Miroslav; Tyc,, Tomáš; Baránek,, Michal; Chmelík, Radim
2024 - English Výskumníci v oblasti biomedicíny a metapovrchov opakovane siahajú po kvantitatívnom fázovom zobrazovaní (QPI) ako primárnej zobrazovacej technike vďaka jej vysokovýkonnému, neinvazívnemu a kvantitatívnemu charakteru. Preto si QPI rýchlo vybudovalo svoju nepostrádateľnú úlohu pri identifikácii zriedkavých javov a skríningu v biomedicíne alebo automatizovanej analýze obrazových dát pomocou umelej inteligencie. Tieto a mnohé ďalšie aplikácie zdieľajú náročné splnieľnú požiadavku na rozsiahle a kvalitné súbory dát. Táto práca sa zaoberá základnými problémami optického zobrazovania a to hlavne v biomedicínskom výskume. Výskum v tejto práci je zameraný na štúdium a vývoj nových zobrazovacích metód rozšírením možností koherenciou riadeného holografického mikroskopu. V práci sme sa zaoberali tromi hlavnými oblasťami biomedicínskeho zobrazovania: zobrazovaním v kalnom prostredí, QPI so superrozlíšením a rekonštrukciou 3D rozloženia indexu lomu. Na dosiahnutie takýchto ambicióznych výsledkov sme využili takzvaný efekt koherenčnej brány, ktorý sa zvyčajne využíva na zobrazovanie cez nepriehľadné médiá najmenej rozptýleným (balistickým) svetlom. Zobrazovanie v kalných prostrediach adresujeme v tejto práci tak, že neintuitívne používame koherenčnú bránu na zobrazovanie nebalistickým svetlom, čo nám umožňuje získať informácie chýbajúce v balistickom obraze. Kombinácia obrazov pre rôzne pozície koherenčnej brány nám umožňuje syntetizovať obraz kvalitnejší ako prístupy využívajúce len balistické svetlo. Toto experimentálne demonštrujeme na kvantitatívnom zobrazovaní cez hrubé biologické tkanivo. V práci boli skúmané dva prístupy k superrozlíšeniu kvantitatívneho fázového obrazu. Prvým je prístup adaptujúci syntetickú apertúru, pre ktorý opäť využívame efekty koherenčného bránovania čiastočne koherentného svetla v kombinácii so šikmým osvetlením, ktoré zabezpečuje difrakcia na jednoduchej šesťuholníkovej fázovej mriežke umiestnenej v blízkosti vzorky. Syntetizujeme QPI s výrazne zväčšeným pásmom priestorových frekvencií zo sekvenčne získaných obrazov vytvorených koherenčne filtrovaným svetlom rozptýleným do každého difrakčného rádu mriežky. Ďalej sme vyvinuli metódu tvarovania koherenčnej brány, ktorá umožňuje QPI so superrozlíšením v reálnom čase. V práci navrhujeme prístup založený na skutočnosti, že rozptylová funkcia nášho systému je súčin difrakčne limitovaného obrazu bodového objektu a funkcie koherenčnej brány, ktorú tvarujeme podobne ako superoscilačný hotspot. Výsledok súčinu je rozptylová funkcia so sub-difrakčne limitovanou šírkou centrálneho peaku a so zanedbateľnými postrannými maximami, ktoré sú bežnou prekážkou zobrazovania pomocou superoscilácií. Útlm postranných maxím a zlepšenie rozlíšenia sa odohráva súčasne v celom zornom poli. Preto predstavujeme prvé jednosnímkové QPI so superrozlíšením. Pri oboch metódach sme dosiahli zlepšenie rozlíšenia aspoň o 19\%. V práci sa taktiež venujeme aj 3D zobrazovaniu pomocou koherenciou riadeného holografického mikroskopu. Vyvinuli sme metódu na rekonštrukciu 3D distribúcie indexu lomu zo série kvantitatívnych fázových obrazov vzorky pre rôzné pozície v axiálnom smere. Rekonštruovaná distribúcia indexu lomu má vlastnosti podobné výstupom optickej difrakčnej tomografie. Zároveň je ale potrebný počet akvizícií v prípade navrhovanej metódy výrazne nižší. Náš prístup demonštrujeme pomocou simulovaných, ako aj experimentálnych údajov. Biomedical and metasurface researchers repeatedly reach for quantitative phase imaging (QPI) as their primary imaging