] [ Zprac ování obrazu ]

Transkript

1 2. ročník, semestr - NMP témata: [ Informační technologie ] [ Elektronika a diagnostika ] [ Zprac ování obrazu ] Informační technologie - Syntéza hlasu založená na Skrytých Markovských modelech Vedoucí DP: Ing. Michal Rott Cílem práce je obeznámení se s metodami syntézy řeči a vytvoření systému pro syntézu hlasu za použití Skrytých Markovských modelů pro český jazyk. V práci by měla být porovnána kvalita vytvořeného systému s kvalitou jiných (online) syntetizátorů. - Rozpoznávání řeči v mobilních zařízeních Vedoucí DP: Ing. Petr Červa Cílem projektu bude seznámit se s problematikou rozpoznávání řeči a vytvořit jednoduchý řečový rozpoznávač izolovaných slov, jenž by fungoval ve vybraném PDA či mobilním telefonu. - Automatická detekce emocí mluvčího Vedoucí DP: Ing. Petr Červa Cílem práce bude vytvořit jednoduchý detektor, jenž u dané nahrávky automaticky určí emocionální stav (neutrální, veselý, rozzlobený) mluvčího. Vytvořený rozpoznávací systém bude založen na statistických modelech, které budou natrénovány v rámci práce na malé řečové databázi. - Nová verze 3D modelu mluvící hlavy Vedoucí DP: doc.ing. Josef Chaloupka, Ph.D. Úkolem této diplomové práce je navrhnout a vytvořit novou verzi 3D modelu mluvící hlavy - tj. systém audio-vizuální syntézy řeči. Očekávané znalosti: práce v 3D grafických návrhových systémech (Blender), programování.net. - Interaktivní ovládací systém pro průmyslové roboty Vedoucí DP: Ing. Miroslav Holada, Ph.D. Tato práce se zabývá řešením problematiky související s řídícím a ovládacím systémem průmyslového robota. Především se jedná o návrh a realizaci systému, pomocí kterého bude možné naprogramovat průmyslového robota na specifickou činnost s využitím poznatků z oblasti zpracování signálů. Práce bude řešena ve spolupráci s externí firmou sídlící v Liberci s možností dalšího uplatnění po ukončení studia. Předpokladem zadání tohoto tématu konkrétnímu studentovi jsou jeho dobré znalosti MS VS 2005 především C++ nebo C#, nadprůměrné programovací dovednosti a především zájem o robotiku. - VISPER III Vedoucí DP: Ing. Miroslav Holada, Ph.D. Výukový software VISPER slouží k vizualizaci algoritmů v počítačovém zpracování řeči. Nová verze by mohla být nezávislá na platformě a úkolem studenta je navrhnout a naprogramovat část (vzhledem k jeho rozsáhlosti) systému na základě zkušeností s předchozí 1 / 6

2 verzí softwaru VISPER. Předpokladem zadání tématu studentovi jsou jeho dobré znalosti MS VS 2005/2008 C++, případně ochota se v tomto jazyce naučit. - Vytvoření dialogového systému pro komunikaci s virtuální osobností Vedoucí DP: Prof.Ing. Jan Nouza, CSc. / Ing. Petr Červa Cílem této diplomové práce bude vytvořit dialogový systém, který bude na základě klíčových slov vést nezávislý dialog s člověkem. Do tohoto dialogového systému bude zapracována virtuální osobnost Josefa Švejka, dle knihy Jaroslava Haška. - Indexace multimediálních dat na Internetu Vedoucí DP: Ing. Jindřich Žďánský, Ph.D. Na této práci lze pracovat v následujících tematických okruzích: automatické vytěžování multimediálních dat z Internetu, jejich indexace (tvorba databází) pro fulltextové prohledávání a tvorba inteligentního uživatelského rozhraní (dynamický WEB). - Slepá separace audio signálů ve frekvenční oblasti Řešení cocktail-party problému, tj. úlohy separace promluv současně hovořících osob nebo jiných současně znějících zvukových signálů v reálném akustickém prostředí, je v současné době velmi populární téma v oboru zpracování signálů. Využití řešení tohoto problému nalezneme například kdekoliv, kde je potřeba vyčistit daný signál (řeč) od nežádoucích ruchů (např. hands-free telefonování v automobilu). Metody BSS mohou tuto separaci provádět bez znalosti jakýchkoliv údajů (jako jsou pozice mikrofonů či řečníků, parametry místnosti apod.). Mezi takové metody patří např. ICA, NMF nebo SCA. - Komprimované vzorkování Komprimované vzorkování je novým a velmi aktuálním tématem ve zpracování signálů. Vychází z praktické zkušenosti, že mnoho reálných signálů je tzv. řídkých. To znamená, že mnoho jejich koeficientů v nějaké doméně je nulových nebo skoro nulových. Řeč je například řídká v časově-frekvenčním pásmu, fotografie jsou řídké ve waveletové oblasti atd. Těchto vlastností se využívá při kompresi (mp3, jpg, mpeg,...), kdy je signál nejprve získán a pak jsou na záznamové médium uloženy pouze jeho nejvýznamnější koeficienty. Myšlenka komprimovaného vzorkování jde dál, protože se snaží získávat signál již komprimovaný a tím výrazně ušetřit náklady na jeho získávání (např. velký počet megapixelů ve fotoaparátu). - Dereverberace řečových záznamů Šíření akustických signálů v přirozeném prostředí je provázeno jejich superpozicí s vlastními odrazy od stěn a předmětů v místnosti. Záznam řečníka získaný mikrofonem je proto deformovaný dozvukem místnosti (tzv. reverb). Čím je řečník vzdálenější od mikrofonu, tím je dozvuk silnější, protože je menší poměr energie přímé zvukové vlny a jejích odrazů. Tento efekt snižuje srozumitelnost řeči a tím i úspěšnost jejího automatického rozpoznávání. Úlohou dereverberace je proto získat původní nedeformovaný signál nebo alespoň signál méně deformovaný a více srozumitelný. - Analýza schémat ve vyhodnocení obrazové informace lineárního textilního útvaru Konzultant: Ing. Václav Čejka, Ph.D., VÚTS, a.s. Při obrazové analýze textilních lineárních vlákenných útvarů jsou detekovány různé typy lokálního uskupení vláken třídy. Může se jednat o místa s vyšší či nižší hustotou vláken, vyšší či nižší mírou koncentrace orientací vláken či specifické vlákenné struktury. Zdá se, že vlivem 2 / 6

3 technologického procesu vzniku lineárního textilního útvaru existují ve výskytu těchto tříd určité opakující se vzory. S ohledem na charakter dat však tyto vzory nemusí být zcela pevné a může být potřebné pracovat s určitou mírou podobnosti těchto vzorů. Pokud by jednotlivé třídy byly označeny písmeny, vzory jsou slova, která se však mohou vyskytovat ve více tvarech či obsahovat překlepy. Výskyt těchto vzorů může souviset s kvalitou vznikajícího textilního produktu a je tedy třeba ho kvantifikovat. Cílem diplomové práce je vyvinout systém, který bude schopen zmíněné vzory detekovat, třídit a statisticky analyzovat. Obrazová analýza není součástí řešení diplomové práce, její výstupy bude mít řešitel již k dispozici. - Klasifikace znaků získaných z obrazové analýzy vlákenného útvaru Konzultant: Ing. Václav Čejka, Ph.D., VÚTS, a.s. Při obrazové analýze textilních lineárních vlákenných útvarů jsou detekovány různé typy lokálního uskupení vláken třídy. Může se jednat o místa s vyšší či nižší hustotou vláken, vyšší či nižší mírou koncentrace orientací vláken či specifické vlákenné struktury. I zkušení textilní technologové se ne vždy shodují v roztřídění jednotlivých obrazů do jednotlivých tříd. Hodnocení lidským pozorovatelem je navíc velmi zdlouhavé. Je vyvíjen systém počítačového hodnocení textilních vzorků, který by byl schopen kontinuálně zpracovat i dlouhé úseky lineárních vlákenných útvarů, rozlišit jednotlivé třídy uskupení vláken a staticky je zpracovat. Cílem diplomové práce je vyvinout systém, který bude klasifikovat jednotlivé obrazy vlákenných útvarů do tříd na základě již získaných obrazových znaků. Získání znaků z obrazu není nutnou částí práce. Systém může využít učící množinu získanou klasifikací obrazů pomocí lidských pozorovatelů. - Digitální mixpult na zvukové kartě Zvuková karta s mnoha vstupními a výstupními kanály a nízkou latencí může být v podstatě využita jako digitální mixážní pult. Cílem tohoto projektu je naprogramovat aplikaci, která poskytuje (alespoň) základní funkce (korekce hlasitosti, ekvalizér,..., efekty, AUX,...) a dokáže správně komunikovat se standardní nebo v lepším případě nadstandardní (student by měl k dispozici např. M-AUDIO ProFire 2626) zvukovou kartou. - Šifrovací algoritmus RC4 Informace u: prof. Ing. Zdeněk Plíva, Ph.D., Ing. Roman Nádhera (externista) RC4 je šifra vhodná pro streaming a šifrování velkých souborů. Je sice značně rozšířená, avšak v různých modifikacích, neboť její standardní verze trpí různými neduhy. Naproti tomu stačí ji lehce upravit, aby získala vlastnosti velmi tvrdé šifry. Výhody šifry jsou zejména možnost libovolného prodlužování efektivní délky klíče (omezeno pouze možnostmi technických prostředků) a její rychlost inicializace je trochu komplikovanější, vlastní šifrování probíhá pak už velmi rychle. Začít lze i formou projektu... Elektronika a diagnostika, web/it - Komprese vzorků pro testování kombinačních obvodů Najděte optimální metodu komprese testovacích vzorků pro obvody ISCAS 85. Testovací vzorky jsou vektory s hodnotami bitů log. 0, log. 1 a neurčeno. Vzhledem k specifickému charakteru těchto vektorů je třeba pro maximální kompresi volit specifické metody. Ověřte kompresní poměry pro Huffmanovo kódování, packet a run-length kódování a na základě výsledků vyberte optimální variantu, která poskytuje nejvyšší kompresní poměr při 3 / 6

4 jednoduchém dekódovacím hardwaru. Dekódovací automat spolu s testovaným obvodem realizujte v FPGA obvodu. - Automaty pro generování rozvážených testovacích vektorů Navrhněte nelineární celulární automat s dynamickými pravidly tak, aby bylo možné generovat posloupnosti testovacích vektorů s volitelnými vahami tj. s předem daným poměrem jedniček a nul. Vygenerované vektory by měly co nejvíce splňovat vlastnost pseudonáhodnosti. Pseudonáhodnost ověřte různými metodami. Prozkoumejte jejich vlastnosti, zejména velikost periody a kvalitu vygenerovaných posloupností nul a jedniček z hlediska schopnosti detekovat poruchy číslicových obvodů. Dosažené výsledky porovnejte se známými generátory testovacích vektorů, které se používají pro vestavěné samočinné testování. Pro řešení je možné využít diplomovou práci Petra Šafáře Návrh nelineárních celulárních automatů, ČVUT FEL, Příznaková analýza v posuvném registru tvořeném T klopnými obvody Analyzujte činnost řetězce T klopných obvodů, využitých pro kompakci odezev na test kombinačního obvodu. Zkoumané hardwarové vybavení bude tvořeno řetězcem klopných obvodů typu T a obvodů nonekvivalence. T klopné obvody budou připojeny k primárním výstupům testovaného obvodu. Obvody nonekvivalence budou propojovat sousední klopné obvody v řetězci a zároveň umožní přičtení logické hodnoty na sledovaném vodiči. V průběhu testu budou jednotlivé logické hodnoty na na vstupech klopných obvodů sčítány mod. 2 s předchozí vnitžní hodnotou klopného obvodu a s hodnotou sousedního klopného obvodu. Toto uspořádání umožní komprimovat odezvy na test do výsledného příznaku, který se postupně generuje na výstupu posledního klopného obvodu. Úkolem práce je ověřit možnosti lokalizace chybného bitu vstupujícího do posuvného registru z testovaného obvodu pomocí posloupnosti sériových výstupních bitů registru.. - Biologií inspirovaný samovyvíjející se hardware Prozkoumejte možnosti využití dynamické rekonfigurace obvodů FPGA XILINX 4 pro návrh a emulaci samokonfigurujícího se systému, který řeší jednoduchou optimalizační úlohu z oblasti adaptace mikroorganizmu na změněné životní podmínky. Porovnejte rychlost samoadaptace s jinými optimalizačními technikami. Sekanina Lukás: Nanostructures and bio-inspired computer engineering, In: Proceedings of Nano02, Ostrava, CZ, Repronis, 2002, s , ISBN Návrh vybraných algoritmů číslicového zpracování signálů v obvodech FPGA Vedoucí DP: Ing. Martin Rozkovec, Ph.D. Diplomant se seznámí s vnitřní strukturou FPGA obvodů řady Virtex4-FX, mj s vnořenými hardwarovými bloky DSP48. S pomocí vhodného software (např. toolboxu Filter design HDL coder v Matlab) navrhne akcelerátory algoritmů číslicového zpracování signálů (FIR a IIR filtry, FFT, aj...), které na vývojové desce otestuje a výsledky porovná s jinými řešeními (výpočet na PC, DSP procesoru). - Převodník Gerber dat do formátu DXF Vedoucí projektu: doc. Ing. Zdeněk Plíva, Ph.D.Konzultant: Ing. Tomáš Mikolanda (HOKAMI), Kreslící data Gerber (274X) jsou těžko importovatelná do návrhových systémů. Podpora 4 / 6

