bakalářská práce

Klasifikace polarizačního signálu z vláknového optického senzoru

Text práce 2.72 MB Příloha 1.24 MB

Autor práce: Vojtěch Vičar

Ak. rok: 2025/2026

Vedoucí: Ing. David Grenar, Ph.D.

Oponent: doc. Mgr. Karel Slavíček, Ph.D.

Abstrakt:

Tato bakalářská práce se zabývá analýzou, zpracováním a klasifikací optických signálů šířených jednovidovým polarizačně udržujícím vláknem (PMF) při působení různých fyzikálních vlivů, především změn teploty, mechanického tahu a deformace. Cílem práce je vývoj ucelené datové pipeline v jazyce Python pro automatické načítání, čištění, zpracování, detekci počátku události, klasifikaci a následné vyhodnocení měřených dat. Experimentální data byla získána z reálné optické trasy tvořené koherentním zdrojem světla, přenosovým vláknem a fotodetekční jednotkou. Na základě vytvořených algoritmů byly z každého měření odvozeny klíčové parametry signálu, které umožnily exaktně porovnat dynamiku optického výkonu při fyzikálních změnách. Výsledky analýzy ukazují, že teplotní měření vykazují pozvolný a stabilní průběh, zatímco měření mechanického tahu se vyznačují vysokou dynamikou a strmostí změn. Výsledný systém je integrován do uživatelsky přívětivé desktopové aplikace, která operátorovi umožňuje spouštět analýzu a automaticky generovat finální PDF protokoly o měření.

Klíčová slova:

Polarizace světla, optické vlákno, polarizačně udržující vlákno (PMF), Panda vlákno, teplotní měření, optická trasa, fotodetektor, analýza dat, Python, knihovna Pandas, klasifikace měřicích dat, extrakce příznaků, Random Forest, klouzavé okno, grafické uživatelské rozhraní.

Termín obhajoby

16.06.2026

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaBznamka

Klasifikace

B

Průběh obhajoby

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil bakalářskou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta Otázky oponenta a komise: Na jakém hardware a operačním systému byly získány výsledky prezentované v bakalářské práci? Jsou použité metody a knihovny vhodné pro implementaci na jednodeskových počítačích, např. typu Raspberry Pi? Jsou použité metody a knihovny vhodné pro implementaci na jednodeskových počítačích, např. typu Raspberry Pi? Které Stokesovy vektory by jste využili na klasifikaci polarizace? Je nutné použivat Random Forest při klasifikaci? Nepostačilo by obyčejné prahování hodnoty?

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Telekomunikační a informační systémy (BPC-TLI)

Složení komise

doc. Ing. Petr Mlýnek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Tomáš Horváth, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Radek Hartman, MBA (člen)
Ing. Jiří Přinosil, Ph.D. (člen)
Jakub Lešinský (člen)
Ing. Miroslav Balík, Ph.D. (člen)
Ing. Šimon Skvaril (člen)

Posudek vedoucího
Ing. David Grenar, Ph.D.

Student Vojtěch Vičar vypracoval bakalářskou práci na téma Klasifikace polarizačního signálu z vláknového optického senzoru. Práce se zaměřuje na předzpracování datových sad, matematickou analýzu, strojovou klasifikaci a následné komplexní vyhodnocení optických signálů z optického senzoru. Cílem práce je popsat chování změn polarizace světla v závislosti na změně působící fyzikální veličiny a exaktně porovnat jednotlivá měření mezi sebou. Klíčovou součástí řešení je automatické rozpoznávání typu jevu v rámci měření na základě specifických charakteristik signálu.

Praktická část práce se věnuje zpracování datových sad, automatickému předzpracování (pre-processingu) a následnému zpracování (post-processingu) dat. Součástí řešení je také finální zpracování výsledků vedoucí k reportování naměřených dat a k jejich prezentaci formou měřících protokolů. V praktické části je podrobně popsán postup vyhodnocování datových sad a jednotlivé kroky zpracování dat s důrazem na jejich praktickou realizaci. Student pracoval během celého období samostatně, příčemž průběžně rozvíjel navržená řešení i doporučení související s praktickou částí práce.

Předložená práce dosahuje požadované úrovně pro daný typ závěrečné práce, splňuje stanovené zadání i cíle a je v souladu s platnými pokyny ke zpracování samotné práce. Celkově práci hodnotím kladně a doporučuji ji k obhajobě.

Hodnocení: A (92 bodů) Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 92

Známka navržená vedoucím: A

Bakalářská práce je zaměřuje na zpracování, analýzu a strojovou klasifikaci dat z optovláknových senzorů využívajících změnu polarizačního stavu světla.  Teoretická část popisující fyzikální principy použité v tomto typu senzorů není příliš obsáhlá, ale je dostatečně výstižná. V případě matematických metod a nástrojů strojového učení se práce zaměřuje více na popis použitých knihoven a nástrojů, než na vlastní metody, což je u prakticky orientované bakalářské práce očekávatelné.

V praktické části práce je podrobně popsán software, který je jejím hlavním výsledkem Práce obsahuje obsáhlé ukázky kódu programu, ukázky obrazovek a výstupů zpracování signálu. Některé z těchto ukázek, např. protokoly o měření, bych očekával spíše v příloze. Naopak postrádám popis hardware, na kterém byly tyto ukázky generovány a diskusi o výkonnových nárocích vyvinutého softwarového řešení, což považuji za největší slabinu práce.

Po formální stránce práce neobsahuje významné nedostatky.

Práce je celkově na velmi dobré úrovni a stanovené cíle práce jsou splněny. Práci doporučuji k obhajobě. Otázky k obhajobě:
  1. Na jakém hardware a operačním systému byly získány výsledky prezentované v bakalářské práci?
  2. Jsou použité metody a knihovny vhodné pro implementaci na jednodeskových počítačích, např. typu Raspberry Pi?
  3. Je možné výsledky Vaší bakalářské práce použít pro zpracování dat v reálném čase? Případně na jakém typu hardware?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 90

Známka navržená oponentem: A

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová