diplomová práce

Polohovací zařízení pro fotogrammetrii

Text práce 11.04 MB

Autor práce: Ing. Radim Homola

Ak. rok: 2024/2025

Vedoucí: Ing. Vojtěch Mrázek, Ph.D.

Oponent: doc. Ing. Zdeněk Vašíček, Ph.D.

Abstrakt:

Tato práce se zabývá návrhem a realizací polohovacího zařízení určeného k pořizování fotografií objektů ze všech stran. Výsledné fotografie slouží jako vstupní data pro fotogrammetrické zpracování, jehož cílem je vytvoření přesného 3D modelu daného objektu včetně textury. Navržený systém využívá čtyř kamer a otočného mechanismu, který zajišťuje rovnoměrnou rotaci objektu. Zařízení zároveň umožňuje uložení parametrů snímání v podobě tzv. uživatelských profilů, což usnadňuje opakované snímání podobných předmětů bez nutnosti manuální konfigurace. Uživatel tak pouze vloží objekt, nastaví konfiguraci nebo načte profil a zařízení následně samostatně provede celý proces pořizování snímků.

Klíčová slova:

digitalizace, 3D rekonstrukce, blízká fotogrammetrie, polohovací zařízení, automatizované snímání, skládání snímků, vestavěný systém, polohování objektu

Termín obhajoby

23.06.2025

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

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 A.

Otázky k obhajobě

  1. Proces snímání je s ohledem na propustnost rozhraní MIPI extrémně zdlouhavý. Čím je tento fakt konkrétně způsoben? Je problém způsoben nevhodnou implementací v prostředí Python nebo v jiné části řetězce zpracovávajícího obrazová data?
  2. Při zvolení agregovaného výstupu (obraz složený z výstupu všech čtyř kamer) je obraz některých kamer rozostřen. Čím je tento problém způsoben a jak by bylo možné jej vyřešit?
  3. Díky fixnímu bodu zaostření a nemožnosti pohnout objektem v ose Z může být obtížné korektně nasnímat některé typy objektů, zejména takové, které zasahují různými částmi mimo hloubku ostrosti. Jak by bylo možné tento problém řešit?
  4. Musíte s objekty během snímání manipulovat, abyste získal celý objekt?

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Informační technologie a umělá inteligence (MITAI)

Specializace

Vývoj aplikací (NADE)

Složení komise

prof. Ing. Tomáš Hruška, CSc. (předseda)
Ing. Vladimír Bartík, Ph.D. (člen)
doc. Mgr. Adam Rogalewicz, Ph.D. (člen)
Ing. Vladimír Veselý, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Pluskal, Ph.D. (člen)
Ing. Tomáš Goldmann, Ph.D. (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Vojtěch Mrázek, Ph.D.

Student ve své práci připravil komplexní produkt, který se může stát základem budoucího systému pro skenování objektů. Během realizace prokázal výborné znalosti jak z oblasti informatiky a vestavěných systémů, tak i mimooborové, jako jsou mechanické konstrukce, 3D tisk a fotografie. Vzhledem k jeho aktivitě během řešení práce navrhuji celkové hodnocení stupněm A - výborně.

Kritérium hodnocení Slovní hodnocení
Informace k zadání

Zadání pochází přímo od studenta, který chtěl vyřešit problém zdlouhavého a někdy i nekvalitního fotogrammetrického skenování objektů. Výsledné zařízení bylo motivováno aplikací snímání kostí na Ústavu antropologie  Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity. Zadání hodnotím jako obtížné, jelikož se jedná o kombinaci tvorby mechanické konstrukce a otáčivé podložky, řešení optické kvality výstupu, základní elektronika (byť byla poskládána z existujících částí) a hlavně tvorby uživatelského softwaru pro skenování. Zadání hodnotím jako splněné ve všech požadovaných bodech.

Aktivita při dokončování

Výsledné zařízení bylo připraveno včas, takže byl prostor na uživatelské testování a validaci výstupů. Text práce byl také konzultován.

Publikační činnost, ocenění

Publikační činnost není známa, zařízení se může však stát základem budoucího fotogrammetrického skeneru. Dle hodnocení doktora Jurdy z Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity je výstup dle subjektivního pohledu kvalitní. Navrhuje pak drobné konstrukční úpravy, které se u prototypu dají očekávat.

Práce s literaturou

Student správně pracoval s literaturou, kterou sám aktivně vyhledával.

Aktivita během řešení, konzultace, komunikace

Student své řešení pravidelně konzultoval, na konzultace byl řádně připravený. Vzhledem k omezené přenositelnosti navrženého zařízení většina konzultací probíhala v online formě.

Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 98

Známka navržená vedoucím: A

S ohledem na výše uvedené dílčí hodnocení navrhuji kvůli drobným nedostatkům celkové hodnocení stupněm B.

Kritérium hodnocení Slovní hodnocení Body
Rozsah splnění požadavků zadání

Stupeň hodnocení: zadání splněno

Rozsah technické zprávy

Stupeň hodnocení: přesahuje obvyklé rozmezí

Prezentační úroveň technické zprávy

Technická zpráva je členěna do osmi kapitol a je psána čitelným a srozumitelným jazykem. Jednotlivé části na sebe navazují a tvoří logický celek. Rozsah kapitol je celkově adekvátní. Některé části jsou však zbytečně podrobně (např. typy krokových motorů, zbytečné popisovat, co je mikrokontroler). Poměrně stručná a špatně pochopitelná je část 6.2.2.

85
Formální úprava technické zprávy

Z hlediska typografické i jazykové úpravy práce neobsahuje žádné zásadní prohřešky. Celkově práce působí jako pečlivě zpracovaná. Za zmínku stojí jen chybné užití výrazu „řídicí“.

90
Práce s literaturou

Práce obsahuje relevantní zdroje. Počet jednotlivých pramenů je adekvátní. Převzaté prvky jsou v technické zprávě řádně odlišeny.

100
Realizační výstup

Realizační výstup tvoří jednak programové řešení, jednak elektromechanický systém. Elektromechanická část je dotažena do detailu a tvoří funkční celek, který je možné použít v praxi. Programová část je realizována formou sady skriptů napsaných v jazyce Python. Jednotlivé skripty jsou logicky členěny do modulů - jedná se o modul věnující se řízení motorů, dále modul zodpovědný za práci s kamerovým systémem a modul implementující grafické uživatelské rozhraní. Svým rozsahem či náročností implementace nikterak nevybočuje z běžných mezí. Převzaté části jsou dostatečně odlišeny. 

80
Využitelnost výsledků

Výstup práce je prakticky využitelný při tvorbě 3D modelů antropologických nálezů, což potvrzuje jeho aplikovatelnost v odborné praxi. Jako drobnou nevýhodu však vnímám nemožnost nasnímat automatizovaně obraz v různé hloubce ostrosti tak, aby nevznikaly při skládání artefakty.

Náročnost zadání

Stupeň hodnocení: průměrně obtížné zadání

Otázky k obhajobě:
  1. Proces snímání je s ohledem na propustnost rozhraní MIPI extrémně zdlouhavý. Čím je tento fakt konkrétně způsoben? Je problém způsoben nevhodnou implementací v prostředí Python nebo v jiné části řetězce zpracovávajícího obrazová data?
  2. Při zvolení agregovaného výstupu (obraz složený z výstupu všech čtyř kamer) je obraz některých kamer rozostřen. Čím je tento problém způsoben a jak by bylo možné jej vyřešit?
  3. Díky fixnímu bodu zaostření a nemožnosti pohnout objektem v ose Z může být obtížné korektně nasnímat některé typy objektů, zejména takové, které zasahují různými částmi mimo hloubku ostrosti. Jak by bylo možné tento problém řešit?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 85

Známka navržená oponentem: B

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová