ČeskyEnglish

Cenu děkana za dizertační práci získal Lukáš Krasula, Jan Hrnčíř, Milan Anderle a Dan Martinec

Dne 8. března udělil na zasedání VR FEL prof. Pavel Ripka Cenu děkana za dizertační práci.


dizertační práce / PhD thesis: Ing. Lukáš Krasula, Ph.D: Quality Assessment Methodologies of Post-Processed Images
školitel / supervisor: prof. Ing. Miloš Klíma, CSc., katedra radioelektroniky / Department of Radio Engineering & prof. Patrick Le Callet, Université de Nantes
školitel specialista / co-supervisor: Ing. Karel Fliegel, Ph.D., katedra radioelektroniky / Department of Radio Engineering

Abstrakt:
Naprostá většina prací v oblasti hodnocení kvality byla, v posledních dvou dekádách, věnována kvantifikaci zkreslení způsobeného zpracováním obrazu. Bylo tedy vždy možné uvažovat, že původní obraz má nejlepší možnou kvalitu. V takovémto případě lze kvalitu měřit čistě jako podobnost zpracovaného obrazu vůči referenci. Některé algoritmy z oblasti post-processingu ale umožňují upravit estetické vlastnosti obrazu za účelem zvýšení vnímané kvality. Zde již reference o nejlepší možné kvalitě není předem známa a klasický přístup měření podobnosti tak nelze aplikovat. Cílem této práce je revidovat metodologie hodnocení kvality tak, aby se dokázaly vypořádat s problémy, které post-processing do hodnocení přináší. Algoritmy post-processingu, odpovídající tématu této práce, pocházejí ze dvou skupin -- algoritmy vylepšení obrazu, zde zastoupené metodami doostřování, a techniky pro kompresi dynamického rozsahu (známé také jako algoritmy pro mapování tónů). Práce studuje jak subjektivní, tak objektivní metodologie hodnocení kvality v těchto oblastech a předkládá vhodná řešení překonávající doposud známé metody. Navíc je v práci navržen nový postup pro porovnání schopností objektivních metrik kvality, který řeší nedostatky v současnosti používaných metod.
Abstract:
The vast majority of the work done in the field of quality assessment during last two decades has been dedicated to the quantification of the distortion caused by the processing of an image. The original image was, therefore, always considered to be of the best possible quality. In this kind of scenario, the notion of quality can be expressed as the fidelity of the processed version to the reference. However, some post-processing algorithms enable to adjust aesthetic properties of an image in order to enhance the perceived quality. In such cases, the best possible quality image is not available and the classical fidelity approach is no longer applicable. The goal of this thesis is to revise the quality assessment methodologies to cope with the challenges brought by the post-processing into the quality evaluation. The post-processing algorithms, relevant to the topic of this thesis, come from two groups – image enhancement, represented by image sharpening, and dynamic range compression (also known as tone-mapping) techniques. Both subjective and objective quality assessment methodologies applicable in these areas are studied and the suitable solutions, outperforming the state-of-the-art methods, are proposed. Moreover, a novel methodology for evaluating the performance of objective quality metrics, overcoming the shortcomings of the currently available methods, is presented.
zdroj/source: https://dspace.cvut.cz/handle/10467/66642

dizertační práce / PhD thesis: Jan Hrnčíř, MSc., Ph.D.: Models and Algorithms for Sustainable Journey Planning
školitel / supervisor: doc. Ing. Michal Jakob, Ph.D., katedra počitačů / Department of Computer Science

Abstract:
The thesis focuses on models and algorithms for journey planning for sustainable transport, i.e., planning journeys from an origin to a destination that respect user preferences and utilise sustainable modes of transport. Our motivation is to provide people with intelligent tools that would help them discover routes that best suit their transport needs and, consequently, to facilitate the much needed shift towards sustainable mobility. In order to achieve our objectives, we rst de ne formal models that enable us to e ciently represent transport networks. On top of these network models, we then develop e cient algorithms that solve three important sustainable journey planning problems. Speci cally, we solve the problems of multi-criteria bicycle routing, intermodal journey planning, and ridesharing on timetabled transport services. We evaluate our implemented algorithms using real-world data. We then integrate our algorithms into prototype journey planning systems and validate them in real-world eld trials with thousands of users in total. Finally, based on our practical experience with the real-world deployment, we discuss key aspects of engineering realworld journey planning systems, including the quality assurance in journey planning and the e cient implementation of journey planning algorithms.
zdroj/source: https://dspace.cvut.cz/handle/10467/65463

dizertační práce / PhD thesis: Ing. Milan Anderle, Ph.D.: Modelling and Control of Walking Robots
školitel / supervisor: prof. RNDr. Sergej Čelikovský, CSc., katedra řídicí techniky / Department of Control Engineering

