Bachelor's Thesis

Analysis of a Person’s Origin Based on Facial Data

Final Thesis 15.74 MB Appendix 178 B

Author of thesis: Bc. Tomáš Foltyn

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Tomáš Goldmann, Ph.D.

Reviewer: Ing. Lukáš Semerád, Ph.D.

Abstract:

This thesis studies ancestral and geographic-origin analysis from face images as a representation-learning problem under synthetic supervision. The proposed pipeline combines a synthetically generated benchmark, fused ArcFace, DINOv2, and landmark features, and an ancestry-aligned embedding learned with Soft Prototype Matching. The results show that the final SPMv2 model improves ancestry retrieval over raw and fused baselines, forms a regionally structured representation space, and transfers this structure in a bounded way to a small real-image benchmark.

Keywords:

Facial Phenotyping, Cranio-facial morphology, Ancestral Origin Analysis, Machine Learning, Representation Learning

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A.

Topics for thesis defence

  1. Bylo by možné říct, které obličejové rysy ovlivňují vynesení bodů do grafu 5.3 na osy?
  2. Jakým způsobem lze validovat správnost odhadu geografického původu, pokud neexistuje jednoznačný ground truth?
  3. Nejsou si snímky generované jedním stejným nástrojem, i přes vloženou "náhodnost", podobné? Jak zaručíte, že pouze neověřujete svou vlastní vytvořenou databází snímků?

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Information Technology (BIT)

Composition of Committee

doc. Ing. František Zbořil, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Vojtěch Mrázek, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Petr Veigend, Ph.D. (člen)
Ing. David Bařina, Ph.D. (člen)
Ing. Miloš Musil, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Tomáš Goldmann, Ph.D.

Hodnocení studenta rozděluji do dvou rovin, kterými jsou přístup k implementační části a zpracování technické zprávy. Způsob řešení, kdy se student snažil z fotografií obličeje extrahovat charakteristické rysy vypovídající o původu osoby, považuji za zdařilý a na studenta bakalářského studia velmi dobře provedený. Technickou zprávu naproti tomu nemohu plně posoudit, neboť jsem jako vedoucí neměl prostor provést její korektury a připomínkování. Na základě výše uvedeného hodnotím studenta stupněm velmi dobře (B).

Evaluation criteria Verbal classification
Information about assignment

Zadání práce hodnotím jako obtížnější, jelikož se jedná o zadání vědeckého charakteru. Student měl za úkol zjistit, jakým způsobem lze z fotografie obličeje určit původ osoby. Na práci pracoval systematicky — od kvalitního provedení rešerše přes návrh vlastního řešení až po evaluaci nad reálnými daty. Výsledky práce jsou bezesporu zajímavé a lze očekávat, že na ně budou navazovat další práce, případně mohou posloužit jako základ pro hlubší výzkum v této oblasti.

Work with literature

Student si studijní materiály a literaturu opatřil svépomocí. Jejich výběr považuji za adekvátní vzhledem k zaměření a obtížnosti práce.

Activity during solution, consultations, communication

Student pracoval především samostatně, přičemž klíčové prvky práce se mnou průběžně konzultoval. Na konzultace chodil připravený, veškeré jeho dotazy byly relevantní a věcné, což svědčí o tom, že se v řešené problematice dobře orientoval.

Activity during completion

Technická zpráva bakalářské práce byla dokončována na poslední chvíli, a s jejím obsahem jsem se proto již nemohl blíže seznámit ani poskytnout zpětnou vazbu k jejímu zpracování. Tato skutečnost představuje hlavní výtku v hodnocení vedoucího.

Publication activity, awards

Publikační činnost ani další ocenění mi nejsou známy.

Points proposed by supervisor: 85

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Lukáš Semerád, Ph.D.

Práce je vědeckého charakteru. Bylo potřeba nastudovat literaturu z několika separátních výzkumných směrů. Student byl navíc nucen přidat do svojí práce poměrně zásadní část o generování syntetických obličejů, což by samo o sobě stačilo na téma bakalářské práce.
Teorii má student zpracovanou velmi kvalitně, drobné nedostatky vidím v testování, které by mohlo být důkladnější. Přesto navrhuji hodnocení stupněm výborně (A).

Evaluation criteria Verbal classification Points
The difficulty of the assignment

Evaluation level: very difficult assignment

Zadání je výzkumného typu. Na bakalářskou práci vyžaduje poměrně hodně samostatného studia obličejových typů, tvorby syntetických snímků, průzkum klasifikačních modelů i jejich aplikaci.

Presentation level of the technical report

Jednotlivé kapitoly práce na sebe logicky navazují. Celá práce je psána velmi kvalitně. Čtenář se ale může trochu ztrácet v množství podrobně rozepsaných témat, které již dále při implementaci nejsou využívany.

92
Formal preparation of a technical report

Bakalářská práce je psána v angličtině a byla před dokončením zkontrolována jazykovými modely umělé inteligence. V česky psaném rozšířeném abstraktu se objevují gramatické, stylistické a typografické chyby a hůře pochopitelné anglicismy.

85
Realisation output

Realizační výstup je funkční, v práci je větší důraz kladen na interpretaci výsledků. Aplikace dokáže zařadit reálný snímek obličeje přegenerovaný pomocí AI do předdefinovaného formátu do rasové skupiny. Dokumentace ke zdrojovému kódu je v základní vygenerované podobě. Experimenty byly prováděny pouze na vygenerované množině vzorků. Samotné testování probíhá pouze na několika málo vzorcích.

92
Usability of results

Výsledná práce je zcela jistě využitelná pro další výzkum a po drobných úpravách a zautomatizování i v praxi.

The extent to which the requirements of the assignment have been met

Evaluation level: assignment fulfilled, and the work contains significant extensions

Jelikož student v průběhu zpracování tématu zjistil, že databáze existujících sad fotografií pro výzkumný účel nepostačují, vytvořil modul, který pomocí AI generuje snímky osob dle zadané rasy.

Extent of the technical report

Evaluation level: is within the usual extent

Work with literature

V práci zmíněné literární zdroje jsou kvalitní, uvedeny v souladu s citačními zvyklostmi a ve většině případů i správně odkazovány v textu. U některých snímků nebo zmínek o databázích je však pouze uveden název databáze bez odkazu.

90
Topics for thesis defence:
  1. Jakým způsobem lze validovat správnost odhadu geografického původu, pokud neexistuje jednoznačný ground truth?
  2. Bylo by možné říct, které obličejové rysy ovlivňují vynesení bodů do grafu 5.3 na osy?
  3. Nejsou si snímky generované jedním stejným nástrojem, i přes vloženou "náhodnost", podobné? Jak zaručíte, že pouze neověřujete svou vlastní vytvořenou databází snímků?
Points proposed by reviewer: 91

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová