Using wavelet packet transformation for image compression

V dnešní době stále roste potřeba uchovávat a přenášet digitální obrazová data. K efektivnímu využití přenosových a úložných kapacit je nutná komprese. Tato bakalářská práce se zabývá kompresní metodou založenou na transformaci wavelet packet, která je odvozena od waveletové transformace. Soustředí se zejména na výběr nejlepší báze z úplného waveletového stromu. Práce porovnává 6 kritérií výběru nejlepší a téměř nejlepší báze od R. R. Coifmana, M. V. Wickerhausera a C. Taswella pomocí programu vytvořeného v prostředí Matlab. Program je vytvořen pouze pro testovací a demonstrativní účely, a proto obsahuje jistá omezení – zpracování pouze černobílého obrazu a omezeného rozlišení. Testovací obraz je po aplikaci algoritmu hledání nejlepší báze s různými kritérii prahován stejným koeficientem. Pro porovnání výsledné kvality je použita střední kvadratická odchylka originálního a komprimovaného obrazu. Za nejlepší kritérium hledání nejlepší báze z hlediska obrazové kvality můžeme považovat tu funkci, která dosáhne nejmenší střední kvadratické odchylky. Výsledky ukazují, že některé z Taswellových funkcí přináší značné zlepšení vizuální kvality obrazu, za cenu menšího kompresního poměru oproti klasické Shannonově entropii.The need for storing and transferring digital image data is still growing nowadays. The Compression is necessary to achieve effective usage of transfer and storage capacity. This Bachelor’s Thesis is concerned with compression method based on wavelet packet transform, which is derived from wavelet transform. It is focused especially on best basis search algorithms from whole wavelet packet tree. There is a comparison between 6 best basis and near-best basis search criterions by R. R. Coifman, M. V. Wickerhauser and C. Taswell in this thesis, which is achieved by using Matlab environment based program. The program was created for testing and demonstrative purpose only and that’s why it contains certain limitation such as only black and white image processing and its limited resolution. There is applied constant threshold on testing image after the several best basis criterions application. The Mean Squared Error is used for comparing outcome quality of compressed and original image. The function that acquires minimal Mean Squared Error is considered the best best-basis search criterion in term of visual quality. The results show that some of the Taswell’s functions significantly improve the visual quality of the image at the price of worse compression ratio against common Shannon entropy.

Deciding Polynomial Termination Complexity for VASS Programs

We show that for every fixed degree k ≥ 3, the problem whether the termination/counter complexity of a given demonic VASS is O(n^k), Ω(n^k), and Θ(n^k) is coNP-complete, NP-complete, and DP-complete, respectively. We also classify the complexity of these problems for k ≤ 2. This shows that the polynomial-time algorithm designed for strongly connected demonic VASS in previous works cannot be extended to the general case. Then, we prove that the same problems for VASS games are PSPACE-complete. Again, we classify the complexity also for k ≤ 2. Tractable subclasses of demonic VASS and VASS games are obtained by bounding certain structural parameters, which opens the way to applications in program analysis despite the presented lower complexity bounds

3D water jet

Předkládaná diplomová práce se zabývá využitím a technologickými možnostmi abrazivního vodního paprsku při aplikaci 3D řezací hlavy. Součástí práce je popis technologie vodního paprsku a jeho další aplikace. Experimentální porovnání vlivu parametrů bylo provedeno pro různé materiály na zařízení řady Mach 4 společnosti Flow International Corporation ve firmě AWAC, spol. s.r.o. a následně byly obrobky podrobeny vyhodnocení tvarové a rozměrové přesnosti.This master thesis deals with the use and technological capabilities of abrasive water jet in the application of 3D cutting head. One part of this thesis is the description of waterjet technology and its other applications. The experimental comparison of the effect of the parameters was carried out for different materials Mach 4 equipment Flow International Corporation in company AWAC, spol. s.r.o. and subsequently the workpieces were subjected to evaluation of the shape and dimensional accuracy.

Stochastic discrete modeling of progressive damage in concrete structures

Práce se zabývá statistickou pevností konstrukce z kvazikřehkého materiálu, konkrétně z betonu. Zvláštní pozornost je věnovaná vlivu velikosti konstrukce na pevnost a na celý proces porušování materiálu v průběhu zatěžování. Mechanika těchto procesů je modelo- vána s použitím diskrétních modelů a tyto modely jsou uvažovány i v pravděpodobnostní variantě s prostorově proměnlivými materiálovými parametry. Prostorová variabilita je pak modelována pomocí náhodných polí. Práce objasňuje vliv rozptýleného poškození v objemu konstrukce před dosažením maximálního zatížení na další průběh disipativních procesů, zejména na tvar lomové procesní zóny a následně na její interakci s náhodnou proměnlivostí parametrů materiálu u excentricky tažených těles tvaru psí kosti. Kromě nástrojů stochastické počítačové lomové mechaniky je představen i analytický model založený na průměrování a následné analýze minima náhodného poleThe work focuses on the statistical strength of structures made of quasi-brittle ma- terials, specifically concrete. Special attention is paid to the influence of the size of the structure on strength and on the entire process of material failure during loading. The mechanics of these processes are modeled using discrete models, and these models are also considered in a probabilistic variant with spatially variable material parameters. Spatial variability is then modeled using random fields. The work clarifies the effect of diffuse damage in the volume of the structure before reaching the maximum load on the further course of dissipative processes, especially on the shape of the fracture process zone and subsequently on its interaction with the random variability of material parame- ters in eccentrically drawn dogbone-shaped bodies. In addition to the tools of stochastic computer fracture mechanics, an analytical model based on averaging and subsequent analysis of the minimum of the random field is presented

Stochastic discrete modeling of progressive damage of concrete structures

Práce se zabývá využitím deterministického modelování s vlivem nahodilosti materiálových parametrů k napodobení série experimentálních zkoušek betonových těles tvaru psí kosti při jednoosém excentrickém tahu zaměřujících se na vliv velikosti konstrukce na její mechanické vlastnosti, především na nominální pevnost. (Size effect). Úloha bude řešena jako úloha rovinné napjatosti pomocí dostupných diskrétních výpočetních metod.The work focuses on the use of deterministic discrete modeling with representation of spatial randomness in material parameters to simulate a series of experimental tests of concrete specimens in the shape of a dog bone, loaded in excentric uniaxial tension. The main focus is on the influence of the size of the structure on its mechanical properties, especially nominal strength (Size effect). The specimens are modeled as a plane stress problem using available discrete computational methods.

The secondary school Physics in modern engineering

katedra: KFY

Quantifying the effect of seasonal and vertical habitat tracking on planktonic foraminifera proxies

The composition of planktonic foraminiferal (PF) calcite is routinely used to reconstruct climate variability. However, PF ecology leaves a large imprint on the proxy signal: seasonal and vertical habitats of PF species vary spatially, causing variable offsets from annual mean surface conditions recorded by sedimentary assemblages. PF seasonality changes with temperature in a way that minimises the environmental change that individual species experience and it is not unlikely that changes in depth habitat also result from such habitat tracking. While this behaviour could lead to an underestimation of spatial or temporal trends as well as of variability in proxy records, most palaeoceanographic studies are (implicitly) based on the assumption of a constant habitat. Up to now, the effect of habitat tracking on foraminifera proxy records has not yet been formally quantified on a global scale. Here we attempt to characterise this effect on the amplitude of environmental change recorded in sedimentary PF using core top δ18O data from six species. We find that the offset from mean annual near-surface δ18O values varies with temperature, with PF δ18O indicating warmer than mean conditions in colder waters (on average by −0.1 ‰ (equivalent to 0.4 °C) per °C), thus providing a first-order quantification of the degree of underestimation due to habitat tracking. We use an empirical model to estimate the contribution of seasonality to the observed difference between PF and annual mean δ18O and use the residual Δδ18O to assess trends in calcification depth. Our analysis indicates that given an observation-based model parametrisation calcification depth increases with temperature in all species and sensitivity analysis suggests that a temperature-related seasonal habitat adjustment is essential to explain the observed isotope signal. Habitat tracking can thus lead to a significant reduction in the amplitude of recorded environmental change. However, we show that this behaviour is predictable. This allows accounting for habitat tracking, enabling more meaningful reconstructions and improved data–model comparison