Národní úložiště šedé literatury

Model-based reliability evaluation of data processing in HW-fault-tolerant systems
Raab, Peter
2014 - English Práce se zabývá využitím detekčních kódů pro zajištění zvýšené spolehlivosti aritmetických operací v procesorovém systému. Na základě uvedených metod je možné vytvořit chybové modely schopné popsat výskyt chyb v aritmetických operacích v počítačových systémech. Tyto chybové modely mohou též umožnit výpočet spolehlivosti aritmetických výpočtů nebo výpočet pravděpodobnosti zbytkové chyby kódovaného zpracování. The work deals with utilization of error detecting codes in order to increase reliability of arithmetic operations in processor systems. Using the developed methods it is possible to create error models which are able to decribe errors occuring during data processing in computer systems. These models can be used to compute overall computation reliability or to compute residual error probability. Keywords: teorie kódování; kódy pro detekci a korekci chyb; reakce na chybu; zbytková pravděpodobnost chyby; coding theory; error detecting and correcting codes; error compensation; residual error probability Available in digital repository of ZČU. Model-based reliability evaluation of data processing in HW-fault-tolerant systems

Práce se zabývá využitím detekčních kódů pro zajištění zvýšené spolehlivosti aritmetických operací v procesorovém systému. Na základě uvedených metod je možné vytvořit chybové modely schopné popsat ...

Raab, Peter
Západočeská univerzita v Plzni, 2014

Modelově-orientované přístupy pro automatickou hudební transkripci
Albrecht, Štěpán
2014 - English Disertační práce se zabývá problémem úplné automatické hudební transkripce. Úplná automatická hudební transkripce, tj. detekce (i) všech zvuků v čase, (ii) nástrojů jejich reprodukce a (iii) jejich hlasitostí, je složitý a v některých případech dokonce teoreticky neřešitelný problém. I když zmíněné tři charakteristiky hudebního obsahu nesou úplnou informaci k reprodukování skladby, někdy tvoří jen data pro další zpracování, např. pro získání tempa skladby jako další charakteristiky hudebního obsahu. Proto se úplná hudební transkripce omezuje na scénář -- záměr -- v rámci kterého usiluje o zachycení všech charakteristik. V této práci definujeme inverzní hudební sekvencer jako tento scénář. Mono-audio hudební signál a knihovna (banka zvuků) tvoří vstupní data inverzního hudebního sekvenceru. V knihovně mohou být nahrávky harmonických zvuků (piano, flétna, ...), zvuky bicích nástrojů, případně celé nahrávky jimi tvořené. Navrhujeme pravděpodobnostní model, jehož odhadované proměnné nesou informaci o parametrech zkrácení knihovních zvuků hledaných ve vstupním hudebním signálu, jejich rozmístění v čase a jejich amplitudách. Detekce podčástí knihovních zvuků je vlastnost, kterou detekujeme jen ve scénáři našeho inverzního hudebního sekvenceru, jiné postupy pracují se zvukem jako s celkem. Pro výpočet neznámých proměnných je aplikována variační Bayesovská technika. Zavádíme metody vyhodnocování pro scénář inverzního hudebního sekvenceru. V části ''Experimenty'' provádíme citlivostní analýzu v závislosti na vstupním hudebním signálu, knihovně zvuků, volných parametrech modelu a různých modifikacích transkripčního algoritmu. Jedna knihovna zvuků v našich experimentech obsahuje pouze zvuky -- tóny jednoho harmonického hudebního nástroje, a tak rozpoznávání hudebních nástrojů není součástí testů, i když navržené transkripční algoritmy jsou vhodné i pro něj. The problem of memory based complete automatic music transcription is considered. The complete automatic music transcription, i.e., estimation of (i) all sounds in time, (ii) their instrumentation and (iii) their loudnesses, is a di cult and in some cases even not solvable problem. Even though the three named music content features carry the entire information for the original music signal composition, they can represent observed data for further processing, e.g., of the music piece tempo as another music content feature. Therefore the practical complete automatic music transcription follows a scenario an intention and tries to capture all the features within the scenario. In this work, the inverse music sequencer as a speci c scenario for the complete automatic music transcription is de ned. A monoaural music signal and the library of sounds as an input of the inverse music sequencer is considered. The sounds in the library are to be composed of harmonic sounds (a piano, a flute, ...) and drum sounds. A probabilistic model containing unobserved variables which re ect information of truncation parameters of library sounds sought in the observed signal their displacements in time and their amplitudes is designed. The detection of subparts of the library sounds is a distinct feature of our approach in comparison to other approaches that consider only full sequences of frames. Variational Bayes method to calculate equations of estimates of the unobserved variables is applied. Evaluation methods for the speci c intention of the inverse music sequencer are introduced. In the experimental part, the sensitivity analysis respecting an observed music signal, library of sounds, nuisance parameters and various modi cations of the transcription algorithm is carried out. In experiments, one sound library contains harmonic sounds of one music instrument, thus music instrument recognition is not a part of our experiments although the proposed transcription algorithms are developed for this too. Keywords: metoda variační bayes; variační bayesovská technika; variační bayes; bayesovské modelování; bayesovský model; pravděpodobnostní model; automatický přepis hudby; automatická hudební transkripce; úplná automatická hudební transkripce; model hudeního signálu; audio na midi; variational bayes; variational bayes method; bayesian model; probabilistic model; music signal model; automatic music transcription; memory-based automatic music transription; complete automatic music transription; entire automatic music transription; audio to midi Available in digital repository of ZČU. Modelově-orientované přístupy pro automatickou hudební transkripci

Disertační práce se zabývá problémem úplné automatické hudební transkripce. Úplná automatická hudební transkripce, tj. detekce (i) všech zvuků v čase, (ii) nástrojů jejich reprodukce a (iii) jejich ...

Albrecht, Štěpán
Západočeská univerzita v Plzni, 2014

Speciální třídy křivek a ploch - studium v alternativních geometriích
Bizzarri, Michal
2014 - English V této práci studujeme racionální techniky vhodné pro výpočet přesných/přibližných parametrizací kanálových a prstencových ploch. V první části práce se soustředíme na implicitně zadané kanálové plochy navržený přístup je založen na výpočtu přibližné parametrizace tak zvaných obrysových křivek na zadané kanálové ploše. Tato metoda může být přímo aplikována na praktické problémy parametrizace implicitních přechodových ploch sestávajících z částí kanálových (nebo přibližně kanálových) ploch. V druhé části práce studujeme podmínku zajišťující racionalitu obrysových křivek na kanálových plochách zadaných pomocí střední osy a poloměrové funkce. Tyto křivky jsou poté použity k výpočtu racionální parametrizace kanálových ploch s pythagorejskými normálami. Použití obrysových křivek v algoritmu parametrizace dovoluje v jednom kroku zkonstruovat celou třídu racionálních kanálových (přechodových) ploch, což je speciálně výhodné pro konstruování přechodových ploch splňujících jistá omezení, např. pokud je požadováno, aby se daná plocha vyhnula překážkám. Poslední část této práce je věnována racionálním prstencovým plochám, pomocí nichž je navržena metoda konstrukce přechodových ploch mezi dvěma prstencovými plochami. Tato metoda může být použita pro konstrukci přechodových ploch, které se mají vyhnout jistým překážkám nebo pro konstrukci přechodových ploch mezi několika prstencovými plochami. In this thesis we study rational techniques for computing exact/approximate parameterizations of canal and ringed surfaces. In the first part of the thesis we focus on canal surfaces given implicitly the designed approach is based on computing approximate topology-based parameterizations of the so called contour curves on the given canal surface. The method can be directly applied on the practical problem of parameterizing implicit blends consisting of parts of canal (or canal-surface-like) surfaces. In the second part of the thesis we study a condition guaranteeing the rationality of the contour curves on canal surfaces given by medial axis transforms. These curves are then used for a computation of rational parameterizations of canal surfaces with Pythagorean normals. Using the contour curves the parameterization algorithm enables us to construct the whole family of rational canal (blending) surfaces sharing the same silhouette at once, which is especially useful for constructing blends satisfying certain constrains, e.g. when avoiding obstacles or bypassing other objects is required. The last part of the thesis is devoted to rational ringed surfaces we design the algorithm for blending by these surfaces between two ringed surfaces which can be adjusted for constructing blends avoiding obstacles or for constructing general n-way blends between several ringed surfaces. Keywords: kanálové plochy; prstencové plochy; racionální parametrizace; přechodové plochy; obrysové křivky; kritické body; racionální ofsety; SOS dekompozice; PH a MPH křivky; PN plochy; Fergusonova kubika; canal surfaces; ringed surfaces; rational parameterizations; blends; contour curves; critical points; rational offsets; SOS decomposition; PH and MPH curves; PN surfaces; Ferguson's cubic Available in digital repository of ZČU. Speciální třídy křivek a ploch - studium v alternativních geometriích

V této práci studujeme racionální techniky vhodné pro výpočet přesných/přibližných parametrizací kanálových a prstencových ploch. V první části práce se soustředíme na implicitně zadané kanálové ...

Bizzarri, Michal
Západočeská univerzita v Plzni, 2014

Moderní systémy řízení a regulace pro energetiku
Sirový, Martin
2014 - English Výkonové čerpací a ventilátorové systémy se řadí mezi nejvýznamnější spotřebiče elektrické energie. Vlivem vývoje výkonové elektroniky a frekvenčních měničů skýtají tyto systémy významný potenciál pro optimalizaci spotřeby elektrické energie plynoucí z aplikace energetické účinné otáčkové regulace na místo ztrátových, stále využívaných, zejména pasivních metod regulace průtoku. Mezi hlavní důvody, které doposud brání masivnímu prosazení výkonové elektroniky ve stávajících i nových instalacích, patří zejména náročnost spolehlivého technického a ekonomického zhodnocení přínosu, respektive exaktního vyjádření nákladů za dobu životnosti celého aplikačního řetězce. Z toho důvodu je tato práce zaměřena právě na vývoj uceleného souboru matematických modelů, metodiky a softwarových nástrojů pro zejména technické zhodnocení a optimalizaci řízení a energetické účinnosti těchto systémů s důrazem na praktickou využitelnost výsledků práce v reálných aplikacích. Úvodní část práce je věnována motivaci výzkumu a vývoje, cílům práce a shrnutí aktuálního stavu poznaní v řešené problematice. Druhá část je zaměřena na optimalizaci hydraulických systémů s jedním čerpadlem. Je představen komplexní soubor matematických modelů pro řešení aplikačního řetězce počínaje modely hydraulického systému a čerpadla včetně souboru metod regulací průtoku přes pohon až po vstupní napájecí transformátor. Třetí část pokračuje pneumatickými systémy s jedním ventilátorem. Je popsán matematický model pneumatického systému a ventilátoru uvažující proměnnou hustotu média. Dále jsou představeny modely technik regulací průtoku jak pro radiální, tak pro axiální ventilátory. Důraz byl kladen na striktní využití standardně dostupných dat (tj. bez využití laboratorních měření). Z toho důvodu byly vyvinuty speciální aproximační techniky a metodika pro odhad energetické spotřeby systému mimo jmenovité provozní stavy, které jsou často jako jediné k dispozici. Navržené matematické modely byly následně implementovány do softwarových nástrojů pro optimalizaci energetické účinnosti hydraulických a pneumatických aplikací MVD Pump Save 2012 a MVD Fan Save 2012. Vyvinutý software, matematické modely i metodika byly následně verifikovány na případových studiích. Součástí práce jsou i typizované výkonnostní křivky jednotlivých komponent aplikačního řetězce. Poslední část je věnována optimální strategii regulace průtoku pro čerpací aplikace s čerpadly pracujícími paralelně do společného hydraulického systému. Je představen navržený algoritmus a metodika pro řešení optimálního přerozdělení průtoku čerpadly z pohledu celkové energetické účinnosti. Pro obecné řešení optimalizační úlohy v nelineárním multidimenzionálním prostoru bylo zvoleno numerické řešení hrubou silou. Pro úlohy s omezenými stupni volnosti pak bylo odvozeno zjednodušené řešení, které výrazně snižuje výpočetní náročnost algoritmu pro speciální případy. Výsledky algoritmu jsou detailně graficky prezentovány na vypracovaných případových studiích. Na základě výchozích případových studií byla dále zpracována analýza vlivu statické složky tlaku hydraulického systému a prezentace vlivu variabilního výkonového složení skupiny čerpadel na optimální strategii regulace průtoku. Na závěr práce jsou shrnuty hlavní přínosy práce a perspektivní směry dalšího výzkumu. Hlavními přínosy práce jsou zejména vyvinuté expertní systémy pro návrh optimálního pohonu a řízení výkonových čerpacích a ventilátorových aplikací a návrh algoritmu pro optimální řízení průtoku paralelních čerpadel pracujících do společného hydraulického sytému. The high-power pump and fan applications are among the main electricity appliances in a worldwide scale. Concurrently, these applications have a very significant energy-saving potential arising especially from development of high-power electronics and/or frequency converters enabling energy efficient flow control. One of the major barriers, preventing massive redesign of existing installations and use of the energy-saving potential in new applications, is the complexity of precise technical and economical evaluation of the lifetime energy savings and energy consumption of the entire application chain. Hence, the thesis has focused on a development of a complex set of mathematical models, methodology and software tools for especially technical evaluation and energy efficiency optimization of these systems with impact to practical usability of the results in real systems. The introductory part of the work is dedicated to the state of the art, research motivation and objectives of the work. In the second part, the attention is paid to single pump systems. It is presented a set of mathematical models for a detailed evaluation of the application chain, beginning from models of hydraulic system and pump including collection of flow controls methods over drive part to power supply transformer. The third part deals with single fan systems. It describes mathematical models of pneumatic system and fan considering compressible medium. The most common flow control techniques for both radial and axial fans are also included. The impact has been put on to use strictly just commonly available data (i.e. non-laboratory measurements). Therefore, special approximation techniques and methodology has been developed to be able to estimate a system behavior out of the nominal operating state, which is commonly the only one specified. Finally, there have been developed sophisticated software tools for energy efficiency optimization of single pump and fan applications MVD Pump Save 2012 and MVD Fan Save 2012. The performance of developed mathematical models, methodology and software tools is widely presented on evaluated case studies. A typical performance curves for application components has been also included as a referenced one to provide a complex set of relevant data for poorly specified case studies. The last section of the thesis is dedicated to optimal control strategy of multiple pumps operating in parallel into common hydraulic system. It is presented the proposed algorithm and/or methodology for generation of an optimal control strategy of these systems. The presented algorithm is based on numerical optimization method using brute force approach, which enabled to solve the non-linear multidimensional optimization task. A special solution, which significantly speed-up the calculation process, for the cases of restricted space of freedom is also presented. The performance of the algorithm has been in detailed graphically presented on elaborated case studies. Additionally, the influence of a static head of a hydraulic system and the effect of variable sizing of pump in a pump group on an optimal control strategy have been presented. In the conclusion, it is summarized the main contributions of the work and the very last part presents the challenges for future research. The main contribution of this thesis is the development of the expert systems allowing optimal control design of high power pump and fan applications and proposed approach for optimal group control design of parallel pumps working into common hydraulic system. Keywords: optimalizace řízení; energetická účinnost; čerpací aplikace; ventilátorové aplikace; čerpací systémy; ventilátorové systémy; elektrický pohon; otáčková regulace průtoku; frekvenční měnič; asynchronní motor; transformátor; řízení skupiny čerpadel; tepelná elektrárna; jaderná elektrárna; čerpací stanice; čerpadlo; škrcení; bypass; případová studie; optimal control; energy efficiency; pump applications; fan applications; pump systems; fan systems; electric drive; frequency converter; asynchronous motor; transformer; pump group control; thermal power plant; nuclear power plant; pump station; pump; throttling; bypass; case study Available in digital repository of ZČU. Moderní systémy řízení a regulace pro energetiku

Výkonové čerpací a ventilátorové systémy se řadí mezi nejvýznamnější spotřebiče elektrické energie. Vlivem vývoje výkonové elektroniky a frekvenčních měničů skýtají tyto systémy významný potenciál pro ...

Sirový, Martin
Západočeská univerzita v Plzni, 2014

Rozpoznávání obličejů v reálných podmínkách
Lenc, Ladislav
2014 - English Práce se zabývá rozpoznáváním obličejů v reálných podmínkách. Hlavním cílem je návrh systému pro automatické anotování fotografií z fotobanky ČTK. Prvním krokem je vytvoření korpusu z anotovaných fotografií. Cílem je výběr fotografií vhodných pro vytvoření modelu obličeje. Přínosem práce je návrh algoritmu pro automatické vytvoření korpusu. Pomocí tohoto algoritmu byl vytvořen nový obličejový korpus volně dostupný pro výzkumné účely. Druhým krokem je rozpoznávání. Přínosem práce v tomto směru je návrh několika metod založených na Gaborových waveletech a algoritmu Scale Invariant Feature Transform (SIFT). Metody byly testovány na databázích ORL, FERET a nově vytvořené ČTK databázi. Na základě testů byla jako nejvhodnější kandidát pro náš systém vybrána adaptovaná Kepenekciho metoda založena na algoritmu SIFT. Posledním krokem systému je použití míry důvěry. Ta umožňuje stanovit pravděpodobnost, že výsledek je správný. Přínosem práce je návrh nové dvou krokové míry důvěry. Hlavním výsledkem práce je ucelený systém pro rozpoznávání obličejů. Probíhají jednání o nasazení systému v prostředí ČTK. This thesis deals with Automatic Face Recognition under real-world conditions. The main goal of this work is proposing a complete face recognition system intended to be used by the Czech News Agency (ČTK) for automatic annotation of photographs. The first task is to prepare a gallery of known faces. The first contribution of this work is the proposition of an automatic corpus creation algorithm. The goal is to choose the best representing images for each person. An important outcome is the creation of a novel face dataset created using this algorithm. The next step is the face recognition. Our contribution is propsition of several Gabor wavelet and Scale Invariant Feature Transform (SIFT) based methods. We chose the SIFT based adapted Kepenekci method as the best candidate for our system. The final step of the sytem is a confidence measure. It defines the probability that the result is correct. We proposed a novel two-step confidence measure approach for the face recognition. The final outcome of this work is thus a complete face recognition system capable to handle real-world photographs. Currently, discussions about the deployment of the system are under way. Keywords: automatické rozpoznávání obličejů; Gaussian mixture models; Gaborovy wavelety; scale invariant feature transform; speeded-up robust features; dvoukroková míra důvěry; ČTK databáze; automatic face recognition; Gaussian mixture models; Gabor wavelets; scale invariant feature transform; speeded-up robust features; two-step supervised confidence measure; ČTK database Available in digital repository of ZČU. Rozpoznávání obličejů v reálných podmínkách

Práce se zabývá rozpoznáváním obličejů v reálných podmínkách. Hlavním cílem je návrh systému pro automatické anotování fotografií z fotobanky ČTK. Prvním krokem je vytvoření korpusu z anotovaných ...

Lenc, Ladislav
Západočeská univerzita v Plzni, 2014

Adaptable Intelligent Sensor
Matas, Petr
2014 - English Cílem této práce je umožnit konstrukci vestavěných systémů pro zpracování digitalizovaného obrazu, které jsou zároveň flexibilní a výkonné. Zkoumá se možnost použití reprezentace snímku zvané strom souvislých komponent (connected component tree, CCT) jako základu pro implementaci celého řetězce pro zpracování obrazu. Toto je možné, protože CCT je zároveň jednoduchý i obecný. Existují totiž na CCT založené implementace operátorů od filtrování až po segmentaci a rozpoznávání. Typický řetězec zpracování obrazu založený na CCT sestává z konstrukce CCT ze vstupního snímku, kaskády transformací CCT, které implementují jednotlivé operátory, a restituce obrazu, která generuje výstupní snímek z modifikovaného CCT. Časově nejnáročnějším krokem je konstrukce CCT a tato práce se na ni zaměřuje. Práce představuje CCT a jeho možné reprezentace v počítačové paměti, ukazuje některé jeho aplikace a analyzuje existující algoritmy konstrukce CCT. Je navržen nový paralelní algoritmus konstrukce CCT, jehož výstupem je reprezentace CCT zvaná parent point tree. Tento algoritmus je vhodný k implementaci ve vestavěných systémech díky malým paměťovým nárokům. Algoritmus se skládá z mnoha úloh stavění a slučování. Z jednoho řádku snímku, se kterým se zachází jako s jednorozměrným signálem, stavění vytvoří CCT a slučování spojují tyto CCT dohromady. Tři různé strategie plánování úloh jsou vyvinuty a zhodnoceny. Výkonnost algoritmu je otestována na několika paralelních počítačích. Na 16jádrovém stroji s procesory Opteron 885 je dosaženo propustnosti 83 Mpx/s při 13,3násobném zrychlení paralelizací. Následně je algoritmus dále adaptován pro hardwarovou implementaci a implementován jako nová paralelní hardwarová architektura. Ta obsahuje 16 základních bloků, z nichž každý zpracovává část snímku a skládá se z výkonných jednotek a pamětí. Je navržen speciální propojovací přepínač, aby některé výkonné jednotky mohly přistupovat k paměti v ostatních základních blocích. Algoritmus toto vyžaduje pro závěrečné slučování CCT vytvořených různými základními bloky dohromady. Architektura je implementována ve VHDL a její funkční simulace dává výkonnost 145 Mpx/s při frekvenci hodin 120 MHz. The aim of this work is to enable construction of embedded digital image processing systems, which are both flexible and powerful. The thesis proposal explores the possibility of using an image representation called connected component tree (CCT) as the basis for implementation of the entire image processing chain. This is possible, because the CCT is both simple and general, as CCT-based implementations of operators spanning from filtering to segmentation and recognition exist. A typical CCT-based image processing chain consists of CCT construction from an input image, a cascade of CCT transformations, which implement the individual operators, and image restitution, which generates the output image from the modified CCT. The most time-demanding step is the CCT construction and this work focuses on it. It introduces the CCT and its possible representations in computer memory, shows some of its applications and analyzes existing CCT construction algorithms. A new parallel CCT construction algorithm producing the parent point tree representation of the CCT is proposed. The algorithm is suitable for an embedded system implementation due to its low memory requirements. The algorithm consists of many building and merging tasks. A building task constructs the CCT of a single image line, which is treated as a one-dimensional signal. Merging tasks fuse the CCTs together. Three different task scheduling strategies are developed and evaluated. Performance of the algorithm is evaluated on multiple parallel computers. A throughput 83 Mpx/s at speedup 13.3 is achieved on a 16-core machine with Opteron 885 CPUs. Next, the new algorithm is further adapted for hardware implementation and implemented as a new parallel hardware architecture. The architecture contains 16 basic blocks, each dedicated to processing of an image partition and consisting of execution units and memory. A special interconnection switch is designed to allow some executions units to access memory in other basic blocks. The algorithm requires this for the final merging of the CCTs constructed by different basic blocks together. The architecture is implemented in VHDL and its functional simulation shows performance 145 Mpx/s at clock frequency 120 MHz. Keywords: strom souvislých komponent; parent point tree; konstrukce; graf; atributy; stavění; slučování; algoritmus; plánování; zpracování obrazu; hardware; VHDL; FPGA; connected component tree; parent point tree; construction; graph; attributes; building; merger; algorithm; scheduling; image processing; hardware; VHDL; FPGA Available in digital repository of ZČU. Adaptable Intelligent Sensor

Cílem této práce je umožnit konstrukci vestavěných systémů pro zpracování digitalizovaného obrazu, které jsou zároveň flexibilní a výkonné. Zkoumá se možnost použití reprezentace snímku zvané strom ...

Matas, Petr
Západočeská univerzita v Plzni, 2014

Analýza možností implementace číslicového zpracování signálu v obvodech FPGA
Burian, Petr
2014 - English Tato disertační práce se zabývá vybranými nekonvenčními technikami, které nalézají svoji inspiraci v biologii. Hlavní cíl práce je analyzovat tyto techniky, a tři vybrané implementovat v obvodech programovatelné logiky. První část práce se věnuje Kartézskému genetickému programování (KGP), důraz je kladen na jeho využití v oblasti evolučního návrhu a v oblasti vyvíjejících se obvodů. Autor představuje modifikaci tohoto algoritmu, která omezuje počet volání hodnotící (účelové) funkce. Práce se následně věnuje implementaci tohoto algoritmu v obvodu FPGA. Autor představuje speciální komponentu detekující aktivní geny v genotypech jedinců. Druhá část práce demonstruje návrh FIR filtru, jehož parametry jsou získávány pomocí Standardního genetického algoritmu. Autor se věnuje problematice evolučních algoritmů v oblasti adaptivních systémů, následně diskutuje vlastní implementaci filtru. Práce také porovnává různé varianty rekombinačního operátoru. Závěrečné část práce popisuje implementaci systému pro rozpoznávání obrazu, který je založen na n-tuple neuronových sítích. Autor seznamuje čtenáře s metodou seskupování a možnými výhodami, které nabízejí n-tuple neuronové sítě. Následně autor představuje nový přístup k organizaci dat neuronové sítě. Navržený a implementovaný systém pro rozpoznávání obrazu je testován na aplikaci rozpoznávání dopravních značek; výsledky testů jsou porovnávány s ostatními metodami a implementacemi. Hlavní přínosy práce jsou následující: 1) hardwarová implementace (v obvodu FPGA) algoritmu KGP omezující počet volání hodnotící funkce; 2) softwarový nástroj pro evoluční návrh s automatickým generováním VHDL zdrojových kódů; 3) nový přístup k paměťové organizaci v oblasti n-tuple neuronových sítí. This thesis deals with the analyses and the implementation of selected unconventional bio-inspired techniques by programmable logic devices. The main objective of the thesis is to design and implement three selected bio-inspired techniques. In the first part, the focus is given to Cartesian Genetic Programming (CGP). The emphasis is put on the utilization in the domain of the evolvable hardware and the evolutionary design of digital circuits. The thesis presents modifications of CGP which cause that the wasted fitness calculations are omitted. After the analyses, the implementation of CGP with introduced modifications by an FPGA device is discussed. The author of the thesis introduces a special component detecting active genes in genotypes/chromosomes. The second part deals with the design of the FIR filter whose parameters are obtained using a Standard Genetic Algorithm. The author explores the usage problems of evolutionary algorithms in adaptive systems domain, then discusses the adaptive FIR filter implemented by an FPGA device, and continues by the discussion of advantages and disadvantages of such implementation. The thesis also compares the use of different crossover operators. The third part of the thesis describes the implementation of the fast image recognition based on n-tuple neural networks. It explores an n-tuple methodology using node 'grouping' and the possible advantages offered by this little-known technique. A novel approach to the organization of the neural networks data in the n-tuple memory is introduced. The author performs tests on a real-world recognition task - the recognition of road signs. Then the test results are presented, discussed and compared with conventional methods and other implementations. The thesis yields these main contributions: 1) hardware implementation (by an FPGA device) of CGP reducing the number of performed fitness calculations; 2) the software tool for evolutionary design with the support of the generation of VHDL source codes; 3) a novel approach to the memory organization of the neural networks data in the n-tuple domain. Keywords: KGP; kartézské genetické programování; FPGA; rozpoznávání obrazu; n-tuple; neuronové sítě; evoluční návrh; vyvíjející se obvody; CGP; cartesian genetic programming; FPGA; image recognition; n-tuple; neural networks; evolutionary design; evolvable hardware Available in digital repository of ZČU. Analýza možností implementace číslicového zpracování signálu v obvodech FPGA

Tato disertační práce se zabývá vybranými nekonvenčními technikami, které nalézají svoji inspiraci v biologii. Hlavní cíl práce je analyzovat tyto techniky, a tři vybrané implementovat v obvodech ...

Burian, Petr
Západočeská univerzita v Plzni, 2014

Pokročilá interaktivní zobrazování komponentového softwaru
Šnajberk, Jaroslav
2013 - English Tato dizertační práce se zabývá problémem zobrazování struktury komponentových aplikací. Použitím komponent se dá zlepšit uspořádání a čitelnost architektury aplikace díky zapouzdření implementačních detailů. Softwaroví architekti tak mohou pracovat na vyšší úrovni abstrakce, na které mohou vytvářet nové aplikace jednoduchým skládáním z menších částí. Ve výzkumu je však věnováno jen velmi málo úsilí tomu jak tyto komponentové aplikace zobrazit. Tato práce nabízí řešení tohoto nedostatku formou nového přístupu k zobrazování nazvaného AIVA (Advanced Interactive Visualization Apprach -- Pokročilý interaktivní přístup k zobrazování), který je specificky navržen pro zobrazování softwarových komponent. AIVA pracuje s dostatečným množstvím detailů, které mohou architektům pomoci porozumět všem komponentám více do hloubky. Zároveň se AIVA zaměřuje na to, jak tyto informace zobrazit bez toho, aby se zvýšila komplexita výsledného komponentového diagramu. AIVA k tomuto účelu se využívá kombinace rozdílných interaktivních technik, které umožnily snížit nepřehlednost diagramů ještě pod standardní úroveň jiných zobrazovacích přístupů. Navíc AIVA poskytuje více informací o zobrazených komponentách. Tyto interaktivní techniky zároveň zpřístupňují všechny informace co nejrychleji, což zrychluje celý učící proces. V rámci této práce proběhla evaluace tohoto nového přístupu k zobrazování vytvořením případové studie, která se zabývá složitostí výsledných diagramů, a uživatelské studie testující rychlost tohoto přístupu. Výsledky těchto studií ukázaly, že AIVA produkuje méně komplikované diagramy s lépe čitelnou strukturou aplikace, v porovnání s tím, co může nabídnout UML. Zároveň se prokázalo, že uživatelé jsou schopní pracovat rychleji v nástroji AIVA. Při analýze komponentových aplikací nacházeli odpovědi třikrát rychleji v nástroji AIVA než při použití UML. This thesis deals with the topic of component-based application structure visualization. Use of components can improve organization and clarity of application architectures by encapsulating the implementation details. Software architects can thus work on higher level of abstraction, where they create new applications by simply assembling them from smaller parts. However in recent research only a small amount of focus was given to how these component-based applications could be visualized. This thesis offers a solution to this deficiency in the form of a new visualization approach called AIVA (Advanced Interactive Visualization Approach), targeted specifically to software components. It works with a sufficient amount of detail about them that can help architects understand all components in an architecture more deeply. At the same time it is focused on how to show these details without increasing the complexity of the final component diagram. Various interactive techniques are used to lower the diagram complexity below a standard level used in other diagramming approaches while providing more information. These techniques are also used to provide all information as soon as possible, resulting in a faster learning process. As part of this work, the new visualization approach was evaluated using a case study concerning the complexity of the resulting diagrams and by a user study of its performance. The results of these studies showed that AIVA leads to less complex diagrams with a structure that is better readable than what UML can offer. It also proved that users are able to work faster in AIVA when analyzing component-based applications:\ they find answers three times faster in AIVA than in UML. Keywords: komponenta; zobrazování; software; reverse-engineering; component; visualization; software; reverse-engineering Available in digital repository of ZČU. Pokročilá interaktivní zobrazování komponentového softwaru

Tato dizertační práce se zabývá problémem zobrazování struktury komponentových aplikací. Použitím komponent se dá zlepšit uspořádání a čitelnost architektury aplikace díky zapouzdření implementačních ...

Šnajberk, Jaroslav
Západočeská univerzita v Plzni, 2013

Aktivní detekce poruch a řízení
Široký, Jan
2013 - English The dissertation thesis deals with the constrained optimization based approach to active fault detection and control (AFDC) of dynamical systems. The thesis addresses three main goals. The first goal is to define a general AFDC framework for stochastic discrete time dynamic system. The AFDC framework covers previously published formulations of AFDC as well as newly introduced formulations. The AFDC problems are defined as constrained optimization problems. The second goal is to derive a solution of AFDC problems. The optimal solution can be derived for a small subset of AFDC problems. Therefore, the focus is laid on a numerically tractable suboptimal solution for a practically important subclass of AFDC problems. The third goal of the thesis is to demonstrate the proposed AFDC framework. Basic properties of the proposed AFDC framework are illustrated by simple numerical examples. Main advantages of the proposed AFDC framework are demonstrated by a complex example, where the goal is simultaneous AFDC of an air handling unit. The dissertation thesis deals with the constrained optimization based approach to active fault detection and control (AFDC) of dynamical systems. The thesis addresses three main goals. The first goal is to define a general AFDC framework for stochastic discrete time dynamic system. The AFDC framework covers previously published formulations of AFDC as well as newly introduced formulations. The AFDC problems are defined as constrained optimization problems. The second goal is to derive a solution of AFDC problems. The optimal solution can be derived for a small subset of AFDC problems. Therefore, the focus is laid on a numerically tractable suboptimal solution for a practically important subclass of AFDC problems. The third goal of the thesis is to demonstrate the proposed AFDC framework. Basic properties of the proposed AFDC framework are illustrated by simple numerical examples. Main advantages of the proposed AFDC framework are demonstrated by a complex example, where the goal is simultaneous AFDC of an air handling unit. Keywords: active fault detection; optimal control; constrained optimization; active fault detection; optimal control; constrained optimization Available in digital repository of ZČU. Aktivní detekce poruch a řízení

The dissertation thesis deals with the constrained optimization based approach to active fault detection and control (AFDC) of dynamical systems. The thesis addresses three main goals. The first goal ...

Široký, Jan
Západočeská univerzita v Plzni, 2013

Automatické rozpoznávání znakového jazyka z obrazových dat
Campr, Pavel
2013 - English Tato práce se zabývá problematikou automatického rozpoznávání znakového jazyka z obrazových dat. Práce představuje pět hlavních přínosů v oblasti tvorby systému pro rozpoznávání, tvorby korpusů, extrakci příznaků z rukou a obličeje s využitím metod pro sledování pozice a pohybu rukou (tracking) a modelování znaků s využitím menších fonetických jednotek (sub-units). Metody využité v rozpoznávacím systému byly využity i k tvorbě vyhledávacího nástroje "search by example", který dokáže vyhledávat ve videozáznamech podle obrázku ruky. Navržený systém pro automatické rozpoznávání znakového jazyka je založen na statistickém přístupu s využitím skrytých Markovových modelů, obsahuje moduly pro analýzu video dat, modelování znaků a dekódování. Systém je schopen rozpoznávat jak izolované, tak spojité promluvy. Veškeré experimenty a vyhodnocení byly provedeny s vlastními korpusy UWB-06-SLR-A a UWB-07-SLR-P, první z nich obsahuje 25 znaků, druhý 378. Základní extrakce příznaků z video dat byla provedena na nízkoúrovňových popisech obrazu. Lepších výsledků bylo dosaženo s příznaky získaných z popisů vyšší úrovně porozumění obsahu v obraze, které využívají sledování pozice rukou a metodu pro segmentaci rukou v době překryvu s obličejem. Navíc, využitá metoda dokáže interpolovat obrazy s obličejem v době překryvu a umožňuje tak využít metody pro extrakci příznaků z obličeje, které by během překryvu nefungovaly, jako např. metoda active appearance models (AAM). Bylo porovnáno několik různých metod pro extrakci příznaků z rukou, jako např. local binary patterns (LBP), histogram of oriented gradients (HOG), vysokoúrovnové lingvistické příznaky a nové navržená metoda hand shape radial distance function (hRDF). Bylo také zkoumáno využití menších fonetických jednotek, než jsou celé znaky, tzv. sub-units. Pro první krok tvorby těchto jednotek byl navržen iterativní algoritmus, který tyto jednotky automaticky vytváří analýzou existujících dat. Bylo ukázáno, že tento koncept je vhodný pro modelování a rozpoznávání znaků. Kromě systému pro rozpoznávání je v práci navržen a představen systém "search by example", který funguje jako vyhledávací systém pro videa se záznamy znakového jazyka a může být využit například v online slovnících znakového jazyka, kde je v současné době složité či nemožné v takovýchto datech vyhledávat. Tento nástroj využívá metody, které byly použity v rozpoznávacím systému. Výstupem tohoto vyhledávacího nástroje je seřazený seznam videí, které obsahují stejný nebo podobný tvar ruky, které zadal uživatel, např. přes webkameru. This thesis addresses several issues of automatic sign language recognition, namely the creation of vision based sign language recognition framework, sign language corpora creation, feature extraction, making use of novel hand tracking with face occlusion handling, data-driven creation of sub-units and "search by example" tool for searching in sign language corpora using hand images as a search query. The proposed sign language recognition framework, based on statistical approach incorporating hidden Markov models (HMM), consists of video analysis, sign modeling and decoding modules. The framework is able to recognize both isolated signs and continuous utterances from video data. All experiments and evaluations were performed on two own corpora, UWB-06-SLR-A and UWB-07-SLR-P, the first containing 25 signs and second 378. As a baseline feature descriptors, low level image features are used. It is shown that better performance is gained by higher level features that employ hand tracking, which resolve occlusions of hands and face. As a side effect, the occlusion handling method interpolates face area in the frames during the occlusion and allows to use face feature descriptors that fail in such a case, for instance features extracted from active appearance models (AAM) tracker. Several state-of-the-art appearance-based feature descriptors were compared for tracked hands, such as local binary patterns (LBP), histogram of oriented gradients (HOG), high-level linguistic features or newly proposed hand shape radial distance function (denoted as hRDF) that enhances the feature description of hand-shape like concave regions. The concept of sub-units, that uses HMM models based on linguistic units smaller than whole sign and covers inner structures of the signs, was investigated in the proposed iterative method that is a first required step for data-driven construction of sub-units, and shows that such a concept is suitable for sign modeling and recognition tasks. Except of experiments in the sign language recognition, additional tool \textit{search by example} was created and evaluated. This tool is a search engine for sign language videos. Such a system can be incorporated into an online sign language dictionary where it is difficult to search in the sign language data. This proposed tool employs several methods which were examined in the sign language recognition task and allows to search in the video corpora based on an user-given query that consists of one or multiple images of hands. As a result, an ordered list of videos that contain the same or similar hand configurations is returned. Keywords: automatické rozpoznávání znakové řeči; strojové učení; počítačové vidění; umělá inteligence; automatic sign language recognition; machine learning; computer vision; artificial inteligence Available in digital repository of ZČU. Automatické rozpoznávání znakového jazyka z obrazových dat

Tato práce se zabývá problematikou automatického rozpoznávání znakového jazyka z obrazových dat. Práce představuje pět hlavních přínosů v oblasti tvorby systému pro rozpoznávání, tvorby korpusů, ...

Campr, Pavel
Západočeská univerzita v Plzni, 2013