Vývoj metod zpracování obrazového signálu

Import 05/08/2014Tato disertační práce se zabývá vývojem metod zpracování obrazového signálu v průmyslovém prostředí. Zaměřuje se na oblast segmentace obrazu s následnou identifikací a klasifikací segmentů obrazu. Cílem vývoje těchto metod je zachování spolehlivosti a přesnosti rozpoznávací schopnosti systému i v případě snížení kvality vstupních obrazových dat. Teoretickým přínosem práce je optimalizace segmentačních metod založených na metodě semínkového vyplňování oblastí. Práce rozvíjí přístupy v oblasti klasifikace a identifikace segmentů obrazu na principu parametrické a korelační analýzy. Za tímto účelem práce pojednává o nově vyvinuté metodě reprezentace segmentů obrazu. Vyvinutá metoda využívá převodu dvourozměrného signálu segmentu obrazu na jednorozměrný periodický signál, na principu zápisu matematického vyjádření pomocí polárních souřadnic. Tato metoda přináší zcela nový pohled na matematickou reprezentaci segmentů obrazu. Optimalizuje a zjednodušuje aplikaci korelačních funkcí v procesu identifikace a klasifikace oblastí. Praktickým přínosem práce je přihláška patentu s názvem „Distribuovaný autonomní mobilní rozpoznávací systém“ a zároveň přihláška užitného vzoru s názvem „Zařízení pro distribuovaný autonomní mobilní rozpoznávací systém“.This dissertation work is focus on the development of methods for image signal processing in industrial environments. Focusing on image segmentation with subsequent identification and classification of image segments. The aim of the development of these methods is to maintain the reliability and accuracy of recognition capabilities of the system, even if a reduction in the quality of the input image data. The contribution of this work on theoretical area is to optimize the segmentation methods based on the seed filling areas. The work develops approaches to classification and identification of segments the image on the principle of a parametric correlation analysis. For this reason, the work deals with the newly developed method of representation of the image segments. The developed method utilizes the conversion of two-dimensional image signal segment of the one-dimensional periodic signal on the principle of mathematical expressions using polar coordinates. This method brings a whole new perspective on a mathematical representation of the image segments. Optimizes and simplifies the application of correlation functions in the process of identification and classification of areas. The contribution of this work on practical area is the patent application entitled "Distributed Autonomous mobile recognition system" and also a utility model application entitled "Device for distributed autonomous mobile recognition system".Prezenční450 - Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvívyhově

Statistical analysis of compression methods for storing binary image for low-memory systems

The paper is focused on the statistical comparison of the selected compression methods which are used for compression of the binary images. The aim is to asses, which of presented compression method for low-memory system requires less number of bytes of memory. For assessment of the success rates of the input image to binary image the correlation functions are used. Correlation function is one of the methods of OCR algorithm used for the digitization of printed symbols. Using of compression methods is necessary for systems based on low-power micro-controllers. The data stream saving is very important for such systems with limited memory as well as the time required for decoding the compressed data. The success rate of the selected compression algorithms is evaluated using the basic characteristics of the exploratory analysis. The searched samples represent the amount of bytes needed to compress the test images, representing alphanumeric characters

Collecting and pre-processing data for Industry 4.0 implementation using hydraulic press

More and more activities are being undertaken to implement the Industry 4.0 concept in industrial practice. One of the biggest challenges is the digitization of existing industrial systems and heavy industry operations, where there is huge potential for optimizing and managing these processes more efficiently, but this requires collecting large amounts of data, understanding, and evaluating it so that we can add value back based on it. This paper focuses on the collection, local pre-processing of data, and its subsequent transfer to the cloud from an industrial hydraulic press to create a comprehensive dataset that forms the basis for further digitization of the operation. The novelty lies mainly in the process of data collection and pre-processing in the framework of edge computing of large amounts of data. In the data pre-processing, data normalization methods are applied, which allow the data to be logically sorted, tagged, and linked, which also allows the data to be efficiently compressed, thus, dynamically creating a complex dataset for later use in the process digitization.Web of Science84art. no. 7

Mutual combination of selected principles and technologies of Industry 4.0 and quality management methods - case study

In this paper the case study of the application of Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) on the testbed “Smart Factory Line” has been described. The main goals of this study have been to verify feasibility and applicability of FMEA on such complex technical system and to show real possibilities of integration of Industry 4.0 principles and technologies with selected methods of quality management. The significant part of the paper is formed by extensive literature review of the related topics such as mass customization and individualization, Industry 4.0, Quality 4.0, fault management and their selected principles, methods and technologies, putting the stress on the team cooperation of experts of different specializations. The attention also has been put on the describing testbeds as platforms for the academy world and practice connection. This case of the practical integration of the smart factory testbed design and its products with the new FMEA approach based on the harmonized AIAG and VDA manual has brought new views on the practical realization of smart factories, on importance of building Quality 4.0 and on requirements for interdisciplinary education of the technicians and quality specialists for Industry 4.0.Web of Scienc

An optical-based sensor for automotive exhaust gas temperature measurement

The article introduces the design of an optical-based sensor that measures automotive exhaust gas temperatures (EGTs) over a wide temperature range. To measure temperature, we combined the luminescence method and the blackbody radiation (BBR) principle. We also developed our own measurement hardware that includes the means to process and evaluate the signals obtained for temperature conversion using optical methods for application in the target temperature range (-40 degrees C to 820 degrees C). This temperature range is specified by the automotive industry according to current combustion engine designs and emission requirements, which stipulate accurate measurement of operating temperature for optimal functioning. Current measurement solutions are based on the thermocouple principle. This approach is problematic, especially with regard to electromagnetic interference and self-diagnostics, and problems also exist with the gradual penetration of moisture into the temperature probe under extreme thermal stress. The case study confirmed the full functionality of the new optical sensor concept. The benefit of the proposed concept is full compatibility with existing conceptual solutions while maintaining the advantages of optical-based sensors. The results indicated that a combination of the BBR and luminescence methods with a ruby crystal in the proposed solution produced an average absolute error of 2.32 degrees C in the temperature range -40 degrees C to 820 degrees C over a measurement cycle time of 0.25 s.Web of Science71art. no. 700571

Heat Transfer System Modelling

Tato práce se zabývá návrhem a realizací systému v prostředí Matlab pro modelování dynamiky výměníku tepla. Hlavním úkolem výměníku tepla je předat energii horkých spalin kotlem vyráběné páře. Velikost předané energie, respektive tepla v čase je dáno dynamikou systému. Dynamika určuje, jak systém reaguje na poruchový stav. Tím se v této souvislosti rozumí skoková změna vstupních veličin. Znalost těchto vlastností je nutná při návrhu řídicího systému nebo regulátoru a umožňuje tak efektivní řízení a regulaci výměníku tepla pro dosažení požadovaných hodnot.This work deals with design and implementation of the system in the Matlab environment for modeling the dynamics of heat exchanger. The main task of the heat exchanger is to transfer the energy of hot combustion products by steam boiler flue gas. The size of the transmitted energy, or heat over time is determined by the dynamics of the system. The dynamics determines how the system responds to the fault. That in this context means a step change of input values. The knowledge of these characteristics is needed in the design of the control system or controller and enables the effective control and regulation of the heat exchanger to achieve the desired values.Prezenční455 - Katedra měřicí a řídicí technikyvýborn

Autonomous Recognition of Traffic Signs from Video Signal without Lighting Control

Import 04/07/2011Tato práce se zabývá návrhem algoritmu pro autonomní rozpoznání dopravního značení bez řízeného osvětlení. Základem algoritmu je příznaková analýza obrazu, na základě které se provádí úprava objektů v obraze a jejich následná korelace se sadou vzorů. Příznaková analýza zkoumá vlastnosti spojitých objektů v obraze. Tyto vlastnosti slouží jako rozhodovací kritérium pro úpravy hledaných objektů a výběr korelačních vzorů. Rozpoznávací systém byl namodelován v programu Matlab a následně implementován v jazyce C# pro různé platformy operačního systému Windows. Mezi tyto platformy patří operační systém Windows XP/Vista/7, dále operační systém Windows CE a Windows Mobile. Rozpoznávací systém tak může být provozován na libovolném hardwaru opatřeném některým z těchto operačních systémů. Rychlost rozpoznávacího systémů je pak dána výkonem a konfigurací použitého zařízení nebo počítače, na kterém je provozován.This paper describes the design of algorithms for autonomous detection of traffic signs without lighting control. Basis of the algorithm is marked image analysis, based on which adjustment shall be made in the image objects and their subsequent correlation with a set of patterns. Pattern analysis examines the properties of continuous objects in the image. These characteristics serve as a decision criterion for treatment sought and selects correlation patterns. The recognition system was modeled in Matlab and then implemented in C # or various Windows platforms. These platforms include Windows XP/Vista/7, as well as Windows CE and Windows Mobile. The recognition system can be run on any hardware with one of these operating systems. Speed recognition system is then given by performance and configuration of the device or computer on which it operates.450 - Katedra měřicí a řídicí technikyvýborn

Use of lydit stone sites in Pilsen region in teaching

Hlavním důvodem pro zvolení tohoto tématu, byla všeobecná neznalost problematiky buližníků. Několik významných buližníkových lokalit se nachází právě v blízkosti Plzně, a proto je důležité, aby o tom studenti z Plzně věděli. Hlavním cílem bylo vytvořit výukový program, aplikovaný na buližníkových lokalitách Ostrá hůrka a Radyně. Dalším cílem bylo, na základě výškopisných dat z laserového měření (LIDAR), vytvořit mapu elementárních forem reliéfu Ostré hůrky, protože takovýto výzkum zde nikdy neprobíhal. Výukový program v podobě fyzicko-geografické exkurze ve zmíněných lokalitách Ostré hůrky a Radyně proběhl a byli zde přítomni studenti geografických oborů Západočeské Univerzity v Plzni. Šlo zejména o osvojení si praktických schopností v oblasti geografie, které bylo doprovázeno teoretickým výkladem. Mapa elementárních forem reliéfu byla vytvořena v prostředí ArcGIS a stala se první mapou tohoto typu na území Ostré hůrky.ObhájenoThe main reason for choosing this topic was the general ignorance of the issue of lydit stones. Several major sites of lydit stone are located just near Pilsen, and therefore it is important to inform the students of Pilsen about it. The main purpose of the work was to create an educational program applied to lydit stone locations Ostrá hůrka and Radyně. Another purpose was to create a map of elementary forms of relief Ostrá hůrka based on elevation data from a laser measurement (LIDAR) because such research has never been conducted here. The tutorial in the form of physical geography excursion in these locations Ostrá hůrka and Radyně was realized and there were students of geographical disciplines of the University of West Bohemia in Pilsen. It focused on acquiring practical skills in geography, which was accompanied by theoretical interpretation. A map of elementary forms of relief were created in ArcGIS and has become the first map of this type in the Ostrá hůrka

Fieldwork education - hydrometeorological measurement in elementary school education

Hlavním přínosem této diplomové práce je vytvoření terénní exkurze zaměřené na výuku hydrologie a meteorologie na základní škole. Tato exkurze může být jinými pedagogy použita jako vzor či inspirace pro realizaci podobné exkurze touto výukovou metodou nebo nového experimentu. Ve výsledcích této práce je také porovnání efektivity terénní exkurze v porovnání se standardní výukou. Vše je přehledně zaznamenáno v grafech a tabulkách. K dosažení cíle byla použita metoda experimentu, která porovnává dva naprosto rozdílné výukové průběhy. Na základě dotazníkového šetření bylo zjištěno, že ve většině oslovených základních škol neprobíhá žádný typ terénní exkurze zaměřené na hydrologii a meteorologii.ObhájenoThe main benefit of my thesis is the creation of a fieldwork focused on teaching hydrology and meteorology at primary school. This fieldwork can be used by other teachers as model or inspiration for realizing a simile teaching method or a new experiment. The resets of this work also include as sessing the effectiveness of the fieldwork compared to standard teaching. Everything is clearly recorded in tables and charts. To reach the goal, an experiment method was used to kontrast two completely different leasing wals of teaching. Based on a questionnaire survey, I found that this type of the fieldwork does not take place in most of the surveyved primary schools

Przetwarzanie obrazu z systemu kamer zaimplementowanym w mikrokontrolerze niskiej mocy

This paper focuses on the signal processing of the image signal from the camera system, which is applied to the low-power microcontroller. Image signal loading and processing is realized on the low-power Freescale DSP56F805, which is combination of the digital signal processor and the controller. There are described data and control signals connected from the digital camera and connection to specified pins of the digital signal processor. The number of scanning images per second depends on the clock signal frequency that is generated inside digital signal processor. The defined synchronization clock ensures correctly data capturing form the camera. An external RAM memory is necessary to use because of the insufficient size of the storage space for scanned images. There is implemented algorithm of frequency analyses for verification of low-power microcontroller capability. The amplitude and phase frequency spectrum of the scanned image signal is obtained by 2D FFT (Fast Fourier Transform) application. The amplitude frequency spectrum contains information about colors and the phase frequency spectrum contains information about edges and transitions in the analyzed image. Key parameters and elements of the image can be analyzed by frequency spectra results. Mainly it is important for the classification and sorting of image data. The programming implementation is realized in CodeWarrior programming environment with the ProcessorExpert tool using, which are supplied by Freescale Company.Artykuł ten skupia się na przetwarzaniu obrazu z systemu kamer zaimplementowanym w mikrokontrolerze niskiej mocy. Ładowanie i przetwarzanie obrazu jest realizowane na mikrokontrolerze Freescale DSP56F805, który jest połączeniem przetwornika sygnału cyfrowego i kontrolera. Opisany został sposób w jaki dane i sygnały sterujące z aparatu cyfrowego są podłączone do określonych pinów cyfrowego przetwornika sygnału. Programowanie odbywa się w środowisku CodeWarrior z narzędziami wykorzystującymi ProcessorExpert, dostarczanymi przez firmę Freescale.Web of Science8812a34634