Abstrakt:
Disertační práce popisuje nové metody návrhu řízení robotické chůze. Zaměřuje se pak především na takový typ chůze, který by co nejlépe napodobil základní principy lidské chůze. Taková chůze je především podaktuovaná, to znamená, že některé stupně volnosti příslušného pohybu nemohou být přímo řízeny a vyvíjejí se tedy do jisté míry samovolně. Navržené metody vycházejí z nejjednoduššího možného modelu takové chůze, kterým je tzv. Acrobot. Ten se skládá pouze ze dvou článků spojených jedním pohonem. Acrobot je idealizovaným systémem, nicméně umožňuje návrh metod, které si umí se zmíněnou podaktuovaností poradit. Ty pak mohou být přeneseny na složitější konfigurace kráčejících mechanických systémů pomocí tzv. metody vnoření. V disertaci se tak děje pro model chůze v podobě podaktuovaného řetězce čtyř článků s třemi pohony, které tyto články spojují. Systém napodobuje dvojici nohou bez těla, či dalších končetin, s pohonem v kyčlích a kolenech. Pro jednoduchost uvažujeme dynamiku pohybu pouze v jedné rovině ve směru kupředu, takovému zjednodušení říkáme planární robot. Navržené metody řízení systému „Acrobot“ pak využívají možnost přesné reprezentace jeho modelu v téměř lineárním tvaru, takovou možnost obvykle nazýváme částečná přesná linearizace. Ta je využita k řízení během jednoho kroku v tzv. švihové fázi, kdy robot stojí jen na jedné noze a druhá noha se pohybuje ve vzduchu směrem kupředu. Švihová fáze je popsána pomocí obyčejných diferenciálních rovnic. Nicméně, tento popis musí být doplněn o implusní model fáze, kdy se robot na okamžik dotýká země oběma nohama současně. V tu chvíli se úhlové rychlosti popisující jeho pohyb mění skokově, a to v souladu s modelem tzv. dopadového zobrazení. V disertaci je pak vyvinuta a popsána metoda, jak jednak navrhnout hybridní cyklickou trajektorii chůze, tj. opakované švihové fáze, proložené implusní reakcí tak, že se vše každý krok cyklicky opakuje. Dále je navžena metoda stabilního sledování tohoto ideálního cyklického pohybu. Dalším závažným problémem podaktuované chůze je nemožnost přímo měřit hodnoty neaktuovaného úhlu. V disertaci se proto řeší problematika konstrukce pozorovatelů stavu bez možnosti přímého měření některých úhlů. Všechny popsané metody byly ověřeny na simulačních modelech, analyzovány teoreticky a v řadě případů byly prezentovány matematické důkazy konvergence při sledování, či konvergence odhadů generovaných pozorovateli.
Abstract:
This thesis is focused on the design of novel methods for underactuated walking robot control in a way resembling a human walk. The methods are based on partially linear form of Acrobot as the representative of a class of underactuated walking robots. Indeed, Acrobot is the simplest underactuated walking robot theoretically able to walk. Later on, a general method is proposed enabling to extend directly results for Acrobot to any general planar n-link chain underactuated at its pivot point. This technique is referred to as the so-called generalized Acrobot embedding. By virtue of the partial linearization property it is possible to transform the original nonlinear representation of Acrobot into its partially linear form having a one-dimensional nonlinear component only. The newly obtained results include design methods for Acrobot walking, i.e. state feedback controllers, observers and planning of walking-like reference trajectories to be tracked. To be more specific, state feedback controllers are based on the knowledge of time varying entries resulting from approximate linearization of the mentioned nonlinear component along selected Acrobot walking-like reference trajectory. In one particular case of the controller design only bounds of these time varying entries are taken into the account. Alternatively, information about time varying entries including time derivative of the entries up to the order four is used. As already noted, reference trajectory design methods belong to the thesis original results as well. To accommodate the impact effect, the developed reference trajectory is also using the idea that the angular velocities at the end of the previous step and at the beginning of the next step have to be in a ratio determined by the impact properties. Next, due to the absence of the actuator at the pivot point, it is not easy to directly measure all states of Acrobot. Therefore, two algorithms to observe unmeasurable states of Acrobot were developed here based on particular knowledge of angular positions and velocities. Finally, due to its simple geometry, Acrobot is able to walk only theoretically, as it would always hit the ground by its swing leg. Therefore, the results developed for Acrobot are extended to the so-called 4-link using the above mentioned embedding method. As a matter of fact, 4-link may serve as a reasonable model of pair of legs with knees thereby providing a more realistic walking model, though without a torso.
zdroj/source: https://dspace.cvut.cz/handle/10467/62323

dizertační práce / PhD thesis: Ing. Dan Martinec, Ph.D.: Travelling Waves in Distributed Control
školitel / supervisor: prof. Ing. Michael Šebek, DrSc., katedra řídicí techniky / Department of Control Engineering

Abstrakt:
Disertační práce představuje nový, tzv. vlnový, přístup, který je použit pro analýzu a řízení lineárních multi-agentních systémů. Základní myšlenka tohoto přístupu spočívá ve využití vlnového chování multi-agentního systému a rozložení výstupního signálu agenta do dvou postupných vln, které se šíří v opačných směrech. Hlavní výhodou potom je, že dokážeme rozložit obousměrnou interakci mezi agenty do dvou postupných vln, které spolu neinteragují. To nám umožní prostudovat vzájemnou interakci mezi dvěma sousedícími agenty bez toho, že bychom museli vzít do úvahy interakce mezi ostatními agenty v systému. Tato lokální analýza je výhodná v tom, že nám umožní odvodit vlastnosti, jako například stringovou stabilitu, i většího systému, což je velmi složité se současnými metodami. Vlnový přístup dále umožňuje navrhnout zpětnovazební regulátor, který kvalitativně zlepší rychlost odezvy celého systému.
Největší komplikací tohoto přístupu je, že pracuje s iracionálními přenosovými funkcemi, které nejsou matematicky prostudovány tak dobře jako racionální přenosové funkce. Například, ani ty nejlepší současné programy nedokáží vypočítat inverzní Laplaceovu transformaci iracionální přenosové funkce. Část práce se proto zabývá i algoritmy, které iracionální přenosové funkce aproximují pomocí racionálních přenosových funkcí. Programy, které tuto aproximaci vypočítají, jsou zveřejněny na stránkách Matlab Central a již byly staženy desítkami uživatelů.
Abstract:
The thesis develops a novel approach, the so-called travelling-wave approach, for the analysis and control of a linear multi-agent system. The approach takes advantage of the wave-like behaviour of a multi-agent system by decomposing the outputs of the agents into two waves travelling through the system in opposite directions. The main advantage of the approach is that it splits the bidirectional interactions between the agents into two non-interacting waves. This allows us to study the interactions between two neighbouring agents without the necessity to consider the e ect of other agents in the system. Such a local analysis then allows us to infer system properties, such as the string stability of even a large scale system, which is di cult to carry out with the traditional approaches. Another bene t of the travelling-wave approach is that it allows us to design a feedback controller, which signi cantly shortens the transient of the system.
The most challenging issue of the approach is that it employs irrational transfer functions, which are less mathematically studied than rational transfer functions. For instance, even the current state-of-the-art programs are not able to carry out the inverse Laplace transform of an irrational transfer function. Therefore, a part of the thesis focuses on the development of algorithms for the rational approximation of irrational transfer functions. The programs carrying out the approximation are published online on the webpage of Matlab Central and have already been downloaded by dozens of users.
zdroj/source: https://dspace.cvut.cz/handle/10467/62787

Za obsah odpovídá: