Bachelor's Thesis

Visual head motion monitoring

Final Thesis 1.77 MB Appendix 28.37 kB

Author of thesis: Ing. Lukáš Sieber

Acad. year: 2011/2012

Supervisor: Ing. Miloslav Richter, Ph.D.

Reviewer: Ing. Tomáš Babinec

Abstract:

This bachelor thesis is based on finding of head rotation and position against stationary shoulders from frames captured by web camera in real time. Furthermore the thesis adverts to benefits of using Open CV. It is also included some Open CV function overview, such as optical flow, 3D-2D points corresponding calculation and among others operations with rotation matrix. The end of this thesis provides outcomes evaluation and future work proposals.

Keywords:

Web camera, Face detection, Head position, Open CV, Head rotation, Optical flow, Movement tracking, Homography, Open GL

Date of defence

12.06.2012

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student obhájil bakalářskou práci s výhradami.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical, Electronic, Communication and Control Technology (EECC Bc.)

Field of study

Automation and Measurement (B-AMT)

Composition of Committee

doc. Ing. Jiří Bayer, CSc. (předseda)
prof. Ing. Petr Pivoňka, CSc. (místopředseda)
Ing. Zdeněk Havránek, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Honzík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Václav Jirsík, CSc. (člen)
Ing. Tomáš Macho, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Miloslav Richter, Ph.D.

Bakalář při vypracování práce nastudoval příslušnou literaturu a vypracoval řešení, kterým splnil zadání. Práci věnoval dostatečné úsilí a značné množství času,  postup prací pravidelně konzultoval. Nedostatkem řešení je volba malého terče, který neumožňuje detekci pohybu hlavy v plném rozsahu.
Předložená práce svědčí o bakalářských schopnostech bakaláře a navrhuji hodnocení A/výborně. Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Tomáš Babinec

Pan Sieber řešil zadání na téma Sledování pohybu hlavy ve snímcích. Zadání považuji za náročné a to především po stránce odborné.
Předložená práce je přehledně strukturovaná. Uváděné informace obsahově odpovídají řešené problematice. V teoretickém úvodu jsou stručně představeny použité algoritmy zpracování obrazu a problematika kalibrace kamery. Zde bych vytkl pouze použití převzatých obrázků s anglickým textem, které v jinak česky psané práci působí rušivě.
Student předložil kompletní a plně funkční aplikaci realizovanou v jazyce C++ s využitím knihovny OpenCV. Aplikace vyhodnocuje rotaci a translaci hlavy ve třech osách jak ukládá zadání. Vyhodnocení přesnosti a spolehlivosti algoritmu probíhá na základě reprojekční chyby, což vzhledem k bakalářskému stupni studia a složitosti dané problematiky pokládám za dostačující. Oceňuji iniciativní přístup pana Siebera, který vedl k rozšíření aplikace o modul ilustrující pohyb hlavy pomocí jednoduché 3D grafiky realizované prostřednictvím OpenGL.
Cíle zadání považuji za splněné. Významné připomínky však mám k provedeným experimentům a interpretaci získaných výsledků. Ilustrace průběhu sledovaných veličin a odpovídajících reprojekčních chyb, které jsou uváděny v kapitole 7, nelze pro mnoho formálních nedostatků v žádném případě nazvat grafy. Jejich uvedení v dané formě celkově snižuje odbornou úroveň práce a znemožňuje čtenáři utvořit si představu, zda závěry vyvozené v textu jsou pravdivé, což degraduje hodnotu výsledků a jejich diskuse.
Za chybu v koncepci řešení považuji použití rovinné kalibrační tabule umístěné pouze na jediném místě hlavy a to čele. Toto značení se z obrazu prakticky vytrácí právě v mezních polohách natočení, což student v práci uvádí, ale již nijak neřeší. Použité algoritmy pro výpočet rotace a natočení hlavy navíc předpokládají, že body kalibračního vzoru leží v rovině. Jak je patrné např. z obrázků 7.2 a 7.3, tento předpoklad při provedených experimentech nebyl splněn, jelikož kalibrační vzor kopíruje zakřivení hlavy a tím vnáší značnou chybu do výsledků měření.
Celkově práce jednoznačně svědčí o bakalářských schopnostech pana Siebera. Doporučuji ji k obhajobě a navrhuji hodnocení B, 80 bodů. Points proposed by reviewer: 80

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová