Master's Thesis

Chromatic pupillography

Final Thesis 3.02 MB Appendix 28.23 kB

Author of thesis: Bc. Erik Zachar

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: doc. Ing. Radim Kolář, Ph.D.

Reviewer: Ing. Martin Mézl, Ph.D.

Abstract:

The master's thesis is focuses on the analysis and evaluation of the use of chromatic pupillography as an innovative diagnostic method in ophthalmology and neurological sciences.
           The work focuses on the theoretical foundations of this method, including the physiological mechanisms that influence pupillary reactions to light of different colors.
The practical part of this thesis is dedicated to verifying the functionality and reliability of the pupillometer by measuring the pupillary responses. The obtained data are processed using advanced segmentation methods and their results provide an answer to the question of the usability of the pupillograph in clinical practice.

Keywords:

Pupil, chromatic pupillography, photoreceptor, ophthalmology, eye, glaucoma, neurological diseases

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaDznamka

Grading

D

Process of defence

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Ing. Chmelík se zeptal z jakého důvodu se použil průměr pro baseline. Jak byly určeny použité hodnoty osvětlení? Jak byla provedena prvotní detekce zornice? Jak tomu bylo během měření? Student obhájil diplomovou práci s výhradami a odpověděl na otázky členů komise a oponenta.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Biomedical Engineering and Bioinformatics (MPC-BTB)

Composition of Committee

doc. Mgr. Martina Lengerová, Ph.D. (předseda)
doc. Mgr. Ing. Karel Sedlář, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Helena Vítková, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Chmelík, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Smital, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Radim Kolář, Ph.D.

Student Erik Zachar se v diplomové práci zabýval principem a podstatou chromatické pupilografie. Prostudoval principy a metody používané v této oblasti, které v práci popsal. Navrhnul metodu segmentace, naměřil data, která zpracoval a výsledky v práci popsal. Navržená metoda segmentace poskytuje průměrné výsledky. Diplomant mohl více analyzovat případy, kdy detekce selhává a pokusit se je napravit. Není proto jasné, jak navržená metodika pro extrakci křivek ovlivňuje získané výsledky. V případě prezentace výsledků v kapitole 7.3 ji mohl rozdělit na podkapitoly, kde by popsal, co je cílem dané analýzy. Takto působí tato kapitola poměrně chaoticky a nekoncepčně. I když cílem práce bylo především ověřit funkci měřícího systému a navrhnout metodiku zpracování, tak mohlo být změřeno více subjektů. Také diplomant mohl i tak porovnat, jak se získané křivky mezi subjekty liší.
Student během semestru konzultoval poměrně zřídka a velkou část textu práce zpracoval až těsně před odevzdáním. Finální text tak nebyl vedoucím práce kontrolován. Celkově hodnotím práci a přístup studenta stupněm C/70b. Points proposed by supervisor: 70

Grade proposed by supervisor: C

Reviewer’s report
Ing. Martin Mézl, Ph.D.

Předložená práce pojednává o chromatické pupilografii. Práce je logicky členěna do devíti kapitol na 49 stranách.
V rámci teoretického úvodu jsou popsány základy lidského zraku a představení pupilografie samotné. I přes drobné překlepy je tato část napsána dobře a poskytuje dobrý základ pro další práci. V další teoretické kapitole jsou popsány možnosti segmentace zornice. Zde bych očekával hlubší vhled do problematiky, aktuálně je popsáno šest metod z pěti literárních zdrojů. Kapitola pět je z mého pohledu v práci obsažena na nevhodném místě, lepší by bylo zařadit ji do diskuze pro srovnání s výsledky autora práce.
V rámci praktické části práce je představen navržený experiment měření. Z práce není zřejmé, zda byl experiment schválen etickou komisí pro biomedicínský výzkum a ani to, zda dotazník byl s někým konzultován. Měření samotné probíhalo na prototypu pupilografu, který je vyvíjen na UBMI. Vlastní analýza obrazových dat je poměrně jednoduchá. Samotná detekce zornice pomocí kruhové Houghovy transformace je v pořádku. Problém vidím v následném zpracování, kde není úplně vhodně použita interpolace chybějících úseků signálu díky mrkání. Spolu s následnou filtrací a průměrováním přes 5 epoch signálu vznikají artefakty, které nejsou dostatečně vysvětleny. Zároveň v práci postrádám diskuzi nejdůležitějšího parametru, na kterém je vyhodnocení založeno, „baseline“. Autor uvádí, že hodnota byla získána jako průměr z počáteční půl sekundy v každém bloku, ale není diskutována variabilita této hodnoty napříč daným subjektem. U obrázku 7-10 je hodnota baseline ovlivněna také použitou interpolací a filtrací. Veličiny popsané v podkapitole 7.2 postrádají reference, ačkoli jde o převzaté metriky. U parametru maximální rychlost konstrikce a dilatace (rovnice 7.2) je vzorec uvedený ve spojitém tvaru, ačkoli autor pracuje s diskrétním časem. Závěry stanovené studentem jsou v kontextu výsledků v pořádku, ale otázkou zůstává věrohodnost a robustnost navrženého řešení. U některých signálů v přílohách je patrné, že u některých subjektů byly průměrovány epochy, které byly velmi rozdílné.
Práce zadání splňuje, nicméně samotné zpracování dat mohlo být v textu více komentováno. Práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení dobře (C – 70 bodů). Topics for thesis defence:
  1. Zdokumentujte jednotlivé fáze zpracování dat – ukažte pro dva subjekty (A2_1000 ms a A3_1000 ms) postup zpracování. Tzn. surové signály po extrakci z videa, vliv interpolace, vliv filtrace na jednotlivé epochy. Zároveň do jednoho obrázku srovnejte hodnoty „baseline“ pro všech 5 epoch a zobrazte všech pět průběhů přes sebe a i výsledek průměrování.
Points proposed by reviewer: 70

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová