Camera calibration by evolutionary algorithms

Práce se zabývá vývojem a zhodnocením programu pro výpočet vnitrních a vnějších parametrů kamery, pomocí evolučních algoritmů resp. pomocí algoritmu diferenciální evoluce. Zároveň popisuje možnost využití grafické karty pro paralelní výpočet.This paper describes the possibility of using evolutionary algorithms (specifically the differential evolution) to figure out interior and exterior parameters of camera. It is an easy and an effective way to solve this problem. Also describe possibility of using graphics processor unit to parallel computing.

Localization Algorithm Simulation for Medical Robot

Tato diplomová práce se věnuje metodám lokalizace mobilních nemocničních robotů pomocí zarovnání laserových snímků, simultánní lokalizaci a mapování (SLAM). V úvodu práce jsou představeny a rozděleny již existující metody pro zarovnání snímků. Cílem této diplomové práce je návrh nové metody pro lokalizaci nemocničního robota, za použití evolučního algoritmu, ve spojení se vzájemnou korelací. Jako evoluční algoritmus byla zvolena diferenciální evoluce. Základem metody je využití vytváření nových populací a vyvíjení nových generací diferenciální evoluce pro zarovnání snímků. Vhodnost mutačního kandidáta z dané populace je posouzená pomocí vzájemné korelace, určením korelačního koeficientu pro třídimenzionální korelaci. V další části práce jsou provedena experimentální měření a porovnání s existujícím algoritmem. Experimenty mají za úkol ukázat robustnost metody a výpočetní náročnost.This diploma thesis concerns itself with localization methods of mobile medical robots using laser snapshot, simultaneous localization and mapping (SLAM). At the beginning of this paper various existing methods for snapshot alignment are introduced and categorized. The goal of this diploma thesis is to propose a new method for medical robot localization using evolution algorithm in connection with cross-correlation. Differential evolution was selected as an evolution algorithm. This method is based on creation of new populations and evolution of new generations of differential evolution for the purpose of snapshot alignment. Plausibility of the mutation candidate from a given population is evaluated using cross-corelation, correlation coefficient for three-dimensional correlation. Subsequently, a number of experimental measurement is conducted to show method robustness and computational complexity compared to an existing (benchmark) algorithm.450 - Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvívelmi dobř

A Platform Independent Distributed DE Algorithm

Import 22/07/2015Tato práce pojednává o evolučním algoritmu diferenciální evoluce. Je zde vysvětlen základní koncept evolučních algoritmů, po němž následuje podrobný popis a vysvětlení principu činnosti diferenciální evoluce. Dále je v této práci uvedeno několik modifikací tohoto algoritmu, přičemž důraz je kladen na popsání způsobů, jakými lze vytvořit distribuovaný algoritmus diferenciální evoluce. Poté následuje stručné představení neuronových sítí, které byly použity během provádění experimentů. Součástí práce je také popis implementace, popis provedených experimentů a dále prezentace dosažených výsledků.Thesis deals with evolutionary algorithm called differential evolution. A basic concept of evolutionary algorithms is explained here, after that there is followed detailed description and explanation of the differential evolution principles.Then there are mentioned several modifications of the algorithm, with the stress in description of the way how to create differential evolution distributed algorithm. Afterwards it is introduced the neural networks, that were used during performing experiments. Thesis also contains description of implementation, performed experiments and demonstration of achieved results.460 - Katedra informatikyvýborn

The GPU Accelerated Optimisation of the Water Management Systems

Tato práce se zabývá optimalizací řízení zásobní funkce vodohospodářských soustav. Vycházíme z dizertační práce Ing. Pavla Menšíka Ph.D., Automatizace řešení zásobní funkce vodohospodářské soustavy. Jako optimalizační metoda byla zvolena diferenciální evoluce. Daná metoda bude implmentována sekvečne a poté paralelizována nejdříve na procesoru a poté na GPUSubject of this thesis is optimalization of storage function of water management system. The work is based on dissertation thesis of Ing. Pavel Menšík Ph.D. Automatization of   storage function of water management system. As optimalization method was chosen diferential evolution. Sequential version of the method will be implemented as a first step, followed by CPU accelerated and   GPU accelerated versions.

Evolutionary algorithms

První část práce je teoretická a zabývá se optimalizací a evolučními algoritmy, které jsou používány k řešení složitých optimalizačních problémů. Konkrétně jsou popsány algoritmy diferenciální evoluce, genetický algoritmus, simulované žíhání a deterministický neevoluční algoritmus zakázané prohledávání. Dále je diskutována problematika testování optimalizačních algoritmů pomocí tzv. galerii testovacích funkcí a testování pomocí srovnání výsledků algoritmů při řešení problému obchodního cestujícího. Ve druhé části práce jsou všechny uvedené algoritmy testovány na 11 testovacích funkcích a na třech modelech rozmístění měst v problému obchodního cestujícího. Nejprve jsou algoritmy srovnávány s možností neomezeného přístupu k účelové funkci a dále s omezenou možností přístupu k účelové funkci. Veškerá data jsou statisticky a graficky zpracována. Jednotlivé algoritmy jsou seřazeny dle úspěšnosti.The first part of this work deals with the optimization and evolutionary algorithms which are used as a tool to solve complex optimization problems. The discussed algorithms are Differential Evolution, Genetic Algorithm, Simulated Annealing and deterministic non-evolutionary algorithm Taboo Search.. Consequently the discussion is held on the issue of testing the optimization algorithms through the use of the test function gallery and comparison solution all algorithms on Travelling salesman problem. In the second part of this work all above mentioned optimization algorithms are tested on 11 test functions and on three models of placement cities in Travelling salesman problem. Firstly, the experiments are carried out with unlimited number of accesses to the fitness function and secondly with limited number of accesses to the fitness function. All the data are processed statistically and graphically.

Parametrizace ekvalizace elektronegativity metodou diferenciální evoluce

Abstrakt formou posteru popisuje řešení parametrizace pro metodu ekvalizace elektronegativity pomocí metody diferenciální evoluce. Pomocí ní jsme dosáhli výrazně přesnějších výsledků i na heterogenních tréninkových sadách než se současným přístupem pomocí metody nejmenších čtverců.Abstrakt formou posteru popisuje řešení parametrizace pro metodu ekvalizace elektronegativity pomocí metody diferenciální evoluce. Pomocí ní jsme dosáhli výrazně přesnějších výsledků i na heterogenních tréninkových sadách než se současným přístupem pomocí metody nejmenších čtverců.Abstract presented as a poster describes parametrization of Electronegativity equalization method through differential evolution. We achieved more accurate results even for heterogeneous training sets than with common least squares method

Optimalization of Parameters of Asynchronous Motor

Disertační práce je rozdělena na dvě hlavní části. První část práce je zaměřena na optimalizaci parametrů náhradního obvodu asynchronního motoru pro výpočet charakteristik v ustáleném stavu:- - optimalizace náhradního obvodu pro stroj s normálním typem drážek - optimalizace náhradního obvodu pro stroj s hlubokými drážkami - simulace vybraných charakteristik a porovnání s naměřenými hodnotami Druhá část se zabývá optimalizaci parametrů pro výpočet dynamických charakteristik asynchronního motoru:- - simulace vybraných charakteristik a porovnání s naměřenými hodnotami.The doctoral thesis is divided into two main parts.The first part deals with optimalization of the equivalent circuit parameters of induction motor for calculation steady state characteristics:- - of the equivalent circuit parameters of induction motor with normal slots. - of the equivalent circuit parameters of induction motor with deep slots. -simulation of selected chracteristics and comparison with measured values. The second part of this work deals with optimalization of the equivalent circuit parameters of induction motor for calculation of dynamic characteristics of induction motor –simulation of selected chracteristics and comparison with measured values. The optimalization is based on mutual comparison of measured and calculated torque-speed and current-speed characteristics.

Evolutionary Algorithms Using Artificial Immune System

Import 22/07/2015Dnes jsou umělé imunitní systémy známy jako jedno z počítačových vědeckých odvětví, které se nechalo inspirovat biologickým imunitním systémem. Tato diplomová práce se nechala inspirovat řešením vědců X. He a L. Han \cite{23}], kteří se zabývali tématem využití umělého imunitního systému v diferenciální evoluci. Cílem této práce je provést implementaci práce zmiňovaných autorů a rozšířit funkcionalitu o pozitivní selekci a další druhy diferenciální evoluce. Následně je provedena sada experimentů pomocí testovacích problémů a jejich následné vyhodnocení.Nowadays artificial immune systems are known as one of the branches of computer science industry, inspired by biological immune system. This thesis was inspired by solution of sientists X. He and L. Han [23] who dealt with the theme of using artificial immune system in differential evolution. The aim is to implement the work of mentioned authors and extend the functionality of positive selection and other types of differential evolution. Subsequently, a set of experiments is executed using testing problems followed by their evaluation.460 - Katedra informatikyvelmi dobř

Neural Networks and Genetic Algorithm

Tato práce se zabývá evolučními a genetickými algoritmy a jejich možnou spoluprací při tvorbě a učení neuronových sítí. V teoretické části jsou popsány genetické algoritmy a neuronové sítě. Také jsou popsány možnosti jejich kombinace a je proveden přehled existujících algoritmů. V praktické části je popsána implementace algoritmu NEAT. Dále jsou s algoritmem NEAT provedeny experimenty a na základě jejich výsledků je navrhnuta kombinace algoritmu s diferenciální evolucí. Výsledky kombinace algoritmů jsou zhodnoceny. V závěru je algoritmus NEAT porovnán s klasickými učícími metodami backpropagation (pro dopředné neuronové sítě) a backpropagation through time (pro rekurentní neuronové sítě) a to z hledika rychlosti učení, kvality odezvy sítě i jejich závislosti na velikosti sítě.This thesis deals with evolutionary and genetic algorithms and the possible ways of combining them. The theoretical part of the thesis describes genetic algorithms and neural networks. In addition, the possible combinations and existing algorithms are presented. The practical part of this thesis describes the implementation of the algorithm NEAT and the experiments performed. A combination with differential evolution is proposed and tested. Lastly, NEAT is compared to the algorithms backpropagation (for feed-forward neural networks) and backpropagation through time (for recurrent neural networks), which are used for learning neural networks. Comparison is aimed at learning speed, network response quality and their dependence on network size.

Pupil Analysis in Images

Cílem práce bylo seznámit se s metodami pro detekci zornic v obrazech a následně s pomocí volně dostupných knihoven naimplementovat detektor zornic. V této práci je navrženo několik způsobů řešení a při implementaci byly použity knihovny OpenCV a dlib. Základem řešení je kombinace evolučních algoritmů s metodami pro detekci zornic. Představené metody používají různé způsoby detekce, některé jsou založené na základních algoritmech z oblasti analýzy obrazu, kterým je například detekce hran, v jiných řešeních jsou použity metody strojového učení. Přesnost a rychlost navrhovaných způsobů řešení při použití různých parametrů pro nastavení algoritmů je ověřena na renomovaných datasetech.The aim of this thesis was to get familiar with pupils detection methods and then implement a pupil detector with usage of available libraries. There are several solutions proposed in this thesis and libraries used in the implementation are OpenCV and dlib library. A combination of evolutionary algorithms with pupils detection methods is used in the solution. Presented methods use different kinds of detection, some of them are based on image analysis primary algorithms such as edge detection, the other solutions use machine learning methods. Precision and speed of the proposed solutions with usage of different algorithms parameters settings is verified on renowned data sets.460 - Katedra informatikyvýborn