technique due to its high-throughput, label-free, quantitative nature. Therefore, QPI has quickly established its role in identifying rare events and screening in biomedicine or automated image data analysis using artificial intelligence. These and many other applications share the requirement for extensive high-quality datasets, which is challenging to meet due to obstacles specific to each application. This thesis tackles the principal problems of optical imaging, mainly in biomedical research. The research aimed to study and develop new imaging methods by extending the capabilities of the coherence-controlled holographic microscope. In the thesis, we tackled three principal areas of biomedical imaging: turbid media imaging, super-resolution QPI, and 3D refractive index reconstruction. To achieve such ambitious results, we have utilized the so-called coherence-gating effect, typically exploited for imaging through disordered media by least-scattered (ballistic) light. To tackle turbid media imaging, we counterintuitively use the coherence gate for imaging by the non-ballistic light, enabling us to retrieve information missing in the ballistic image. A combination of images for different coherence gate positions allow us to synthesize an image of quality superior to ballistic light approaches, which we experimentally demonstrate on QPI through thick biological tissue. Two approaches to super-resolution QPI were explored in the thesis. First is the synthetic aperture approach, for which we again exploit the coherence-gating properties of the partially coherent light combined with the oblique illumination provided by the diffraction on a simple hexagonal phase grating placed near the specimen. We synthesize synthetic aperture QPI with significantly increased spatial frequency bandwidth from sequentially acquired images formed by the coherence-gated light scattered into each grating's diffraction order. Second, we developed the coherence gate shaping method allowing real-time super-resolution QPI. We propose an approach based on the fact that our system's point spread function (PSF) is a product of the diffraction-limited spot and the coherence-gating function, which we shape similarly to the superoscillatory hotspot. The product simultaneously produces the PSF with a super-resolution central peak and minimizes sidelobe effects, the common obstacle of superoscillatory imaging. The attenuation of sidelobes and resolution improvement co-occur in the entire field of view. Therefore, we present the first single-shot wide-field super-resolution QPI. For both methods, we achieved a resolution improvement of at least 19\%. Furthermore, we demonstrate the feasibility of the proposed methods by imaging biological specimens with super-resolution. In the thesis, we also address 3D imaging by the coherence-controlled holographic microscope. We developed a method for 3D refractive index distribution reconstruction from a z-stack QPI measurement. The reconstructed refractive index distribution has qualities similar to the outputs of optical diffraction tomography. At the same time, the required number of acquisitions is significantly lower in the case of the proposed method. We demonstrate our approach using simulated as well as experimental data. Keywords: holographic microscopy; imaging in turbid media; coherence gate; super-resolution; 3D imaging; holografická mikroskopia; zobrazovanie v opticky kalných prostrediach; koherenčná brána; super-rozlíšenie; 3D zobrazovanie Available in a digital repository NRGL Holografická mikroskopie využívající koherenční brány

Výskumníci v oblasti biomedicíny a metapovrchov opakovane siahajú po kvantitatívnom fázovom zobrazovaní (QPI) ako primárnej zobrazovacej technike vďaka jej vysokovýkonnému, neinvazívnemu a ...

Ďuriš, Miroslav; Tyc,, Tomáš; Baránek,, Michal; Chmelík, Radim
Vysoké učení technické v Brně, 2024

Podporovaný nanostrukturovaný Pd katalyzátor na bázi depozice atomárních vrstev: od oxidace metanolu po vývoj vodíku
Bawab, Bilal; Knez, Mato; Nielsch, Kornelius; Macák, Jan
2024 - English V této práci byly zkoumány katalytické schopnosti druhů Pd deponovaných metodou Atomic Layer Deposition (ALD) na různých substrátech. Druhy Pd složené z nanočástic (NP) a jednotlivých atomů (SA) byly syntetizovány na vrstvách anodických nanotrubiček TiO2 (TNT) a uhlíkových papírech, aby se prozkoumalo jejich chování při elektrooxidaci methanolu a reakci vývoje alkalického vodíku (HER). Pd NP byly naneseny na vrstvy TNT jako katalyzátor oxidace methanolu, čímž se využil jejich velký povrch a přímý elektrický kontakt přes titanovou fólii. TEM analýza ukázala velikosti částic Pd mezi 7 a 12 nm, s posunem k tvorbě porézní vrstvy Pd po 450 cyklech ALD. Cyklická voltametrie odhalila, že katalytická aktivita dosáhla vrcholu po 400 a 450 cyklech, což ukazuje na optimální zatížení Pd a vlastnosti proti otravě, což potenciálně umožňuje přímou konverzi CH3OH na CO2. Další role Pd dosáhla přítomností SA a NP. Druhy Pd byly dekorovány na uhlíkových papírech a byly studovány jako HER katalyzátor. vzorky před a po elektrochemických měřeních byly charakterizovány rentgenovou fotoelektronovou spektroskopií potvrzující přítomnost druhů Pd2+. Elektrochemicky aktivní povrchová plocha se významně zvýšila s cykly ALD a dosáhla plató při 300c Pd. Pozoruhodné je, že CP 600c Pd vykazoval nadměrný potenciál 4,55 mV, což je nejnižší hodnota udávaná pro Pd elektrokatalyzátory v alkalických podmínkách. To zdůrazňuje synergické účinky Pd konfigurací na zesílení HER a zkoumá mechanismus, kterým dochází k HER procesu. In this thesis, the catalytic capabilities of Pd species deposited by Atomic Layer Deposition (ALD) was explored on different substrates. Pd species composed of Nanoparticles (NPs) and Single atoms (SAs) were synthesized on anodic TiO2 nanotube (TNT) layers and carbon papers, respectively, to investigate their performance in methanol electro-oxidation and the alkaline hydrogen evolution reaction (HER). Pd NPs were deposited on TNT layers as methanol oxidation catalyst, leveraging their large surface area and direct electrical contact through the titanium foil. TEM analysis showed Pd particle sizes between 7 and 12 nm, with a shift to a porous Pd layer formation beyond 450 ALD cycles. Cyclic voltammetry revealed that catalytic activity peaked at 400 and 450 cycles, indicating optimal Pd loading and anti-poisoning characteristics, potentially enabling direct CH3OH to CO2 conversion. The other role the Pd achieved through the presence of SAs and NPs. Pd species were decorated on carbon papers were studied as HER catalyst. the samples before and after electrochemical measurements were characterized with X-ray photoelectron spectroscopy confirming the presence of Pd2+ species. The electrochemical active surface area increased significantly with ALD cycles, reaching a plateau at 300c Pd. Notably, CP 600c Pd demonstrated an overpotential of 4.55 mV, the lowest reported for Pd electrocatalysts in alkaline conditions. This highlights the synergistic effects of Pd configurations on HER enhancement and explores the mechanism by which the HER process occurs. Keywords: Atomic Layer Deposition; HER; MOR; catalysis; Pd species; poisoning; overpotential; alkaline; stable; water splitting; clean hydrogen; fuel cells; Depozice Atomové Vrstvy; HER; MOR; katalýza; druhy Pd; otrava; nadměrný potenciál; alkalický; stabilní; štěpení vody; čistý vodík; palivové články Available in a digital repository NRGL Podporovaný nanostrukturovaný Pd katalyzátor na bázi depozice atomárních vrstev: od oxidace metanolu po vývoj vodíku

V této práci byly zkoumány katalytické schopnosti druhů Pd deponovaných metodou Atomic Layer Deposition (ALD) na různých substrátech. Druhy Pd složené z nanočástic (NP) a jednotlivých atomů (SA) byly ...

Bawab, Bilal; Knez, Mato; Nielsch, Kornelius; Macák, Jan
Vysoké učení technické v Brně, 2024