Závěrečné práce

Ing. Jan Šedivý, CSc.

Ing. Radek Richtr, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Tato práce zkoumá potenciál digitálních person, mluvících postav kombinujících počítačovou grafiku s konverzační umělou inteligencí. Konverzační platforma Flowstorm a generátor postav, Metahuman Creator, byly použity při vývoji ukázkové aplikace, v níž uživatelé mohou konverzovat s digitálními personami o různých společenských tématech. Vyvinuté řešení, které tuto Windows aplikaci pohání, má formu adjustabilního Unreal Engine pluginu, který může pohánět širokou škálu budoucích projektů různých potřeb. Práce navíc ukazuje, jak lze multidisciplinárními přístupy udělat fázi testování zajímavější a efektivnější, přičemž ilustruje roli digitálních person v oblasti výzkumu, neboť digitální persony na sebe mohou převzít úkoly lidských výzkumníků. V rámci testování použitelnosti byla provedena pilotní psychologická studie s 51 participanty. Účelem bylo zjistit, jak sekundární komunikační kanály, jako jsou barvy, světla a zvuky, mohou ovlivnit uživatelovo vnímání digitálních person během konverzací s nimi, a jak lze tyto kanály využít. Práce dále diskutuje získanou zpětnou vazbu a nabízí vhled do vývoje a možného budoucího výzkumu.

Práce na DSpace

Ing. Jan Buriánek

Ing. David Bernhauer, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Práce představuje nejvýznamnějši moderni technologie ve sféře prostorového audia a uvádi výhody, diky kterým ambisonie začiná být standardnim formátem zvuku pro 360° video. Práce uvádi čtenáře do teoretických základů ambisonie a popisuje několik důležitých dekódovacich technik. Následně je představeno softwarové řešeni umožňujici automatické prostorové panorámováni zvuku v DAW na základě 3D pozici objektů (vůči aktivni kameře) ve scéně v Blenderu. Implementace obsahuje dva pluginy - plugin pro Blender, umožňujici přistup k současnému stavu 3D scény, a VST plugin, který využivá tyto informace o 3D scéně pro ambisonické panorámováni zvuku. Panoramováci směrové vektory jsou aktualizovaný v reálném čase pomoci meziprocesové komunikace. Umělcům a inženýrům pracujicim na projektu to pak dovoluje mit před sebou náhled animace a současně provádět změny v audiu, a obráceně - slyšet, jak změny v poloze objektů ovlivňuji zvuk. Představené řešeni je nejužitečnějši pro produkci prostorového zvuku pro 360° 3D animace, kde může výrazně snižit počet kanálů vyžadujicich ručni panoramováni. Najde ale využiti i v neanimovaných projektech, kde může sloužit k vizualizaci pohybu zdrojů zvuku, a umožni využiti dostupných v Blenderu pokročilých nástrojů pro 3D animaci.

Práce na DSpace

Ing. Jan Buriánek

Ing. Josef Kortan

Katedra softwarového inženýrství

3D rekonstrukce, zejména fotogrammetrie, je běžný způsob získávání statických 3D modelů reálného světa. Existuje celá řada softwarových řešení, která provádějí fotogrammetrii, jež zpracovává překrývající se snímky, pořízeny například multi-kamerovým systémem. Cílem této práce je vytvořit nový postup, který využívá existující fotogrammetrické softwarové řešení a multi-kamerové systémy. Tento postup začíná se synchronizovaným pořizováním snímků a končí vizualizací animovaného mračna bodů. Pro pochopení nároků a možností fotogrammetrie jsme sestavili vlastní multi-kamerový systém. Tento systém byl využit ve fotogrammetrických experimentech a jako výchozí bod našeho navrhnutého postupu. Výsledky ukazují, že animované mračno bodů je možné vytvořit i za použití levného multi-kamerového systému, jako je ten náš. Použití tohoto postupu na profesionálních multi-kamerových systémech by mohlo přinést zajímavou dynamickou vizualizaci snímané scény.

Práce na DSpace

Ing. Jakub Novák

Ing. Mgr. Ladislava Smítková Janků, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Tato práce se zabývá měřením rozměrů bižuterních kamenů na základě počítačového vidění a zpracování obrazu. Kvalita bižuterních šatonů je kontrolována pomocí velikosti kružnice opsané, kružnice vepsané, kružnice vepsané tabulce diamantu, míry vyleštěnosti a vyosení středu diamantu. V rámci vlastní realizace byly sestaveny tři snímací soustavy z monochromatické kamery, telecentrického objektivu, koaxiálního světla a specifických difuzorů na světla kruhová a pruhová. Byly implementovány čtyři algoritmy, které využívají Canny-Otsu detektor, Otsuovo prahování a watershed algoritmus segmentace. Algoritmy měří velikosti kružnic s přesností 0,0098 mm, odchylka velikostí stejných kamenů v závislosti na poloze ve snímku se pohybuje v rozmezí 0,0028 mm až 0,0040 mm.

Práce na DSpace

Ing. Jiří Kubišta

Ing. Radek Richtr, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Tato práce se zabývá problematikou animace humanoidních postav. Cílem práce je seznámit čtenáře se základními pojmy a principy, které jsou spojené s vytvářením humanoidních 3D postav a jejich animací. Je popsán proces přípravy modelů k animaci, který je prakticky předveden na modelu, přiděleného od vedoucího práce. Pro model je vytvořená ovládací kostra a pomocí metod dopředné a inverzní kinematiky je demonstrován postup vytváření kosterních animací. Výsledkem práce je upravený přidělený model, připravený k vytváření animací, sada základních animací a jednoduchá aplikace v herním engine Unity, kde lze animace demonstrovat.

Práce na DSpace

Ing. Radek Richtr, Ph.D.

Ing. Jiří Chludil

Katedra softwarového inženýrství

Rozpoznávání obrazu a jeho klasifikace jsou velmi komplexní problémy v rámci oboru strojového vidění. Tato práce se zabývá návrhem a implementací skriptu na rozpoznávání budov v urbanistických scénách za použití geolokačních a obrazových dat. Pozice uživatele je získána z metadat pořízeného snímku a pro následnou klasifikaci obrazu jsou použity lokální příznaky (SIFT). Součástí práce je i analýza lokálních příznaků a jejich vhodnosti pro dané použití. V závěru je přesnost metody otestována vzhledem k porovnání různých postupů předzpracování obrazu. Přínosem této práce je řešení na míru a rozsáhlá analýza pro projekt Věnná města českých královen. Tato práce bude tvořit základ pro navazující bakalářské práce.

Práce na DSpace

Ing. Radek Richtr, Ph.D.

Ing. Petr Pauš, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Tato práce řeší několik přírodních fenoménů, které mohou působit na budovy v běžném životě. Tyto efekty jsou převedeny do zásuvného modulu pro 3D grafický program Blender. Tento modul následně vytváří textury pro využití ve virtuální realitě. Tyto textury jsou vytvářeny z materiálu Cycles. Výsledný zásuvný modul využívá například skalární součin či několik matematických nebo grafických metod. Modul je schopný vytvářet několik efektů počasí a z nich následně vytvořit textury pro jeden celý rok. Kromě zásuvného modulu zde lze nalézt popis zadávacího skriptu, který umožňuje automatizovat vytváření textur případně nastavovat celé prostředí Blenderu pro další práci.

Práce na DSpace

Ing. Radek Richtr, Ph.D.

Ing. Jiří Chludil

Katedra softwarového inženýrství

Tato práce se zabývá vytvořením 3D modelu třetího patra Nové budovy Českého vysokého učení technického. Části tohoto modelu jsou vytvářeny procedurálně pomocí vytvořených pluginů do programu Blender. Jedná se především o učebny a kanceláře, kterých je v modelu více a jsou si navzájem velmi podobné. Pluginy je možné parametricky nastavovat tak, aby výsledná místnost co nejlépe odpovídala realitě. Zbylé prostory jsou vytvořeny ručně a následně spojeny s vygenerovanými místnostmi.

Práce na DSpace

Ing. Petr Pulc

Ing. Radomír Polách

Katedra softwarového inženýrství

Bakalářská práce se zabývá zpracováním záznamu prezentací. Výsledný program analyzuje kontinuální záznam obrazovky s jednotlivými slidy prezentace, který byl pořízen například pomocí programů třetích stran pro záznam obrazovky nebo nahráním signálu obrazovky do externího rekordéru. Výstupem programu je prezentace převedená do formátu statických snímků s jednotlivými slidy prezentace spolu s časovými značkami, kdy došlo ke změně slidu. Součástí je i podpora rozpoznávání videa nebo animace v prezentaci, které ukládá jako samostatné video soubory. Program je psán v jazyce C++ s podporou knihovny OpenCV, která umožňuje základní manipulaci s videi a obrazy.

Práce na DSpace

Ing. Radek Richtr, Ph.D.

PhDr. Ing. Tomáš Evan, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Tato práce se zabývá simulací samoorganizujícího modelu starověké vesnice a její vizualizací. Vesnice je zasazena do náhodně generovaného dynamického prostředí. Vesničané se rozhodují pro dostupné akce na základě znalosti jejich důsledků pro jednotlivce i celou vesnici. Prototyp hry umožňuje hráči usměrňování akcí vesničanů, které není vyžadováno pro průběh simulace.

Práce na DSpace

doc. Ing. Tomáš Pajdla, Ph.D.

Ing. Petr Pauš, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Tato práce se zabývá vytvořením systému pro 3D rekonstrukci objektu v rozšířené realitě. Cílem práce je vytvořit aplikaci na Microsoft HoloLens pro automatické pořízení fotografií a vizualizaci rekonstrukce modelu a server, který po síti komunikuje s HoloLens a zprostředkuje rekonstrukci. Pro vývoj aplikace byl zvolen herní engine Unity, který podporuje vývoj na virtualní a rozšířenou realitu. Pro server je použit Python framework Flask. 3D rekonstrukce z fotografií je provedena pomocí programu COLMAP. Výsledný systém je prospěšný pro uživatele Microsoft HoloLens zajímající se o tvorbu 3D modelů z reálného světa.

Práce na DSpace

Ing. Jiří Chludil

Ing. Petr Pauš, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

V analytické části práce zpočátku popisuje zařízení HTC Vive a HTC Vive Pro, v této kapitole popisuje některé praktiky a časté problémy s virtuální realitou. Následně je popis některých technik manipulace a vizualizace 3D objektů v počítačové grafice se zaměřením na virtuální realitu. V další části jsou důsledně popsány funkční a nefunkční požadavky na projekt, které vzešli ze zadání práce a z rozhovoru s historičkou na Univerzitě v Hradci Králové. V praktické části je návrh, který je vytvořen na základě požadavků. Zpočátku je zde stručně popsán rozsáhlý systém projektu Věnná města českých královen a poté vytvořený doménový model. U implementace je popsáno fungování a ovládání prototypu a na konci je kapitola zabývající se problematikou testování a průběžné integrace.

Práce na DSpace

Ing. Radek Richtr, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Práce se zabývá možnostmi vizualizace vícerozměrných dat. Cílem práce je vybrat a implementovat vhodné vizualizační metody. V práci jsou dále rozebrány výpočetní metody numerické integrace, interpolace a konstrukce geometrie, které se pojí s vizualizačními metodami. Vybrané metody a algoritmy jsou implementovány ve formě prototypu, jehož design se zaměřuje na fyzikální přesnost zobrazení, srozumitelnost, možnosti aproximace hodnot, výkon, ale i portabilitu. Prototyp je implementován pomocí webových technologií (JavaScript a WebGL), výpočetní část je implementována v jazyce Python. Prototyp umožňuje zobrazení na LCD stěně v prostředí SAGE2 a na 3D monitoru. Součástí prototypu je implementace Python balíčku umožňující rychlou integraci a interpolaci. Implementovaný prototyp byl uživatelsky otestován. Testování obsahuje také porovnání rychlosti implementovaných matematických metod s implementací totožných metod v balíčku SciPy.

Práce na DSpace

Ing. Jiří Chludil

Katedra softwarového inženýrství

Cílem této bakalářské práce bylo navrhnout a naprogramovat hru ve virtuální realitě na výuku angličtiny. Aplikace byla implementována v herním enginu Unity. Grafické prostředí programu bylo vytvořeno pomocí softwarů Blender, AssetForge a Mixamo. Pro práci s virtuální realitou byl použit balíček VRTK 4.0. Hra podporuje herní headsety Microsoft Mixed Reality, HTC Vive a Oculus Rift. Aplikace se skládá z tří typů scén a obsahuje dva druhy výukových lekcí. Díky napojení na oxfordský výkladový slovník a webovou službu Google Cloud Text-to-Speach poskytuje hra vysokou kvalitu výuky i mluveného slova.

Práce na DSpace

Ing. Josef Pavlíček, Ph.D.

Ing. Petr Pauš, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Tato práce se zabývá návrhem a tvorbou softwarové knihovny pro detekci objektů v obraze použitím neuronových sítí. V první části jsme seznámeni s cílem práce a detailní specifikací požadavků. Druhá část se věnuje teorii počítačového vidění, neuronových sítí a TensorFlow. Následně je na základě získaných teoretických znalostí a specifikace požadavků vypracována analýza možného řešení. Dle analýzy jsou navržena a implementována dvě řešení. První implementace se zaměřuje na detekci objektů, druhá na rozpoznávání a klasifikaci obrazu. V poslední části práce je vybráno efektivnější řešení, které je řádně ověřeno a otestováno. Výsledkem je softwarová knihovna, která umožňuje automaticky rozpoznávat počet vajec v daném videu. Celý program je implementován v jazyce Java a je možné ho integrovat do projektu BirdObserver.

Práce na DSpace

Ing. Jan Buriánek

Ing. Jiří Chludil

Katedra softwarového inženýrství

Tato bakalářská práce se zaměřuje na lokální kooperativní hry a jejich použitelnost v různých imersivních prostředích, jako jsou kina, planetária či CAVE systémy. Důraz je kladen na využití mobilních zařízení a verbální mezilidský kontakt, který tyto typy her vyžadují. Praktická část této práce zahrnuje analýzu, návrh a popis následné implementace prototypu distribuovaného rozhraní pro týmovou kooperativní hru. Prototyp implementovaný pomocí herního enginu Unity3D je vytvořen pro specifickou promítací plochu a je koncipován pro ovládání přes webový prohlížeč na mobilních zařízení.

Práce na DSpace

Ing. Radek Richtr, Ph.D.

Ing. Jiří Chludil

Katedra softwarového inženýrství

Tato práce si klade za cíl prozkoumat možnosti vizualizace procedurálně generovaného terénu na velkoplošných zobrazovacích zařízeních a zaměřuje se při tom na různorodost terénu. Analyzuje různá velkoplošná zařízení, způsoby generování terénu a poté popisuje návrh a implementaci prototypu vizualizace terénu generovaného pomocí Perlinova šumu pro velkoplošná zařízení běžící pod systémem SAGE2. Terén je rozdělen do desíti různých biomů a uživateli je umožněna pohyb kamery nad tímto terénem.

Práce na DSpace

Ing. Jan Buriánek

Ing. Jiří Chludil

Katedra softwarového inženýrství

Cílem práce je popsat problematiku snímání pohybu lidského obličeje, zaměřit se na využití prostředků snímání a zpracování dat a najít příklady reálných projektů využívající technologii pro snímání obličeje. Praktická část se zaměřuje na celý řetězec produkčního postupu od napsání scénáře, přes instalaci a kalibraci systému snímání pohybu až po samotnou aplikaci dat na 3D model a výsledný render. Pro dosažení lepší kvality výsledné animace byla přizvána profesionální herečka Kamila Janovičová a byl snímán pohyb její mimiky. Pro snímání pohybu byla použita technologie Vicon Cara a software CaraLive. Výsledná data byla zpracována v softwaru CaraPost od společnosti Vicon. Pomocí HDR snímače se následně vytvořil sken hlavy herečky, který se pak použil jako reference pro vytváření 3D modelu v blenderu. Na hotovou 3D hlavu herečky byla aplikována nasnímaná data, provedeno čistění a oprava chyb v animaci, a nakonec byla vytvořena krátká CG animace.

Práce na DSpace

Ing. Jiří Chludil

Ing. Petr Pauš, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Tato bakalářská práce je součástí týmového projektu Virtuální historický průvodce. Cílem práce je návrh modulu aplikace pro virtuální realitu. Tento modul zobrazí městskou scénu rozmístěním 3D modelů budov. Jednotlivé modely jsou ukládány v databázi a práce řeší jejich efektivní zobrazování za různých podmínek. Aplikace dokáže zohlednit uživatelské vstupy a podle potřeby zobrazí modely v různých atmosférických podmínkách, například v noci, ráno, ve sněhu či za deště. Díky své interaktivitě může aplikace sloužit nejen jako výukový materiál vzdělávání v oblasti historie, ale může být přínosná i pro obory památkářství či tvorby her pro technologie VR.

Práce na DSpace

Ing. Jiří Chludil

Ing. Radek Richtr, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Tato práce je zaměřená na optimalizaci vizualizace rozsáhlých urbanistických scén a obsahuje přehled několika metod, které postupně rozebírám a porovnávám podle zvolených kritérií. Zaměřuji se především na metody úrovně detailu modelu a viditelnost ve scéně. Na základě podrobné analýzy zkoumaných algoritmů jsem implementovala mnou vybrané metody a prototyp zobrazila pomocí herního jádra Unreal Engine. U navrženého prototypu jsem zaznamenala hlavní vizualizační parametry a vyhodnotila účinnost jednotlivých technik.

Práce na DSpace

Ing. Josef Pavlíček, Ph.D.

Ing. Petr Pauš, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Práce se zaměřuje na rozpoznávání objektů v obraze, konkrétně ptačích mláďat. První část popisuje potřebné metody počítačového vidění ke předzpracování obrazu, jeho segmentaci a rozpoznávání objektů na základě jejich tvarových vlastností. Druhá část tyto a další metody aplikuje na problematiku nalezení počtu ptačích mláďat v obrazovém záznamu ptačích budek a popisuje jejich úspěšnost. Celý program je implementován v jazyce Java bez dalších externích knihoven.

Práce na DSpace

Ing. Jiří Chludil

Ing. Petr Pauš, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Tato práce se zabývá zefektivněním procesu seznámení uživatelů s virtuální realitou v prostředí nově vzniklých heren virtuální reality. Za cíl si klade předat informace, které sděluje obsluha zákazníkům, rychlou a zároveň plnohodnotnou formou prostřednictvím aplikace spuštěné přímo ve virtuální realitě. Jelikož se tématicky práce týká relativně nového trendu -- virtuální reality, pracuje s moderní, atraktivní a v současnosti nepříliš běžnou hardwarovou i so warovou výbavou. Výsledkem práce je analýza, návrh aplikace a její realizace, společně s testováním v reálném prostředí herny virtuální reality.

Práce na DSpace

Ing. Jiří Chludil

Ing. Radek Richtr, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Aplikace Dráček představuje výukový program zaměřený na děti základních škol s poruchami učení. Tato práce se zabývá myšlenkou animovaných průvodců, rozborem jejich hlavních rysů a zkoumáním jejich úspěšnosti za účelem návrhu postavičky vlastní pro použití v nové mobilní verzi této aplikace. Práce uvažuje možnosti ovládání takovýchto pomocníků a problém volby vhodné reakce na příchozí podměty. Získané informace jsou nakonec použity k návrhu a implementaci aplikace sloužící jako simulátor a grafický konfigurátor chování této postavy.

Práce na DSpace

Ing. Radek Richtr, Ph.D.

Ing. Jiří Chludil

Katedra softwarového inženýrství

Práce se zabývá vytvořením a vizualizací samoorganizujícího se modelu města (Babylonu), s možností využití ve strategické hře, tematicky zasazené do období stavby Babylonské věže. Vytvořený model je optimalizován pomocí evolučního algoritmu. Na základě uživatelem definovaných, nebo náhodných vstupních podmínek (terén města, ekonomické podmínky, počasí), probíhá proces vývoje města, jež je možné ovlivňovat. Vývoj města je řízen samoučícím se modelem reagujícím na zásahy uživatele. Výsledkem je vizualizace celého učícího procesu a zásahů uživatele vhodnou formou, vzhledem k záměru vytvoření strategické hry. Model je vytvořen v prostředí herního enginu Unity 5.

Práce na DSpace

Ing. Jiří Chludil

Ing. Radek Richtr, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Deferred renderer se v posledních letech stal velmi populární technikou používanou v mnoha počítačových hrách a herních nebo grafických enginech. Cílem této práce je experimentálně ověřit použitelnost této techniky v budoucnosti s nástupem obrazovek s velkými rozlišeními (4k nebo 8k) a obecně, pro které scény a nastavení je vhodná.

Práce na DSpace

Ing. Jan Buriánek

Ing. Jiří Chludil

Katedra softwarového inženýrství

Práce se zabývá hemisférickými projekčnímy systémy a postupem tvorby stereoskopického obsahu pro hemisférické dómy. Po analýze projekčních systémů v České republice jsou popsány varianty dómového fomátu spolu s nástroji, ve kterých je možné obsah vytvářet a upravovat. Pomocí popsaných nástrojů a pomocí raytraceru implementovaném v C++ jsou vytvořeny a otestovány zkušební stereoskopické videosekvence. Výstupem práce je krátký stereoskopický film v dómovém formátu demonstrující funkčnost popsaných postupů. Film byl testován v reálném prostředí dómové stereoskopické projekce.

Práce na DSpace

Ing. Jiří Chludil

Ing. Jan Buriánek

Katedra softwarového inženýrství

Ing. Jan Buriánek

Ing. Zdeněk Konfršt, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Ing. Jan Buriánek

Ing. Jiří Chludil

Katedra softwarového inženýrství

Ing. Jiří Chludil

Katedra softwarového inženýrství

Tato diplomová práce je zaměřena na návrh zábavné aplikace uzpůsobené předškolním dětem s narušenou komunikační schopností. Cílem aplikace je zlepšit kognitivní a učební dovednosti dětí a podpořit jejich rozvoj řeči. V průběhu této diplomové práce se moje zaměření zúžilo především na předškolní děti s vývojovou dysfázií. Práce zkoumá možná omezení z pohledu softwarového vývoje, analyzuje a navrhuje potřebné softwarové řešení: konečnou aplikaci - hru, včetně seznamu specifických nápadů (většinou UX/UI), které pomáhají přizpůsobit hru tak, aby lépe vyhovovala dětem s vývojovou dysfázií. Výsledkem je funkční prototyp hry a uživatelské testování prototypu předškolními dětmi s vývojovou dysfázií i bez vývojové dysfázie a učitelkami z mateřské školy

Práce na DSpace

Dr. Ing. Sven Ubik

Ing. Radek Richtr, Ph.D.

Katedra softwarového inženýrství

Digitalizace předmětů kulturního dědictví dlouhodobě probíhá formou fotografií a 2D skenů a slouží k archivaci a jako informační zdroj. Cílem této práce je analyzovat současné možnosti digitalizace sbírkových předmětů formou 3D modelů. Dále analyzovat, navrhnout a implementovat řešení, umožňující modely sbír\-ko\-vých předmětů zobrazovat interaktivním způsobem we webovém prostředí na různých platformách, jako jsou kiosky na expozicích muzeí, webové prezentace sbír\-ko\-vých institucí a nebo na osobních počítačích a mobilních zařízeních široké veřejnosti.

Práce na DSpace