Dissertations (KKY)

Permanent URI for this collection

http://hdl.handle.net/11025/29987

Browse

Showing 1 - 20 out of 51 results

Plánování a sledování trajektorií pro bezpilotní letouny
(Západočeská univerzita v Plzni, 2024-04-24) Bouček, Zdeněk
Tato práce se zabývá vývojem systému pro plánování a sledování trajektorií kvadrotorových bezpilotních letounů (UAV). Tento systém je klíčový pro jakoukoli aplikaci, která používá plně autonomní UAV, protože kvalita trajektorie může výrazně ovlivnit výsledek mise UAV. Systém je založen na dvou metodách: pseudospektrální metoda (PSM) pro efektivní plánování trajektorie a metoda interpolačního řízení (IC) pro sledování trajektorie. V první části této práce jsou položeny základy, kde je popsáno chování UAV a jsou představeny metody pro plánování cesty a trajektorie. Důraz je kladen na formulaci problému plánování trajektorie jako úlohy optimálního řízení (OCP) a jeho numerické řešení pomocí PSM. Dále je prezentován problém sledování trajektorie a je popsána state-of-the-art metoda prediktivního řízení (MPC) spolu s její výpočetně méně náročnou alternativou IC. V druhé části práce je navržen systém pro adaptivní plánování trajektorie UAV založený na PSM, který využívá znalost chování UAV a jeho optimální cesty. Je také navržena varianta IC, která dokáže řídit systém podle referenční trajektorie. Chování této metody je porovnáno s MPC z hlediska výpočetního času a kvality řízení na úloze sledování trajektorie pomocí UAV jak v simulaci, tak i v laboratoři na reálném UAV.
Míry nelinearity v úloze odhadu stavu
(Západočeská univerzita v Plzni, 2024-02-27) Havlík, Jindřich
Míry nelinearity se v různých podobách objevují takřka ve všech oborech využívajících matematické modelování tak, aby pomohly ke kvantifikaci odklonu od linearity a tím k rozhodnutí, zda je ještě možné využívat jednoduché a výpočetně méně náročné metody. V moderní úloze odhadu stavu se tyto metody využívají podobně, ačkoliv je tato úloha specifická pravděpodobnostním popisem modelu včetně šumu. Využívají se tak míry nelinearity obyčejné, ale i speciálně navržené k respektování povahy šumu. Účelem jejich využití je především výběr vhodného modelu, volba algoritmu odhadu či vylepšení chování a ověření platnosti předpokladů estimačního algoritmu. Ačkoliv se v literatuře objevilo několik přehledů a srovnání měr nelinearity z různých pohledů, řada problémů a otázek je stále otevřená. Tato dizertační práce přináší ucelený přehled použití měr nelinearity v úloze odhadu a rozšiřuje poznání v následujících oblastech. Stěžejní část práce se věnu\-je prokázání nevhodnosti současných měr nelinearity ke srovnávání nelinearity různých modelů za přítomnosti šumu. Jsou formulovány požadavky, které by měla taková míra nelinearity splňovat, a je navržena nová míra, která toto umožní. V práci je také navržena nová míra nelinearity vycházející z vedlejšího produktu tzv. stochastického integračního pravidla, která umožní její okamžité využití k posouzení výpočetní náročnosti a vylepšení konzistence odhadu stochastického integračního filtru. Na závěr se tato práce věnuje opomíjenému tématu volby prahu různých měr nelinearity. Pro tyto účely je aplikovány celá řada měr nelinearity (včetně nově navržených) v úloze propagace neurčitosti za účelem indikace vhodného okamžiku k dělení gaussovské distribuce v zájmu zachování kvality reprezentace stavu.
Funkční bezpečnost systémů strojového vidění v autonomních vozidlech
(Západočeská univerzita v Plzni, 2024-02-23) Diviš, Václav
Ačkoli umělá inteligence obecně a zejména hluboké neuronové sítě (DNN) již dokážou překonat člověka v různých úlohách, bezpečnostní aspekty a hluboké porozumění procesům jsou stále nejednoznačné. V minulosti bylo prokázáno, že rozhodovací proces modelu strojového učení (ML) lze ovlivnit mnoha způsoby. V případě řízení automobilu mohou zavádějící informace způsobit nehodu nebo vést k náhlé a neočekávané interakci mezi řidičem a automobilem. Dosažení třetí a vyšší úrovně autonomního řízení přináší velký důraz na kritické operace v neuronových sítích. Rozsah kritických součástí a bezpečného stavu není definován normou ISO 26262 ani normou Safety Of The Intended Functionality (SOTIF), což nutí výrobce originálního vybavení (OEM) pracovat nezávisle na vlastních bezpečnostních koncepcích. V této práci hledám odpovědi na standardizovaný proces vývoje funkční bezpečnosti týkající se DNN nasazených v automobilovém průmyslu. V úvodu shrnuji motivaci a definuji aktuální problém dosažení důvěryhodného a robustního ML algoritmu. Svou argumentaci nejčastěji vztahuji k nejmodernějším metodám softwarového (SW) vývoje v automobilovém průmyslu, zejména zdůrazňuji dvě normy funkční bezpečnosti, které se používají při vývoji a nasazování aplikací důležitých z hlediska bezpečnosti, jako je například pokročilá autonomní asistence při řízení. Ve druhé části, která se skládá ze 4 kapitol, se zaměřuji na oblast počítačového vidění a zdroje možných selhání. Konkrétně v kapitole 4 popisuji, jaký vliv má datová sada na robustnost natrénovaného modelu a jak v ní zabránit chybějícím rysům. V kapitole 5 se zabývám problematikou rozhodování. nejistoty, která je důsledkem neschopnosti modelu plně zobecňovat a uvažovat. Dále je představen nový přístup k odhadu, zda nasazený model funguje v rámci oblasti působnosti modelu nebo mimo ni. V kapitole 6, věnované hodnotícím metrikám, je pozornost zaměřena na to, jak lze metody, které se již léta používají v automobilovém průmyslu, využít k hodnocení současných modelů počítačového vidění typu black-box. Na základě nejnovějších výsledků a závěrů z nich vyvozených jsem vytvořil přehled mezer mezi očekáváními odvozenými z funkční normy a opatřeními, která byla vyvinuta k odstranění nejasností kolem vývoje modelu počítačového vidění typu black-box. Informace v této práci lze využít a měly by rozšířit proces vývoje a hodnocení DNN používaných v počítačovém vidění v oblasti automobilového průmyslu na základě norem ISO26262 dodatek 6 a ISO/PAS 21448:2019.
Multi-Agent based Neural Networks
(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Bulín, Martin; Psutka Josef, Prof. Ing. CSc.
Vědecké postupy a metody v oblasti výpočetní techniky a informačních technologií lze z širšího úhlu pohledu rozdělit na analytické přístupy a strategie založené na strojovém učení či optimalizačních technikách. V rámci strojového učení hraje klíčovou roli využití neuronových sítí, jejichž výsostné postavení kontrastuje s omezenými možnostmi vysvětlení jejich vnitřních procesů. Všeobecná aproximační věta formulovaná již v 90. letech minulého století také naznačuje prostor pro vylepšení dnešních trendů, především pak postupu při návrhu architektur sítí. Tato práce nabízí alternativní pohled na využití neurálních principů představením vlastní metody pro návrh architektury neuronové sítě vedoucí k řešení zadaného klasifikačního problému. Základním stavebním kamenem práce je kombinace genetického algoritmu, attention mechanismu a reinforcement learningu pro učení agentů v multiagentním systému. Navržený algoritmus je vyhodnocen na pěti klasifikačních problémech, které zahrnují jednoduché úlohy vykreslitelné ve 2D prostoru, ale i komplexní problémy o více dimenzích a třídách. Pro každou úlohu je vygenerována ukázková minimální struktura sítě. Zpracované výsledky naznačují další možnosti využití a otevírají širokou škálu nových směrů pro budoucí výzkum.
Generování české řeči pomocí neuronových sítí
(Západočeská univerzita v Plzni, 2023) Vít, Jakub
Disertační práce se zaměřuje na nové architektury pro počítačové generování řeči pomocí neuronových sítí. S jejich příchodem došlo k velmi bouřlivému rozvoji nových metod, které umožnily generovat řeč s vyšší kvalitou a přirozeností, než umožňovaly tradiční metody. V teoretické části se uvádí souhrn běžných postupů a důležitých pojmů týkajících se syntézy řeči, jako je například zpracování textu, fonetická abeceda, poslechové testy, anotace a melovský spektrogram. Představeny jsou zde tradiční metody syntézy řeči: konkatenační metoda a statistická parametrická metoda. Teoretická část zároveň popisuje nové architektury neuronových sítí pro syntézu řeči vysoké kvality, a to převážně architektury WaveNet a WaveRNN. Dále je zde představen podpůrný webový nástroj pro vývoj a výzkum syntézy řeči. Experimentální část práce popisuje výstupy, kterých bylo dosaženo vlastní implementací těchto metod na syntézu českého jazyka, a také experimenty, jejichž cílem bylo navrhnout a vyvinout nový systém TTS pro syntézu řeči s vyšší kvalitou než v té době stávající systém, který byl založen na konkatenační metodě. Poslechový test ukázal, že nový systém dosáhl na českém jazyce lepších výsledků. Práce obsahuje i pokusy s trénováním jedné sítě pro více řečníků a také s vícejazyčnou syntézou. Experimenty dále obsahují analýzu trénovacích dat pro nové modely ve srovnání s tradičními metodami. V posledních letech se objevilo značné množství nových architektur, poslední část proto obsahuje jejich ucelený přehled a popisuje podrobněji několik z nich. Jsou zde představeny architektury LPCNet, MelNet, Tacotron, MelGAN, VITS a další. Je zde i diskuse o stávajícím trendu v podobě end-to-end architektur.
NÁVRH A IMPLEMENTACE METODY MONITORINGU INTERAKCE MEZI TURBOGENERÁTOREM A ELEKTRIZAČNÍ SÍTÍ
(Západočeská univerzita v Plzni, 2023) Künkel, Sven Johannes
The work was focused on the research and development of methods, software and the necessary components of the measuring chain for the purpose of analysis and subsequent monitoring of the torsional interaction of the turbine-generator with the events in the electricity network. As described, the torsional interaction is enabled by means of the air-gap torque of the generator, as this is a quantity dependent both on the motion state of the rotor as well as on the current electrical state of the generator. The complexity of the problem is due to the fact that the information on torsional vibration cannot be measured directly, as for example the absolute vibration of bearings, but a special measurement and a relatively complex post-processing must be used. As part of the work, an algorithm was developed and successfully validated for the evaluation of the instantaneous angular velocity, from which the amplitude and frequency of the rotor torsional oscillation can subsequently be evaluated. In addition, some limitations of the proposed method are discussed, as well as limitations resulting from the nature of measuring torsional oscillations with an incremental encoder. The presented case studies prove the existence of significant oscillatory components with a variable frequency originating in the power grid relevant for torsional viration excitation. Furthermore, examples were shown where a sudden change in the state of the electricity network caused a transient excitation of the torsional oscillations of the turbine-generator rotor. A TVMS Torsional Vibration Monitoring System was assembled and programmed in the Labview programming language which has already been deployed on 14 turbine-generators with a total capacity of 3 GW.
IDENTIFIKACE VLASTNOSTÍ UCPÁVEK ROTAČNÍCH STROJŮ
(Západočeská univerzita v Plzni, 2023) Kalista, Karel
Kvantifikace dynamických silových koeficientů labyrintových ucpávek používaných v parních turbínách není v současné době jednoznačně vyřešena. Výpočetní numerické nástroje umožňují výpočet koeficientů při návrhu turbosoustrojí, avšak nedostatek experimentálních dat neumožňuje porovnání a validaci výsledků. Proto je nezbytné provádět experimentální měření a identifikaci koeficientů ucpávek. Tato disertační práce se zaměřuje na identifikaci koeficientů ucpávek s využitím magnetických ložisek. Je popsána konstrukce nového experimentálního zařízení s magnetickými ložisky a jeho uvádění do provozu. Dále jsou prezentovány výsledky identifikačních experimentů labyrintové ucpávky. Motivací bylo porovnání výsledků s výpočetním numerickým nástrojem používaným ve společnosti Doosan Škoda Power, která se také účastnila projektu. Úvodní část této práce se zaměřuje na poskytnutí uceleného pohledu na význam silových koeficientů ucpávek a na způsoby jejich identifikace s využitím aktivních magnetických ložisek. Je vysvětlen vliv koeficientů na stabilitu rotoru a jsou popsány identifikační metody v časové a frekvenční oblasti. Dále se práce věnuje popisu nového experimentálního zařízení a jeho uvádění do provozu. Zařízení se skládá z jednoho axiálního a dvou radiálních magnetických ložisek, která podpírají rotor a řízeně budí jeho vibrace. Dále jsou součástí zařízení motor, stator s ucpávkami a měřící ústředna s elektronikou. Je popsán návrh zpětnovazebního řízení magnetických ložisek, které umožnuje vybudit požadované vibrace rotoru během identifikačního experimentu ucpávky. Dále jsou měřeny magnetické síly radiálních ložisek pomocí snímačů instalovaných pod ložiskovými domečky. Je popsán postup jejich kalibrace pomocí hmotnosti rotoru a měření jeho výchylky. V závěru práce jsou představeny výsledky identifikačního experimentu labyrintové ucpávky. Z měření tlaku v kavitách labyrintové ucpávky a výchylky rotoru jsou určeny síly působící na rotor vlivem proudění média v ucpávce a jsou identifikovány koeficienty ucpávky. Pro okrajové podmínky odpovídající experimentu byly napočítány ve výpočetním nástroji odpovídající koeficienty ucpávky. Vypočtené a identifikované koeficienty vykazují určitou shodu, nicméně bude zapotřebí pokračovat v práci a provést další experimenty pro ověření a zpřesnění výsledků. Změřené magnetické sily ložisek byly použity pro určení sil působících na rotor vlivem ucpávky. Další práce bude spočívat v analýze a upřesnění získaných sil tak, aby mohl být tento způsob měření sil použit pro identifikaci koeficientů ucpávek.
Optimalizace hand-eye kalibrace profilového skeneru jako nástroje robota
(Západočeská univerzita v Plzni, 2021) Chaluš, Michal
Vývoj automatických naváděcích systémů pro svařovací roboty probíhá již několik desetiletí, jelikož automatické navádění přináší oproti manuálnímu procesu svařování zejména vyšší přesnost, robustnost a časovou efektivitu. Navíc získané znalosti jsou dále transformovány do oblastí reverzního inženýrství či do medicíny. Požadavky na vlastnosti naváděcích systémů se v průběhu let zvyšují s postupným vývojem jednotlivých technologií. Z pohledu přesnosti navádění mají nejnáročnější požadavky laserové svařovací systémy, které v některých případech vyžadují přesnost navádění v rozsahu do jedné desetiny milimetru. Jedním z nejdůležitějších faktorů ovlivňující celkovou přesnost navádění je přesnost kalibrace jednotlivých nástrojů robota, kterými jsou laserová procesní hlava a snímač pro detekování svařované oblasti. V případě optických snímačů je zapotřebí využít speciální hand-eye kalibrace, jež určí hledaný transformační vztah mezi přírubou robota a snímačem na základě měřených dat z kalibračního objektu. V odborné literatuře je věnována velká pozornost matematickému řešení rovnice hand-eye kalibrace. Chybí zde však zaměření na volbu konkrétních kalibračních pozic, které taktéž hrají významnou roli ve výsledné přesnosti hand-eye kalibrace. Cílem autora práce je tak optimalizovat proces hand-eye kalibrace optického nástroje jako celek s ohledem na následné využití v praxi. Autor práce se v první řadě věnuje návrhu postupu pro hand-eye kalibraci optických snímačů, jenž vychází z vytvoření a analýzy kompletního modelu kalibračního procesu. Ten musí obsahovat modely jednotlivých částí naváděcího systému (robot, snímač, kalibrační objekt) a také algoritmus pro zpracování kalibračních dat. Pomocí provedené analýzy modelu kalibračního procesu jsou nalezeny optimální parametry pro generátor kalibračních pozic a optimální parametry pro následné vyhodnocení kalibračních dat. Navíc provedená analýza určí dosažitelnou přesnost a robustnost kalibrace. Dle toho lze následně rozhodnout o využití daného automatického naváděcího systému z pohledu náročnosti jednotlivých technologií. Navržený obecný postup hand-eye kalibrace je v dalším textu podrobně popsán pro naváděcí systém využívající laserový profilový skener ke snímání dat ze svařovaného objektu. Nalezené optimální parametry pro generátor kalibračních pozic a optimální parametry pro vyhodnocení kalibračních dat umožní dosáhnout přesnosti kalibrace potřebné pro laserové svařovací úlohy. V textu je dále ukázán vliv absolutní chyby robota na přesnost hand-eye kalibrace i přesnost celého procesu navádění. Absolutní chyba robota totiž hraje důležitou roli při využití navrženého postupu hand-eye kalibrace v praxi. Navržený postup kalibrace je implementován jako jeden z kognitivních modulů v autorem vyvíjeném softwaru CogniGuide, jehož účelem je řídit úlohy navádění v laserových robotických systémech. Pomocí ukázek konkrétních systémů je pak ověřena funkčnost navrženého postupu hand-eye kalibrace profilového skeneru v praxi.
Monitorování vibrací oběžných lopatek parních turbín s využitím analýzy rotorového chvění
(Západočeská univerzita v Plzni, 2021) Vašíček, Vojtěch
Tato disertační práce se detailně zabývá diagnostikou a monitorováním oběžných lopatek parních turbín. Konkrétně se zaměřuje na lopatky posledního lopatkového kola nízkotlakého dílu, které jsou obecně vzhledem ke svým rozměrům vystaveny největšímu namáhání. Monitorování rotujících lopatek není triviální úlohou a její řešení se v praxi omezuje především na metodu BTT. Ta je založena na vyhodnocení kmitání lopatek z měření časů průletů jejich špiček pod speciálním snímačem, který je zabudován v statoru turbíny. Instalace takových snímačů je podmíněna navrtáním tělesa statoru, což není vždy možné. Náklady vynaložené na pořízení a provoz takového systému jsou hlavní překážkou jeho širokého nasazení. Je tak běžnou praxí, že se lopatky posledního kola NT dílu vůbec nemonitorují. Tato disertační práce popisuje alternativní způsob monitorování lopatek, který je založen na použití snímačů relativního rotorového chvění. Tyto snímače jsou na parní turbíně instalovány standardně a jejich použití je upravenou normou ISO 20816-2, resp. ISO 10817-1. Úvodní část této práce popisuje vlastnosti navržené metody. Na příkladech ilustruje lopatkové komponenty, které jsou přítomny v rotorovém chvění. Jak bylo pozorováno, jedná se vždy o dvojici spektrálních složek na frekvencích, které odpovídají součtu a rozdílu otáčkové frekvence a vlastní frekvence kmitání lopatek. Exaktní význam obou složek však doposud nebyl v odborné literatuře popsán. Jedním z hlavních cílů této práce je vhodně popsat princip šíření kmitání lopatek do kmitání hřídele potažmo ke snímači relativního rotorového chvění. Zkoumaná hypotéza, že kmitání lopatek způsobuje ohybový moment působící na hřídel, který vyvolá radiální vibrace hřídele v místě snímače rotorového chvění, se studiem této problematiky potvrdil. Důležitým pojmem, který vznikl při psaní této práce, je nesymetrie kmitání lopatkového kola. Ta charakterizuje odchylku kmitání lopatkového kola jako celku oproti ideálnímu stavu. Právě tato odchylka - nesymetrie způsobuje buzení hřídele, pomocí které lze diagnostikovat stav oběžných lopatek. Závěry v podobě matematicky odvozených rovnic jsou v další části této disertační práce validovány pomocí řady experimentů na rotorovém standu. Za tímto účelem byl použit stand Magnum od firmy SpectraQuest. Dále bylo navrženo a vyrobeno lopatkové kolo osazené piezoměniči. Těmi bylo možné jednotlivé lopatky vhodně budit a měřit odezvu pomocí snímačů rotorového chvění umístěných na ložiskovém stojanu. Ukázalo se, že výsledky experimentů odpovídají odvozené teorii, čímž byl cíl disertační práce splněn. V následující části je analyzováno měření, které bylo realizováno na TG 660 MW. Paralelně zde byl instalován systém využívající metodu BTT a systém založený na měření rotorových vibrací. Signály z obou systémů byly vhodně zpracovány, aby bylo možné jejich vzájemné porovnání. Ukázalo se, že nesymetrie kmitání lopatek přímo určená pomocí BTT koresponduje s lopatkovými složkami v signále rotorového chvění. Diagnostiku lopatek založenou na snímačích BTT je tedy možné do jisté míry nahradit diagnostikou založenou na zpracování signálu rotorového chvění. Závěr podložený měřením na TG 660 MW byl u zrodu aplikačního výstupu této disertační práce - aplikace pro automatické monitorování lopatkových vibrací ze signálu relativního rotorového chvění. Její detailní popis je v poslední části této práce. K současnému datu je komerčně realizována instalace na TG 215 MW.
Speaker Diarization
(Západočeská univerzita v Plzni, 2021) Kunešová, Marie
Disertační práce se zaměřuje na téma diarizace řečníků, což je úloha zpracování řeči typicky charakterizovaná otázkou "Kdo kdy mluví?". Práce se také zabývá související úlohou detekce překrývající se řeči, která je velmi relevantní pro diarizaci. Teoretická část práce poskytuje přehled existujících metod diarizace řečníků, a to jak těch offline, tak online, a přibližuje několik problematických oblastí, které byly identifikovány v rané fázi autorčina výzkumu. V práci je také předloženo rozsáhlé srovnání existujících systémů se zaměřením na jejich uváděné výsledky. Jedna kapitola se také zaměřuje na téma překrývající se řeči a na metody její detekce. Experimentální část práce předkládá praktické výstupy, kterých bylo dosaženo. Experimenty s diarizací se zaměřovaly zejména na online systém založený na GMM a na i-vektorový systém, který měl offline i online varianty. Závěrečná sekce experimentů také přibližuje nově navrženou metodu pro detekci překrývající se řeči, která je založena na konvoluční neuronové síti.
Určování biologických druhů ve volné přírodě s využitím umělé inteligence
(Západočeská univerzita v Plzni, 2023) Picek, Lukáš
Tato práce se zabývá vývojem a výzkumem metod počítačového vidění a konstrukcí datových korpusů využitelných k automatické identifikaci a lokalizaci biologických druhů v přirozeném prostředí a čase. Jedná se tedy o rozpoznávání tzv. ve volné přírodě, jenž při- náší značné množství výzev v porovnání s rozpoznáváním v laboratorních podmínkách. Zmíněné výzvy v kontextu jejich možného uplatnění při monitorování biologické rozmanitosti, ochraně přírody a potenciálně i zdravotnictví zahrnují: (i) vysokou vizuální podobnost různých biologických organismů a jejich částí, (ii) možnost pozorovat jejich různé části z mnoha úhlů, či v různých ročních obdobích, (iii) nevyváženosti v rozložení druhů, (iv) rozdílné následky chybných rozhodnutí, tj. záměna jedovatých druhů za neškodné, a (v) důležitost interpretovatelnosti výsledků. V této práci je popsáno několik nových metod a přístupů strojového učení a počítačového vidění vhodných pro různé případy použití, tj. anotaci fotografií korálových útesů, sledování míry zamoření včelínů Kleštím včelím a automatickou identifikací biologických druhů. Pro popis fotografií korálových útesů pořízených pod vodou byl vyvinut automatický systém pro detekci, klasifikaci a segmentaci jednotlivých substrátů založený na metodě Mask R-CNN a řadě triků. K automatickému sledování míry zamoření včelstev Kleštíkem včelím je navržen přímočarý přístup, který využívá kombinaci prahování a vlastní architektury konvoluční sítě. Díky integraci systému do mobilní aplikace existuje reálný potenciál nahradit běžně používané manuální vyhodnocování, jenž je časově náročné a nepřesné, ale i existující metody založené na počítačovém vidění. Algoritmy navržené pro identifikaci biologických druhů jsou založeny především na hlubokých neuronových sítích a metodách učení s učitelem vyžadující relativně vysoké množství označených dat. Nedostatečná kvalita stávajících datových sad, nebo jejich absence, vedly k vytvoření nových datových sad (DanishFungi 2020, SnakeCLEF a CVarroaDestructor) s celou řadou jedinečných vlastností, které umožňují jejich využitelnost i nad rámec identifikace živočišných druhů. Práce potvrzuje, že nově navržené datové sady s nejmodernějšími architekturami hlubokých neuronových sítí zajišťují dostatečnou odolnost vůči mnoha negativním vlivům spojeným s identifikací druhů ve volné přírodě a poskytují dostatečnou přesnost rozpoznávání. Pro inkrementální zvýšení přesnosti state-of-the-art metod, zlepšení interpretovatelnosti výsledků a omezení záměn jedovatých druhů za neškodné jsme (i) použili pokročilé optimalizační strategie, (ii) připravili techniku pro integraci metadat o pozorování do rozhodnutí a (iii) navrhli nové ztrátové funkce. Algoritmy popsané v této práci se umístily na předních místech v několika celosvětových soutěžích (PlantCLEF, FGVCx Flower, FGVCx Fungi, apod.) zaměřených na automatizaci identifikace a lokalizace biologických druhů.
Sémantická segmentace v dlouhodobé vizuální lokalizaci
(Západočeská univerzita v Plzni, 2022) Bureš, Lukáš
Tato práce má pět hlavních cílů. Nejprve mapuje datové sady používané pro dlouhodobou vizuální lokalizaci a vybere vhodné datové sady pro další vyhodnocení. Dále je vybrán a vylepšen jeden ze současných state-of-the-art přístupů. Výsledky s pečlivě vyladěnými parametry vybrané metody dosahují lepších výsledků lokalizace. Dále je ukázáno, že dynamické objekty v obrázku jsou pro dlouhodobou vizuální lokalizaci zbytečné, protože neobsahují žádnou užitečnou informaci a lze je zcela odstranit. Čtvrtým cílem této práce je pokusit se vložit sémantickou informaci do detektoru a deskriptoru klíčových bodů SuperPoint úpravou trénovacích dat. Závěrem je dosaženo nových state-of-the-art výsledků na vybrané datové sadě aplikací nového přístupu filtrování klíčových bodů založeného na sémantické informaci. Význam této práce ukazuje důležitost analýzy obrazové informace v úloze dlouhodobé vizuální lokalizace a detekce klíčových bodů obecně.
Přístup ke snížení výpočetní náročnosti systémů rozpoznávajících prostředí mobilního robota
(Západočeská univerzita v Plzni, 2022) Neduchal, Petr
Disertační práce se věnuje problému změny prostředí v úlohách mobilní robotiky. Zaměřuje se na využití jednodimenzionálních nevizuálních senzorů za účelem redukce výpočetních nároků. V práci je představen nový systém pro detekci a klasifikaci prostředí robota založený na datech z kamery a z nevizuálních senzorů. Nevizuální senzory zde slouží jako prostředek detekce probíhající změny, která iniciuje klasifikaci prostředí pomocí kamerových dat. To může významně snížit výpočetní nároky v porovnání se situací, kdy je zpracováván každý a nebo každý n-tý snímek obrazu. Systém je otestován na případu změny prostředí mezi vnitřním a venkovním prostředím. Přínosy této práce jsou následující: (1) Představení systému pro detekci a klasifikaci prostředí mobilního robota; (2) Analýzu state-of-the-art v oblasti Simultánní Lokalizace a Mapování za účelem zjištění otevřených problémů, které je potřeba řešit; (3) Analýza nevizuálních senzorů vzhledem k jejich vhodnosti pro danou úlohu. (4) Analýza existujících metod pro detekci změny ve 2D signálu a představení dvou jednoduchých přístupů k tomuto problému; (5) Analýza state-of-the art v oblasti klasifikace prostředí se zaměřením na klasifikaci vnitřního a venkovního prostředí; (6) Experiment porovnávající metody studované v předchozím bodu. Jedná se dle mých znalostí o nejrozsáhlejší porovnání těchto metod na jednom jediném datasetu. Navíc jsou do experimentu zahrnuty také klasifikátory založené na neuronových sítích, které dosahují lepších výsledků než klasické přístupy; (7) Vytvoření datasetu pro testování navrženého systému na sestaveném 6-ti kolovém mobilním robotu. Podle mých znalostí do této doby neexistoval dataset, který by kromě dat potřebných k řešení úlohy SLAM, naíc přidával data umožňující detekci a klasifikaci prostředí i pomocí nevizuálních dat; (8) Implementace představného systému jako open-source balík pro Robot Operating System na platformě GitHub; (9) Implementace knihovny pro výpočet globálního popisovače Centrist v C++, taktéž dostupná jako open-source na platformě GitHub.
Aproximativní přístup k prediktivnímu řízení systémů s dynamikou dvojitého integrátoru
(Západočeská univerzita v Plzni, 2022) Fehér, Marek
Prediktivní řízení je v současnosti jednou z nejpopulárnějších strategií řízení. Mezi hlavní výhody prediktivního řízení lze bezesporu zařadit schopnost vyhovět případným omezením s menší náročností, než je tomu v případě konkurenčních strategií, i když větší výpočetní složitost rostoucí přirozeně s délkou prediktivního horizontu zůstává stále jednou z jeho největších slabin. Z tohoto důvodu byly metody prediktivního řízení zpočátku vyvíjeny pro potřeby chemického průmyslu, kde sloužily k regulaci pomalých chemických procesů. S dramatickým nárůstem výpočetní síly v posledních letech však prediktivní řízení proniká do stále nových oblastí. Aktuálně jsou techniky prediktivního řízení testovány a nasazovány i pro regulaci elektromechanických systémů, kde je nutné generovat akční zásah s velmi malou periodou. V případě návrhu prediktivního řízení pro takové systémy je však třeba, i přes veškeré výpočetní schopnosti dnešní výpočetní techniky, podstatně krátit prediktivní horizont. Důležitou otázkou tak je, jak se projeví dramatické zkrácení prediktivního horizontu na samotné kvalitě prediktivního řízení. Tato disertační práce se věnuje návrhu prediktivního řízení pro speciální třídu systémů, jež se označuje jako systémy s dynamikou dvojitého integrátoru. Ve zmíněné třídě se pak práce soustředí na takové systémy, kde velká rychlost generování akčního zásahu představuje požadovanou vlastnost pro ně navrženého algoritmu prediktivního řízení. Práce zkoumá, jak se projevuje zkrácení prediktivního horizontu na celkové kvalitě prediktivního řízení těchto systémů a zda-li je možné případné kvalitativní nedostatky prediktivního řízení s krátkým prediktivním horizontem nějak eliminovat. K eliminaci nedostatků pak využívá právě paralelu řešené třídy systémů s dynamikou dvojitého integrátoru. Výsledkem jsou výpočetně efektivní algoritmy prediktivního řízení, které mohou obstát i ve srovnání s konkurenčními přístupy prediktivního řízení.
Odhad vlastností šumů v dynamických modelech
(Západočeská univerzita v Plzni, 2022) Kost, Oliver
Disertační práce se zabývá odhadem vlastností šumů ve stavových modelech. Práce prezentuje čtyři základní přístupy k odhadu vlastností šumů, přičemž zvláštní pozornost je věnována korelačním metodám. Jsou zde uvedeny způsoby výpočtu vlastností šumů hlavními představiteli korelačních metod a je poukázáno na jejich společné vlastnosti a slabé stránky. Na základě zjištěných nedostatků korelačních metod jsou definovány samotné cíle disertační práce. Následně je detailně představena nová korelační metoda, která řeší cíle disertační práce. Metoda poskytuje odhad necentrálních a centrálních momentů pro časově nezávislé i závislé šumy. Také je dokázáno, že tyto odhady jsou nestranné a konzistentní. Metoda je též využita k získání dalšího popisu šumů, jakým je ověření předpokladu gaussovosti šumů, či odhad parametrů popisujících časově závislé šumy nebo hustotu pravděpodobnosti šumů. V závěru disertační práce jsou ilustrovány schopnosti nové korelační metody. Metoda je porovnána s významnými představiteli korelačních metod a také jsou ilustrovány unikátní schopnosti metody samotné. V neposlední řadě je ilustrováno využití nové korelační metody v oblasti globálních navigačních satelitních systémů, kde je kromě simulovaných dat využito i reálných měření pseudovzdáleností.
Rozpoznávání řeči pacientů po totální laryngektomii komunikujících pomocí elektrolarynxu
(Západočeská univerzita v Plzni, 2020) Stanislav, Petr
Předkládaná disertační práce se zabývá problematikou rozpoznávání řeči pacientů, kteří podstoupili totální laryngektomii, a k produkci hlasu využívají elektrolarynx. V první části práce jsou přiblíženy důvody ztráty hlasu a metody, které jsou v současnosti využívány pro jeho rehabilitaci spolu s~jejich principy. Významnou pomoc s rehabilitací hlasu mohou poskytnout řečové technologie zpracovávající přirozenou řeč. Z tohoto důvodu jsou v práci popsány metody, které jsou využívány pro konstrukci automatických systémů rozpoznávání řeči (ASR). S ohledem na specifika řeči generované za pomoci elektrolarynxu je v práci prezentován postup pro sestavení speciálního řečového korpusu složeného z nahrávek hlasu pacienta po totální laryngektomii. Specifická řečová data slouží následně pro otestování robustnosti obecného systému rozpoznávání řeči. Získané výsledky však indikují potřebu navrhnout speciální ASR systém s individuálními požadavky vzhledem ke specifikům rozpoznávané řeči. Následně je navrženo několik postupů úpravy akustických dat za účelem zvýšení přesnosti rozpoznávání. Jako nejúčinnější se ukázalo protažení neznělých fonémů, proto byl vyvíjený ASR systém rozšířen o modul zohledňující právě toto protažení. V práci je popsáno nemalé množství experimetů, které byly provedeny za účelem ověření dílčích hypotéz.
Heterogenní Rozpoznávání Lidské Tváře ze Skic Obličeje
(Západočeská univerzita v Plzni, 2019) Gruber, Ivan
Tato dizertační práce představuje nový systém automatického heterogenního rozpoznávání lidské tváře ze skic. Systém je založený na nové metodě pojmenované X-Bridge. Heterogenní rozpoznávaní lidské tváře je primárně relevantní pro úlohy bezpečnosti a sledování. Tato práce má následující přínos: (1) Analýzu dostupných architektur neuronových sítí používaných pro úlohu klasifikace obrázků a jejich testování v rámci úlohy rozpoznávání lidské tváře; (2) Analýzu state-of-the-art ztrátových funkcí užívaných v úloze rozpoznávání lidské tváře a jejich testování v kombinaci s různými neuronovými sítěmi; (3) Analýzu metod potenciálně použitelných jako intermodální most; (4) Představení nové metody intermodálního mostu pojmenované X-Bridge založené na generativní adversiální síti; (5) Představení nové metriky určené k měření výkonu intermodálních mostů v úloze heterogenního rozpoznávání lidské tváře; (6) Představení komplexního systému automatického heterogenního rozpoznávání lidské tváře. Představený systém zlepšuje state-of-the-art výsledky na testovaném benchmarkovém datasetu.
Automatické odezírání ze rtů pomocí LipsID
(Západočeská univerzita v Plzni, 2019) Hlaváč, Miroslav
Cílem této práce je vytvoření nových vizuálních příznaků pro systémy automatického odezírání ze rtů. Metody současného stavu poznání (především metody strojového učení) nevyužívají při svém trénování možnosti adaptace na konkrétního řečníka. Vyvstává tedy otázka, jak tuto metodu adaptace přizpůsobit pro oblast rozpoznávání vizuální řeči a jak ji implementovat do současných algoritmů pro strojové odezírání ze rtů. Pomocí analýzy současného stavu poznání v oblasti vizuálních příznaků pro rozpoznávání řeči navrhujeme novou parametrizaci LipsID a metodu pro její získání. Ukazujeme, že adaptací současných systému (založených na neuronových sítích) navrženou metodou LipsID se dá dosáhnout vyšší přesnosti rozpoznávání vizuální řeči. Význam této práce spočívá v prokázání významnosti příznaků založených na identitě řečníka pro automatické metody odezírání ze rtů.
Adaptace jazykového modelu na téma v reálném čase
(Západočeská univerzita v Plzni, 2019) Lehečka, Jan
Tato disertační práce se zabývá adaptací jazykového modelu na téma v reálném čase. Jde o mechanismus navržený pro snížení chybovosti automatického rozpoznávače řeči v úlohách živého přepisu vícetématických promluv, kde obecný jazykový model není schopen dostatečně popsat rozdílné statistiky posloupností slov v jednotlivých tématech. Základní myšlenka spočívá v dynamickém přizpůsobování jazykového modelu během živého rozpoznávání na základě tématu detekovaném v rozpoznané řeči. Nejprve je shrnut aktuální stav poznání této problematiky doplněný detailním teoretickým základem pro použité metody a modely. Popsané metody zpravidla kombinují dvě významné výzkumné oblasti: automatické rozpoznávání řeči v reálném čase a automatickou identifikaci tématu. Poté je navrženo inovativní rozšíření existujícího automatického rozpoznávače řeči o adaptaci jazykového modelu na téma v reálném čase. Originalita navrženého řešení spočívá především v minimalizaci prodlevy adaptace na téma díky paralelnímu běhu dvou dekodérů (obecného a tématického) zároveň a následnému spojení obou výstupů, což vede ke snížení chybovosti slov při živém rozpoznávání řeči. Navržený adaptabilní systém byl implementován a otestován na dvou vícetématických problémech: živý přepis televizního zpravodajství a živý přepis televizních sportovních přehledů. Experimenty v této práci v obou případech prokázaly, že navržený systém pracuje významně lépe než neadaptabilní systém a že adaptace jazykového modelu na téma snižuje chybovost živých přepisů, zejména pak vlastních jmen úzce spjatých s jednotlivými tématy.
Metodika kalibrace v úloze bezkontaktního monitorování oběžných lopatek parních turbín
(Západočeská univerzita v Plzni, 2019) Kubín, Zdeněk
Disertační práce se zabývá problematikou měření oběžných lopatek parních turbín pomocí metody zvané Blade Tip-Timing. Tento typ měření se stále víc dostává do popředí, protože trh s výrobou elektřiny se mění, vlivem používaní obnovitelných zdrojů. V dnešní době musí parní turbíny plnit požadavky na vysokou účinnost a spolehlivost, stejně jako zvýšení počtu startů, nebo provozování v širokém provozním rozsahu, které zahrnují provoz v nízkých zatíženích, kde lopatky parních turbín kmitají a to je z pohledu jejich životnosti nežádoucí. Nejčastěji se používá metodika Blade Tip-Timing, která nabízí řešení, jak lopatky dlouhodobě sledovat a turbíny bezpečně provozovat. Výrobci parních turbín se snaží vyhovět požadavkům trhu a vyvíjejí nové typy lopatek, které svojí konstrukcí lépe snáší nepříznivé provozní stavy. Tyto nové typy lopatek jsou většinou vybaveny zámkem na špičce lopatky takzvanou bandáží, která značně komplikuje měření metodikou Blade Tip-Timing. Proto se tato práce věnuje kalibraci Blade Tip-Timingu pro bandážované lopatky. Součástí kalibrace celého řetězce byly kalibrace snímačů (eddy-current i optických), numerické výpočty magnetického pole kolem snímačů i numerické výpočty rozložení mechanického napětí v listu lopatky. Tlumení lopatkových materiálů stejně jako vývoj buzení rotujících lopatek byl, nedílnou součástí celého procesu končícího identifikací kmitání lopatek v parní turbíně. Během kalibrace celého měřícího řetězce Blade Tip-Timingu, se ukázalo jako stěžejní, kalibrovat polohu čidla vůči bandáži. Jak bude dále ukázáno, tato poloha zásadně ovlivňuje přepočet měřené výchylky na napětí v listu a tedy celkovou přesnost měření. Bude ukázáno, že špatná volba polohy snímače může vést k naprostému selhání měření celého měření. Na konci této práce bude uvedeno měření na dvou reálných turbínách. Bude ukázáno využití kalibrace Blade Tip-Timingu a dalších podpůrných měření k identifikaci flutteru na turbíně 1000 MW a optimalizaci procesu najíždění elektrárny 135 MW z pohledu vibrací lopatek.

Browse

Recent Submissions