Segmentation Methods in Biomedical Image Processing

Disertační práce pojednává o moderních metodách a přístupech ke zpracování obrazů, konkrétně k jejich segmentaci, klasifikaci a vyhodnocování parametrů. Jedná se především o zpracování medicínských snímků měkkých tkání pořízených metodou magnetické rezonance (MR) a dále mikroskopických obrazů tkání. Ze segmentovaných obrazů lze jednoduše popsat hranice hledaných objektů. Tyto nalezené hranice mohou sloužit k dalšímu zpracování jako výpočet obvodů, obsahů, povrchů, objemů nebo dokonce k trojrozměrné rekonstrukci zobrazovaného objektu. Popsaná navržená řešení lze použít pro klasifikaci zdravých či postižených tkání snímaných metodami MR či jinými. V disertační práci jsou uvedeny příklady aplikací, ve kterých byly navržené segmentační metody použity. V oblasti segmentace obrazů se práce zaměřuje na metody založené na řešení parciálních diferenciálních rovnic. Jedná se o moderní přístupy zpracování obrazů, zvané též aktivní kontury. Tento přístup ke zpracování obrazů je velmi výhodný u segmentace reálného obrazu, který je zatížený šumem, má neostré hrany a přechody mezi objekty. Výsledkem disertační práce jsou navržené metody pro automatickou segmentaci obrazů a klasifikaci objektů.The PhD thesis deals with modern methods of image processing, especially image segmentation, classification and evaluation of parameters. It is focused primarily on processing medical images of soft tissues obtained by magnetic resonance tomography (MR) and microscopic images of tissues. It is easy to describe edges of the sought objects using of segmented images. The edges found can be useful for further processing of monitored object such as calculating the perimeter, surface and volume evaluation or even three-dimensional shape reconstruction. The proposed solutions can be used for the classification of healthy/unhealthy tissues in MR or other imaging. Application examples of the proposed segmentation methods are shown in this thesis. Research in the area of image segmentation is focused on methods based on solving partial differential equations. This is a modern method for image processing, often called the active contour method. It is of great advantage in the segmentation of real images degraded by noise with fuzzy edges and transitions between objects. The results of the thesis are methods proposed for automatic image segmentation and classification.

WLAN and Bluetooth Systems Coexistence

Disertační práce se zabývá problematikou vzájemného rušení bezdrátových standardů WLAN a Bluetooth. Standard Bluetooth pracuje v bezlicenčním frekvenčním pásmu 2,402 - 2,480 GHz, které je také využíváno zástupcem sítí WLAN - standardem IEEE 802.11b/g (Wi-Fi). Jelikož je toto frekvenční pásmo bezlicenční, může být využíváno zároveň několika standardy i různými zdroji průmyslového rušení, díky čemuž může docházet k interferencím. V první části disertační práce je nejprve podán stručný přehled o využití frekvenčního pásma 2,402 - 2,480 GHz a o podmínkách pro provoz bezdrátových systémů v tomto pásmu. Dále jsou popsány fyzické vrstvy standardů Bluetooth a IEEE 802.11b/g a techniky používané pro předcházení kolizím. Hlavní část disertační práce je zaměřena na modelování vzájemného rušení na fyzických vrstvách standardů Bluetooth a IEEE 802.11b/g v prostředí Mathworks Matlab a jeho ověření v reálných podmínkách. Hlavním přínosem disertační práce je vytvoření nového modelu pro zkoumání koexistence standardů Bluetooth a Wi-Fi. Výsledky získané pomocí programu v prostředí Matlab Simulink byly ověřeny v reálných podmínkách pomocí moderního vektorového analyzátoru. Měřením byla ověřena také správnost použité metody a bezchybnost vytvořených modelů a výsledků simulací. Dosažené výsledky jsou prezentovány ve formě grafů a součástí jednotlivých kapitol jsou i závěrečná shrnutí. Odpovídající tabulky vypočtených a naměřených hodnot jsou dostupné na přiloženém CD.The dissertation thesis deals with a WLAN and Bluetooth systems coexistence. A Bluetooth standard works in an unlicensed frequency band 2,402 – 2,480 GHz. This frequency band is also used by an IEEE 802.11b/g standard (Wi-Fi) which is the most extended representative of WLAN networks. Because Bluetooth and Wi-Fi systems operate in the same frequency band, a mutual signal degradation may appear, when devices are collocated in the same area. In the first part of the dissertation thesis there is a brief summary of 2,402 - 2,480 GHz frequency band regulations and its usage. There are described physical layers of Bluetooth and IEEE 802.11b/g standards and techniques used for a collision avoidance. The main part of the dissertation thesis deals with a development of a new Matlab Simulink model for investigations of the Bluetooth and Wi-Fi standards coexistence. Physical layer models and results of the coexistence simulations are verified by a measurement in real conditions with a help of a modern vector signal analyzer. The results are presented in a graphical form and a brief summary is attached at the end of each chapter. Corresponding tables of simulated and measured values are available in the enclosed CD.

Measurement-Based Domain Parameter Optimization in Electrical Impedance Tomography Imaging

This paper discusses the optimization of domain parameters in electrical impedance tomography-based imaging. Precise image reconstruction requires accurate, well-correlated physical and numerical finite element method (FEM) models; thus, we employed the Nelder–Mead algorithm and a complete electrode model to evaluate the individual parameters, including the initial conductivity, electrode misplacement, and shape deformation. The optimization process was designed to calculate the parameters of the numerical model before the image reconstruction. The models were verified via simulation and experimental measurement with single source current patterns. The impact of the optimization on the above parameters was reflected in the applied image reconstruction process, where the conductivity error dropped by 6.16% and 11.58% in adjacent and opposite driving, respectively. In the shape deformation, the inhomogeneity area ratio increased by 11.0% and 48.9%; the imprecise placement of the 6th electrode was successfully optimized with adjacent driving; the conductivity error dropped by 12.69%; and the inhomogeneity localization exhibited a rise of 66.7%. The opposite driving option produces undesired duality resulting from the measurement pattern. The designed optimization process proved to be suitable for correlating the numerical and the physical models, and it also enabled us to eliminate imaging uncertainties and artifacts

Changes in weed community composition in a long-term trial with different crop rotations and herbicide treatments

The impact of herbicide application on weed community changes was studied in a long-term field experiment conducted since 1972 at two sites in the Czech Republic; Pernolec and Hněvčeves. The ongoing trial comprises multi-crop and simple crop rotations with 50 and 75% cereals, respectively. Three herbicide treatments were used: (1) untreated; (2) synthetic auxins (MCPA; 2,4-D; only in simple crop rotation) and (3) targeted herbicide combinations, including especially sulfonylureas, triazines, ureas and synthetic auxins. Weed species composition and weed density were assessed at the trial beginning, during the trial and in the present (2013-2016). Changes in weed flora composition were found out. In Hněvčeves, abundance of some species such as Galium aparine, Stellaria media, and Vicia spp. increased on untreated plots; the abundance of Apera spica-venti, Fumaria officinalis, and Tripleurospermum inodorum increased on treated plots. In Pernolec, some species receded in all variants, e.g. Myosotis arvensis, Raphanus raphanistrum, and Scleranthus annuus; the abundance of Centaurea cyanus, Tripleurospermum inodorum, Veronica spp., and Spergula arvensis increased in untreated plots. No significant differences affected by time and treatment were detected in population densities of Apera spica-venti, Arabidopsis thaliana, and Stellaria media. The species composition of the weed community was affected by explanatory variables in the following order: treatment < time < type of cultivated crop. The longterm study confirmed weed population shifts over time were caused by interaction between the management factors and environmental conditions

Control of panic - gramineous weeds in agriculture crops

Methods integrated weed management, biologii, ecology, expansion and reproduction of panic - gramineous weeds

Control of couch grass Elytrigia repens (L.) Desv. on agriculture land

This methodology includes the newest knowledge on biology, ecology, expansion and reproduction of couch grass including newest finding about methods integrated weed management. This methodology summarised influence of crop rotation, soil tillage, fertilisation and methods application of herbicides in field crops

Zrychlení rekonstrukce T2 map získaných magnetickou rezonancí pomocí GPU

The main tissue parameters targeted by MR tomography include, among others, relaxation times T1 and T2. This paper focuses on the computation of the relaxation time T2 measured with the Spin Echo method, where the sensing coil of the tomograph provides a multi-echo signal. The maxima of these echoes must be interleaved with an exponential function, and the T2 relaxation can be determined directly from the exponential waveform. As this procedure needs to be repeated for each pixel of the scanned tissue, the processing of large images then becomes very intensive. For example, given the common resolution of 256x256 with 20 slices and five echoes at different times TE, it is necessary to reconstruct 1.3106 exponential functions. At present, such computation performed on a regular PC may last even several minutes. This paper introduces the results provided by accelerated computation based on parallelization and carried out with a graphics card. By using the simple method of linear regression, we obtain a processing time of less than 36 ms. Another effective option consists in the Levenberg-Marquardt algorithm, which enables us to reconstruct the same image in 96 ms. This period is at least 900 times shorter than that achievable with professional software. In this context, the paper also comprises an analysis of the results provided by the above-discussed techniques.Mezi hlavní parametry tkání zobrazované magneticko-rezonanční tomografií patří například relaxační časy T1, T2, difúze a další. Tento článek je zaměřený na výpočet relaxačního času T2 měřený metodou Spin Echo. Ze snímací cívky tomografu dostaneme multi-echo signál, ve kterém jsou důležité hodnoty jednotlivých ech. Maxima ech je nutné proložit exponenciální funkcí. Z tvaru exponenciálního průběhu již lze přímo určit relaxační čas T2. Tento proces je nutné opakovat pro každý pixel snímané tkáně. Zpracování větších obrazů je potom velmi výpočetně a časově náročně. Pro příklad, při běžném rozlišení 256x256 s 20 řezy a pěti měřeních s různým časem TE je nutné rekonstruovat celkem 1,3106 exponenciálních funkcí a tím zpracovat celkem přes 6 MB dat. V dnešní době takový výpočet na běžném stolním PC může trvat až několik minut. Článek prezentuje výsledky urychlení výpočtu pomocí paralelizace s využitím grafické karty. Použitím jednoduché metody lineární regrese, na kterou je exponenciální regrese převedena je dosaženo času zpracování uvedeného trojrozměrného obrazu necelých 36 ms. Dále je použita optimalizační metoda Levenberg-Marquardt pro řešení nelineárních úloh, se kterou bylo dosaženo rekonstrukce stejného obrazu za 96 ms. To je minimálně 900 krát kratší čas ve srovnání s dostupným profesionálním software. Kromě časových srovnání jsou uvedeny i analýzy dosažených výsledků

Competitive Environment Identification of a Selected Product

Tato diplomová práce řeší analýzu konkurenčního prostředí vybraného produktu. Cílem práce vyhodnotit, jaké konkurenční prostředí působí na daný produkt v daném trhu. Vyhodnocení probíhalo na základě strategických analýz PESTLE analýza, analýza konkurence, Porterovy analýzy pěti sil, analýzy vlivu, analýzy konkurenčních faktorů, finanční analýzy, marketingového mixu, životního cyklu výrobku, měření trhu a marketingového průzkumu. Na základě všech analýzy je vytvořena SWOT analýza, která určuje silné a slabé stránky, příležitosti a hrozby. Analýzou konkurenčního prostředí a je cíl splněn.This diploma thesis solves the analysis of the competitive environment of a selected product. The aim of this work is to evaluate what competitive environment affects a given product in a given market. The evaluation was based on strategic analyzes PESTLE analysis, competition analysis, Porter's analysis of the five forces, impact analysis, analysis of competitive factors, financial analysis, marketing mix, product life cycle, market measurement and marketing research. Based on all analyzes, a SWOT analysis is created, which identifies strengths and weaknesses, opportunities and threats. By analyzing the competitive environment and the goal is met. The goal is met by a thorough analysis of all factors, including competition.115 - Katedra managementuvýborn