5 DXF formátu je v tomto ohledu lepší, ale chybí univerzální převodník mezi těmito formáty. Práce je zaměřena na vytvoření programu (v libovolném jazyce) který bude umět otevřít Gerber soubor se zadaným nastavením formátu dat a načtená data uloží ve formátu DXF. - - Vyhodnocování papírových anket Vedoucí projektu: doc. Ing. Josef Chaloupka, Ph.D. Elektronické ankety se setkávají s minimálním zájmem studentů a relevance získaných reakcí je tedy minimální. Papírové ankety mívají mnohem lepší účast, ovšem vyhodnocení anketních lístků je velmi náročné, nemluvě o chybovosti přepisu. Z tohoto důvodu je třeba vytvořit nástroj, který bude umět vyhodnotit výsledky ankety na základě nascanovaných anketních lístků. Již od počátku je třeba počítat s obecným rozmístěním odpovědí, s vyrovnáním deformovaného snímání atp. Předpokládáme znalost a zručnost v oblasti programování a zpracování obrazu. - Optimalizace sady testovacích dat Vedoucí: Ing. Jiří Jeníček, Ph.D. Testovací vzorky jsou vektory s hodnotami bitů log. 0, log. 1 a neurčeno. Pro zlepšení komprese je vhodné zvýšit množství neurčených bitů. Práce spočívá v úpravě existujícího simulátoru, aby prohledal možná řešení a vybral to s maximálním počtem neurčených bitů. Očekávané znalosti: programování v jazyce C. - Návrh aplikačního desky pro univerzální programovatelný modul Domino Vedoucí projektu: doc. Ing. Zdeněk Plíva, Ph.D., Konzultant Ing. Leoš Petržílka Pro univerzální programovatelný přípravek je třeba navrhnout a vyrobit aplikační rozšíření pro různé typy programovatelných obvodů. Uživatelská dokumentace je k dispozici, stejně jako template desek. - Návrh hodin do učeben Vedoucí práce: Ing. Miroslav Holada, Ph.D. / Ing. Zbyněk Mader, Ph.D. / Ing Leoš Petržílka V některých učebnách postrádáme jednak informaci o aktuálním čase, jednak o čase který zbývá do konce vyučovací hodiny. Úkolem je navrhnout koncept nástěnných hodin, které by tyto informace poskytovaly, umožňovaly nastavování (příp i DSF), umožňovaly optickou a volitelně akustickou signalizaci blížícího se konce. Platforma není stanovena (FPGA, mikrokontroler atp.). - Přídavné softwarové vybavení osciloskopů Vedoucí: prof. Ing. Plíva, Ph.D. (Holada/Mader/Petržílka/Pfeifer), konzultant Pfeifer Oblast zadání je zaměřena na vytvoření aplikačního software pro osciloskopy v učebně AP9, jednak pro standardizaci nastavení pro různé typy úloh, jednak pro doplnění nástrojů na vyhodnocení měření. Ve většině případů se jedná o velká množství dat... Jednotlivé oblasti pro řešení jsou tyto: - Vytvořte program, pomoci kterého bude možné provádět testy a přípravy na certifikace fyzické vrstvy a doplňku dle USB2.0 low, high a full speed na osciloskopech s podporou standardu SCPI. - Vytvořte program, který bude z naměřených dat dekódovat komunikaci (pakety a základní třídy nebo protokoly) na USB Vytvořte program, který bude z naměřených dat dekódovat komunikaci na SATA sběrnici. 5 / 6

6 - Vytvořte program, který bude z naměřených datdekódovat komunikaci na PCI Express sběrnici. - Vytvořte program, kterým bude možné v naměřených datech zkontrolovat vybrané parametry fyzické vrstvy sběrnice CAN dle ISO , ISO11783 apod., a který bude dekódovat komunikaci na sběrnici CAN dle ISO Vytvořte program, kterým bude možné z naměřených dat zkontrolovat fyzickou vrstvu sběrnice FlexRay, a který bude dekódovat komunikaci na sběrnici CAN dle ISO Vytvořte program, který bude z naměřených dat dekódovat protokoly RS232/RS485, I2C, SPI, LIN-bus (atp.) Zpracování obrazu - Vytváření příznaků pro rozpoznávání řeči z vizuálního signálu Vedoucí DP: doc.ing. Josef Chaloupka, Ph.D. V diplomové práci budou vytvářeny systémy pro parametrizaci vizuálního signálu řeči z video nahrávek. Budou zde zvažovány možnosti použití různých tvarových vizuálních příznaků a vizuálních příznaků z informačního obsahu obrazu. - Systém pro automatické rozpoznávání obrazu Vedoucí DP: doc.ing. Josef Chaloupka, Ph.D. V diplomové práci bude vytvářen grafický systém pro automatické zpracování a rozpoznávání obrazu, kde bude využita knihovna OpenCV. POžadované znalosti: MS VS 2008, Framework 2.0. Kromě uvedených témat je možné přijít s vlastním návrhem vhodného tématu, kterého se po dohodě může ujmout některý člen Ústavu ITE jako vedoucí. 6 / 6