diplomová práce

Rozšířená realita pro asistované testování radarových senzorů

Text práce 16.1 MB Příloha 385.23 kB

Autor práce: Bc. Miloslav Kužela

Ak. rok: 2025/2026

Vedoucí: doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D.

Oponent: doc. Ing. Patrik Kamencay, Ph.D.

Abstrakt:

Tato práce se zaměřuje na vývoj aplikace rozšířené reality pro podporu sběru dat pro tréninkové datové sady radarových senzorů používaných v automobilových aplikacích. Výsledná aplikace je navržena tak, aby běžela na headsetu Meta Quest 3 a využívá značky AruCo detekované pomocí OpenCV na kameře headsetu k umístění a zarovnání 3D modelů nárazníků načítaných za běhu. Aplikace je implementována v Unity s využitím OpenXR a Meta XR SDK a poskytuje konfigurovatelné testovací sekvence, dynamický překryv „kick grid“, animované demonstrace a TCP/IP server běžící na headsetu pro integraci s externím záznamovým PC. To umožňuje simulovat situaci, kdy osoba kopne pod nárazník ve skutečné velikosti, čímž se zlepší kvalita získaných dat a zkrátí čas potřebný k provedení takového úkolu. Byl vyvinut algoritmus průměrování vzorků, který zlepšuje získaná polohová data; jeho účinnost byla ověřena testy s příznivými výsledky. Uživatelská studie s 12 účastníky porovnala tradiční testovací postup s AR‑řízeným postupem. AR skupina dosáhla nižší průměrné doby testu — průměrná doba se snížila přibližně o 145,8 sekundy — a zaznamenala konzistentnější časy mezi účastníky.

Klíčová slova:

Virtuální realita, Augmentovaná realita, Markery, OpenXR, Unity, Head mounted display, Radar, Nárazník, Sběr dar

Termín obhajoby

09.06.2026

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student prezentuje výsledky a postupy řešení závěrečné práce. Následně odpovídá na dotazy vedoucího a oponenta práce a na dotazy členů zkušební komise.

Jazyk práce

angličtina

Fakulta

Ústav

Studijní program

Elektronika a komunikační technologie (MPC-EKT)

Složení komise

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Ladislav Polák, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Tomáš Urbanec, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Mikulka, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Patrik Kamencay, Ph.D. (člen)

Pozn.: Poudek vypracován ve spolupráci s konzultantem práce (Josef Nevrly, Design Manager, ALPS Electric Czech).


Diplomová práce pana Bc. Kužely byla zadána jako prakticky orientované řešení zaměřené na podporu sběru testovacích dat radarových senzorů pomocí rozšířené reality. Cílem práce bylo vytvořit aplikaci, která testujícího uživatele navede k požadovaným pozicím a pohybům v prostoru nárazníku vozidla a současně umožní propojení s procesem záznamu dat na straně PC.

Na základě rešerše dostupných AR/VR zařízení a vývojových nástrojů student zvolil jako cílovou platformu headset Meta Quest 3, což lze vzhledem k dostupnosti nástrojů, podpoře OpenXR a možnosti využití kamerového vstupu hodnotit jako vhodnou volbu. Nastudování platformy, práce s Meta SDK, vývoj v prostředí Unity i využití ArUco markerů pro zpracování obrazu představovaly technicky i časově náročnou část řešení, které student věnoval značné úsilí.

Výsledkem práce je funkční prototyp aplikace, který umožňuje umístění virtuálního modelu nárazníku do reálné scény, zobrazení testovacích pozic, animovaných ukázek požadovaných pohybů a základní komunikaci s externím počítačem. Uživatelská část aplikace je přehledná a graficky zdařilá. Vizuální navádění uživatele je srozumitelné a odpovídá praktickému záměru, tedy umožnit provedení testovací sekvence s menší závislostí na přímém vedení obsluhou.

K práci je možno uvést jen několik drobnějších výhrad.

Popis vyhodnocení přesnosti polohování pomocí ArUco markerů by zasloužil přesnější zpracování. Práce uvádí chybu polohování i porovnání výsledků s využitím průměrování vzorků, není však zcela jednoznačně definováno, o jaký typ chyby se jedná a jaký má tato chyba praktický dopad na výsledné umístění virtuálního modelu; postupu vyhodnocení by prospěla jednoznačnější matematická formulace.

Některé body zadání byly pojaty spíše rámcově – konfigurace testovacího scénáře je řešena převážně na straně headsetu než na PC a možnosti dalšího rozšíření (detekce gest, integrace se systémem ROS2) jsou nastíněny jen stručně. Vzhledem k rozsahu odvedené práce a jejímu praktickému těžišti však jde o pochopitelné upřednostnění priorit.

Při závěrečném testování již nezbyl dostatečný časový prostor pro podrobnější přípravu a vyhodnocení, což se projevuje v prezentaci některých výstupů; například prohozením průměrů v tabulce 5.2 apod.

Z formálního hlediska by textu také prospělo doplnění uceleného schématu celého systému, které by přehledně zobrazovalo rozdělení funkcí mezi headset a PC, způsob vzájemné komunikace jednotlivých částí a napojení na záznam radarových dat.

Přes uvedené dílčí nedostatky je třeba zdůraznit, že odevzdaný výstup představuje prakticky použitelný prototyp. Student odvedl značné množství práce, pravidelně svůj pokrok konzultoval, včetně praktických ukázek vyvíjeného systému. Během letního semestru 2025/26 se zúčastnil studentské soutěže EEICT 2026, kde prezentoval část své diplomové práce a kde v magisterské kategorii „Signal Processing, Communication and Intelligent Sensing“ obsadil druhé místo. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 93

Známka navržená vedoucím: A

Posudek, viz příloha. Otázky k obhajobě:
  1. Aké sú hlavné limity použitia TCP komunikácie v reálnom priemyselnom prostredí a uvažoval autor aj o inom komunikačnom protokole? Ako bola riešená synchronizácia medzi AR aplikáciou a systémom zberu radarových dát cez TCP/IP komunikáciu? Môže sieťová latencia ovplyvniť výsledky merania?
  2. Aký vplyv má kvalita osvetlenia a vzdialenosť používateľa od markerov na spoľahlivosť lokalizácie?
  3. Akým spôsobom by bolo možné rozšíriť navrhnutý systém o automatické rozpoznávanie gest používateľa? Bolo by možné implementované riešenie rozšíriť aj pre dynamicky sa pohybujúce objekty alebo mobilné pracoviská?
  4. Aké sú hlavné limity použitého algoritmu priemerovania pozície a aké pokročilejšie filtračné metódy by bolo možné použiť?
  5. V práci sa spomína možnosť využitia strojového učenia na detekciu nárazníka. Aké konkrétne metódy by bolo možné použiť a aké by boli ich výhody a nevýhody oproti markerovému prístupu?
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 89

Známka navržená oponentem: B

Soubor vložený oponentem Velikost
Posudek oponenta [.pdf] 118,45 kB

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová