bakalářská práce

Zpracování radarového signálu pro detekci lidí

Text práce 8.91 MB Příloha 3.54 MB

Autor práce: Bc. František Holáň

Ak. rok: 2024/2025

Vedoucí: prof. Dr. Ing. Pavel Zemčík, dr. h. c.

Oponent: Ing. Bořek Reich

Abstrakt:

Tato práce se zabývá využitím milimetrového radaru pro odhad počtu osob v uzavřených
prostorách. Na základě analýzy existujících přístupů je navržena vhodná metoda spada-
jící do kategorie sčítání na základě sledování (tracking-based counting). Důraz je kladen
zejména na proces shlukování, jehož jádrem je algoritmus DBSCAN (Density-Based Spa-
tial Clustering of Applications with Noise), který byl upraven pro adaptaci parametrů v
závislosti na vzdálenosti objektů od radaru. Pro zpřesnění detekce a sledování osob v da-
tech typu „point cloud“ je dále využit Unscented Kalmanův filtr (UKF), sloužící k odhadu
stavu dynamického systému. Výstupem navrženého systému je aktuální počet detekovaných
osob a také vizuální informace o jejich poloze v prostoru. Funkčnost navržené metody byla
ověřena experimentálně pomocí reálných dat získaných z milimetrového radaru ve třech
místnostech s odlišnými rozměry a uspořádáním. Testování probíhalo s pěti různými oso-
bami pohybujícími se náhodně po prostoru.

Klíčová slova:

milimetrový radar, shlukování, detekce osob, sledování trajektorie, point cloud, filtrace

Termín obhajoby

16.06.2025

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaCznamka

Klasifikace

C

Průběh obhajoby

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 C.

Otázky k obhajobě

  1. V práci nezmiňujete možnost použití laserových skenerů jako např. LiDAR. Proč je lepší využít radar oproti senzorům tohoto typu?
  2. Jakým způsobem by bylo možné při dalším rozšíření práce řešit problematiku tzv. ghost objektů?
  3. Je možné zjistit jaký vliv měly navržené modifikace na výsledky systému detekce osob (Multiframe factor, modifikace DBSCAN)?
  4. Jak byla použitá datová sada anotována?
  5. Byla úspěšnost vyhodnocována v rámci jednotlivých snímků, nebo v rámci celého záznamu?
  6. Uvažoval jste možnost použití více radarů současně?

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Informační technologie (BIT)

Složení komise

prof. Ing. Adam Herout, Ph.D. (předseda)
Ing. Vladimír Bartík, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Hradiš, Ph.D. (člen)
Ing. Josef Strnadel, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Adam Rogalewicz, Ph.D. (člen)

Jedná se o zdařilou práci. Student na ní pracoval docela aktivně, zvládl zpracovat solidní implementaci zpracování radarového signálu a počítání osob, napsal i zdařilou textovou zprávu. Student sice mohl vyzkoušet alternativní postupy zpracování radarového signálu, ale to, co zpracoval, je funkční. Práci proto hodnotím stupněm velmi dobře.

Kritérium hodnocení Slovní hodnocení
Informace k zadání

Jednalo se o poměrně náročnou práci. Student musel nastudovat znalosti o radarových systémech a o zpracování radarových dat. Práce dále vyžadovala pokměrně velký rozsah experimentálních prací. S výsledkem práce jsem spokojen snad s tím, že student mohl vyzkoušet další přístupy ke zpracování radarových dat, například strojové učení.

Práce s literaturou

S literaturou pracoval student iniciativně a nad rámec doporučených zdrojů si sám vyhledával literárání prameny a zpracovával je.

Aktivita během řešení, konzultace, komunikace

Během školního roku byl student docela aktivní, i když stupěň aktivity během školního roku poněkud kolísal. Chodíval na konzultace a býval na ně připraven. 

Aktivita při dokončování

Práce byla dohončena před termínem odevzdání obsah byl konzultován a zbyl ještě čas i na korekce obsahu. 

Publikační činnost, ocenění

-

Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 85

Známka navržená vedoucím: B

Posudek oponenta
Ing. Bořek Reich

Jedná se o kvalitní práci, a to jak úrovní technické zprávy, tak realizačním výstupem a velmi důkladnou dokumentací. Nedostatkem práce je, že navržená metoda není porovnána s existujícím řešením, nebo metodou bez prezentovaných úprav. I přes to navrhuji hodnotit práci známkou výborně / A.

Kritérium hodnocení Slovní hodnocení Body
Náročnost zadání

Stupeň hodnocení: obtížnější zadání

Zadání hodnotím jako náročnější. 

Prezentační úroveň technické zprávy

Technická zpráva je čtivá, pochopitelná, jednotlivé části na sebe logicky navazují a text je vhodně doplněn obrázky a matematickými vztahy.

100
Formální úprava technické zprávy

Typograficky a jazykově je technická zpráva v pořádku

100
Realizační výstup

Zdrojové kódy jsou přehledné a důkladně okomentované. Student také vytvořil detailní dokumentaci ve formě Markdown souboru. Funkčnost byla ověřena za pomoci poskytnutých datových souborů a vytvořené aplikace s grafickým rozhraním. Komunikaci s radarem nebylo možné ověřit kvůli nutnosti specifického hardware. Nedostatek pozoruji v neprovedeném srovnání modifikované metody s existujícím řešením, nebo alespoň metodou bez navržené modifikace (více viz hodnocení využitelnosti výsledků).

87
Využitelnost výsledků

Autor shrnuje současné metody pro detekci počtu osob a následně prezentuje metodu pro sledování osob využivající modifikovaný shlukovací algoritmus DBSCAN pro FMCW milimetrový radar. Student však již bohužel neporovnává tento algoritmus s žádným existujícím řešením. Zajímavé by bylo například srovnání s metodou využívající hluboké učení, nebo velmi jednoduché srovnání s neupravenou verzí použitého shlukovaícho algoritmu. Je tedy obtížné posoudit, zda provedené úpravy, jinak standardních technik, přispěly k lepším výsledkům a mají potenciál.

Rozsah splnění požadavků zadání

Stupeň hodnocení: zadání splněno

Zadání je plně splněno.

Rozsah technické zprávy

Stupeň hodnocení: je v obvyklém rozmezí

Rozsah technické zprávy je v obvyklém rozmezí.

Práce s literaturou

Práce s literaturou je kvalitní. Negativně hodnotím pouze použití několika webových stránek (Wikipedia, Radartutorial) a drobné nekonzistence v položkách seznamu literatury.

85
Otázky k obhajobě:
  1. V práci nezmiňujete možnost použití laserových skenerů jako např. LiDAR. Proč je lepší využít radar oproti senzorům tohoto typu?
  2. Jakým způsobem by bylo možné při dalším rozšíření práce řešit problematiku tzv. ghost objektů?
  3. Je možné zjistit jaký vliv měly navržené modifikace na výsledky systému detekce osob (Multiframe factor, modifikace DBSCAN)?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 91

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová