2024-04-27
00:03 |
On-the-fly compression in time-domain ultrasound simulations
Klepárník, Petr ; Fura, Łukasz (oponent) ; Krupa, Petr (oponent) ; Zemčík, Pavel (vedoucí práce)
This work proposes a new compression method and its application in the framework of time-domain ultrasound simulations, specializing in high-intensity focused ultrasound (HIFU). Large-scale numerical simulations of HIFU, important for model-based treatment planning, generate large amounts of data. A simulation typically requires hundreds of gigabytes of storage. The goal of using this method is to significantly save computing resources while maintaining sufficient quality of the simulation outputs. At the core of this work, experimental simulations are presented, which show that the proposed compression method and its use for on-the-fly calculation of the average acoustic intensity during the simulation bring significant improvements. The main advantage is to a large extent (up to 99 %) reduced consumption of precious disk space and approximately the same requirement for operational memory during simulation, which can significantly reduce the price of the computing platform. Compression does not adversely affect the overall simulation time. The accuracy of the new method was evaluated using thermal simulations. Using the new method, the same results are achieved in ablated tissue determination as in other approaches.
Detailed record
|
2024-04-27
00:03 |
Coherence gated holographic microscopy
Ďuriš, Miroslav ; Tyc,, Tomáš (oponent) ; Baránek,, Michal (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Biomedical and metasurface researchers repeatedly reach for quantitative phase imaging (QPI) as their primary imaging technique due to its high-throughput, label-free, quantitative nature. Therefore, QPI has quickly established its role in identifying rare events and screening in biomedicine or automated image data analysis using artificial intelligence. These and many other applications share the requirement for extensive high-quality datasets, which is challenging to meet due to obstacles specific to each application. This thesis tackles the principal problems of optical imaging, mainly in biomedical research. The research aimed to study and develop new imaging methods by extending the capabilities of the coherence-controlled holographic microscope. In the thesis, we tackled three principal areas of biomedical imaging: turbid media imaging, super-resolution QPI, and 3D refractive index reconstruction. To achieve such ambitious results, we have utilized the so-called coherence-gating effect, typically exploited for imaging through disordered media by least-scattered (ballistic) light. To tackle turbid media imaging, we counterintuitively use the coherence gate for imaging by the non-ballistic light, enabling us to retrieve information missing in the ballistic image. A combination of images for different coherence gate positions allow us to synthesize an image of quality superior to ballistic light approaches, which we experimentally demonstrate on QPI through thick biological tissue. Two approaches to super-resolution QPI were explored in the thesis. First is the synthetic aperture approach, for which we again exploit the coherence-gating properties of the partially coherent light combined with the oblique illumination provided by the diffraction on a simple hexagonal phase grating placed near the specimen. We synthesize synthetic aperture QPI with significantly increased spatial frequency bandwidth from sequentially acquired images formed by the coherence-gated light scattered into each grating's diffraction order. Second, we developed the coherence gate shaping method allowing real-time super-resolution QPI. We propose an approach based on the fact that our system's point spread function (PSF) is a product of the diffraction-limited spot and the coherence-gating function, which we shape similarly to the superoscillatory hotspot. The product simultaneously produces the PSF with a super-resolution central peak and minimizes sidelobe effects, the common obstacle of superoscillatory imaging. The attenuation of sidelobes and resolution improvement co-occur in the entire field of view. Therefore, we present the first single-shot wide-field super-resolution QPI. For both methods, we achieved a resolution improvement of at least 19\%. Furthermore, we demonstrate the feasibility of the proposed methods by imaging biological specimens with super-resolution. In the thesis, we also address 3D imaging by the coherence-controlled holographic microscope. We developed a method for 3D refractive index distribution reconstruction from a z-stack QPI measurement. The reconstructed refractive index distribution has qualities similar to the outputs of optical diffraction tomography. At the same time, the required number of acquisitions is significantly lower in the case of the proposed method. We demonstrate our approach using simulated as well as experimental data.
Detailed record
|
2024-04-27
00:03 |
Studium interakce nabitých kataniontových vezikul s opačně nabitými polyelektrolyty
Havlíková, Martina ; Lehocký, Marián (oponent) ; Táborský, Petr (oponent) ; Mravec, Filip (vedoucí práce)
Předložená dizertační práce pojednává o kladně nabitých kataniontových vezikulách a o jejich interakcích s opačně nabitým hyaluronanem. Kataniontové vezikuly byly složeny z iontových amfifilních párů hexadecyltrimethylamonium-dodecyl sulfátu (HTMA-DS), kladně nabitým dvouřetězcovým tenzidem, který vezikuly stabilizoval elektrostaticky, a v neposlední řadě cholesterolem. Ten zásadně ovlivňuje fyzikálně-chemické vlastnosti vezikul, proto bylo nejdříve nutné zjistit jeho optimální množství v membráně. Zejména byla sledována velikost a stabilita vezikul pomocí dynamického a elektroforetického rozptylu světla, mikroviskozita membrány pomocí anizotropie fluorescence a hydratace vnější části membrány pomocí generalizované polarizace. Bylo zjištěno, že vezikuly z HTMA-DS vykazují ideální vlastnosti při množství cholesterolu cca 40 mol.%. Tyto kataniontové vezikuly interagovaly s hyaluronanem, a to nehledě na jeho molekulovou hmotnost. Kolem jejich izoelektrického bodu docházelo ke tvorbě viditelných agregátů, které se ale s potupnými přídavky polymeru rozpadaly. Tento rozpad byl odlišný pro různé molekulové hmotnosti hyaluronanu. Zvýšení iontové síly, resp. koncentrace chloridu sodného nad 25 mM, mělo destabilizační vliv na neobalené i hyaluronanem obalené vezikuly. Zajímavé také bylo, že zvýšením iontové síly docházelo k ovlivnění mikroviskozity membrány, která se stávala více fluidní, ale nedocházelo k žádným signifikantním změnám v hydrataci její vnější části. Předložená práce se také zabývala přípravou a charakterizací nového typu kataniontových vezikul, kde byl vyměněn kationtový tenzid HTMAB za Septonex. K jejich charakterizaci byly vybrány stejné metody, jako v případě výše zmiňovaných vezikul. Ukázalo se, že tato výměna tenzidů má zásadní vliv na výsledné vlastnosti vezikul, které jsou stabilní i při velmi nízkém obsahu cholesterolu. V souladu s dlouhodobou stabilitou byla jako vhodná koncentrace cholesterolu zvolena od 15 mol.% dále.
Detailed record
|
2024-04-27
00:03 |
Interpretace dočasných konstrukcí v kontextu aktivace nevyužívaných objektů
Joja, Marie ; Bartošová, Nina (oponent) ; Gregorová,, Jana (oponent) ; Beneš,, Ondřej (oponent) ; Petříčková, Monika (vedoucí práce)
Dočasné využití je ověřeným nástrojem v procesu aktivace nevyužívaných objektů. Dizertační práce upozorňuje na fenomén krátkodobé funkční náplně a jeho úspěšné aplikace v rámci strategie obnovy opuštěných budov. Strategie dočasného využití nabízí možnost testování nových myšlenek pro koncept dlouhodobého využití. Na základě analýzy případových studií byla sestavena webová databáze na adrese www.archipop.cz. Tato veřejně přístupná databáze poskytuje seznam projektů, které uplatňují princip dočasného využití při úspěšné obnově zanedbaných lokalit. Mnoho z těchto projektů je zaštítěno institutem dočasného plánování. Cíle institutu, který dohlíží na dočasné využití v úzké spolupráci s městskými samosprávami, byly zobecněny v samostatné kapitole. Nabyté poznatky z procesu zkoumání principů dočasné architektury byly použity v praktickém úkolu tvorby strategie aktivace vybraného nevyužívaného komplexu, konkrétně areálu bývalé továrny na výrobu papíru ve španělské provincii Pontevedra.
Detailed record
|
2024-04-27
00:03 |
New technologies for biometric recognition based on hand characteristics
Dvořák, Michal ; Jadlovský, Ján (oponent) ; Marcialis, Gian Luca (oponent) ; Drahanský, Martin (vedoucí práce)
Biometrics allows us to identify or verify people based on their physical characteristics. Although the recognition itself may be very fast, extracting the chosen biometry features in the real world is a non-trivial task. To perform a recognition on a large number of people, for example at an airport, we need to perform the scanning and recognition in the shortest possible time, ideally without the user having to stand still. In this dissertation thesis, I focus on the development of a touchless and therefore hygienic biometric system, capable of performing identification, feature extraction and subsequent recognition on the fly using hand characteristics, and other systems and algorithms needed to solve this complex problem. This thesis presents the current state of research and development in the field of biometric identification based on selected hand characteristics, with a focus on identification using hand geometry and fingerprints. Further it also discusses the technological principles used for the collection of the characteristics. According to the dissertation objectives, formulated on the basis of the research, the practical part of this thesis deals with the development of biometric systems for use to identify large numbers of people in flight, for which most current biometric systems based on hand characteristics are not suitable. The thesis then addresses related issues, in particular presentation attack detection and biometric multimodality.
Detailed record
|
2024-04-27
00:03 |
Performance and Safety Improvement of Large-Scale Hydrostatic Bearings
Michalec, Michal ; Wodtke, Michal (oponent) ; Fillon, Michel (oponent) ; Svoboda, Petr (vedoucí práce)
This dissertation thesis deals with the experimental and numerical study of large-scale hydrostatic bearings. Such bearings are used to carry and manipulate large structures precisely and smoothly, as the sliding surfaces of the bearing are completely separated by an externally pressurized lubricating film. Since its first official introduction in 1852, extensive research has been conducted on performance improvement. Nonetheless, the researchers primarily focused on hydrostatic bearings of small sizes, while very little research focused on larger dimensions of this type of bearing. In such cases, completely different challenges arise, which are connected with higher energetic demands, the bearing parts manufacturability, transportation and assembly. Manufacturing errors, improper bearing alignment or non-optimal design can worsen the bearing performance, and even cause its malfunction. This thesis aims to introduce performance and safety improvements into large-scale hydrostatic bearing design methodology. The bearing performance improvement is performed using a numerical model of the fluid domain that is validated using experimental and theoretical data. This study presents a completely new approach based on optimizing multiple geometric parameters of the hydrostatic bearing pad independently. The safety improvement is performed purely experimentally. The attention is aimed at pad and slider misalignment, and their influence on the bearing performance. Moreover, the self-aligning ability of the pad using compliant support is examined. The experimental part was carried out using testing hydrostatic bearing consisting of two pads with full diagnostics. As the results indicate, the proposed optimization methodology of geometric parameters of a hydrostatic bearing can improve the bearing performance by as much as 20 %. The investigation of misalignment effects on the performance shows certain range, within the bearing can still operate safely, while compliant support can extend this range. This study presents original research expanding the knowledge of large-scale hydrostatic bearing systems towards better performance and higher safety.
Detailed record
|
2024-04-27
00:03 |
Vývoj měst v raném postsocialismu. Dopad liberalizace devadesátých let 20. století na plánovanou výstavbu socialistické moderny
Sedlák, Jaroslav ; Kováč, Bohumil (oponent) ; Wittmann, Maxmilian (oponent) ; Kopáčik, Gabriel (vedoucí práce)
Sídlištní čtvrtě městských struktur vybudované v období socialismu doznávají v současnosti nezbytných proměn a urbánních novotvarů. Zatímco u nás i v řadě dalších zemí bývalých sovětských satelitů je podoba sídlišť a jejich vývoj svázán regulativy, které determinují radikálnější architektonické či urbanistické změny, v oblastech bývalého Sovětského svazu je současná podoba sídlištních celků výsledkem shora neřízených architektonických i urbanistických zásahů. Byť se v mnoha případech jedná o expanzivní projevy hraničící s „lidovou tvořivostí“, lze na jejich příkladech sledovat funkční urbanistické principy „městskosti“. Ty mohou představovat potenciál pro budoucí náhled na potenciál rozvoje sídlišť i v České republice. Práce bude konkrétně tematizovat proces užívání sídlištních částí měst u nás a v ekonomicky málo výkonných státech, konkrétně v Moldávii a v Gruzii. Po rozpadu Sovětského svazu sice nový ekonomický systém rozrušil původní urbanistickou strukturu tzv. mikrorajonu, ale s rozvojem drobného individualismu soukromého sektoru se proměnila i podoba sídlištního města. Celkový ekonomický kolaps a absence prostorových regulací začala v sídlištích nabízet přístupnou variantu bydlení i místa k podnikání. Začínají se objevovat kiosky a postupně se rozrůstající partery „městského“ typu. Současně vznikají nové představěné ulice reagující na prostorové rezervy a vzdálenosti, stejně tak se objevují vertikální ulice uvnitř domů. Stavba samotná už není pouze místem pro bydlení, ale mnohé byty jsou využívány jako kanceláře i malé provozovny. Rozvíjí se služby a celková hodnota diverzity prostředí začíná rapidně narůstat. Charakteristická monotónnost sídlištních celků se začíná vytrácet a přetváří se v síť sledující pohyb a potřeby obyvatel. Na periferii tak vznikají svébytné části města.
Detailed record
|
2024-04-27
00:03 |
The Use of ADS-B Information for Airborne Separation and Collision Avoidance
Jošth Adamová, Eva ; Jonák, Jaroslav (oponent) ; Novák, Andrej (oponent) ; Vosecký, Slavomír (vedoucí práce)
Safety of General Aviation (GA) has always been a concern since lack of harmonized technical standards addressing performance for devices allowing GA aircraft to see and be seen, is major impediment to their widespread use in Europe. The increasing complexity and density of air traffic, when the skies become more crowded with a mix of different airspace users, including unmanned aircraft systems (UAS) trending in the last few years, emphasize the importance of and the need of change. The aim of this doctoral thesis is to elaborate on the possibilities to improve the operational safety of GA operations in uncontrolled airspace anticipating considerable challenges associated with UAS uptake. With the overall ATM framework being adapted to accommodate these novel airspace users, ADS-B technology is being recognized for its significant potential. This thesis explored the possibilities to improve cooperative surveillance in uncontrolled airspace (starting with but not limiting to ADS-B), and through set of experiments evaluated the acceptability, feasibility and reusability of different existing collision avoidance and situation awareness systems, both tailored and not tailored for GA. Part of the research was also the investigation on possible adaptation of the drone dedicated Remain Well Clear concept for GA operational needs. The research activities within the scope of this thesis were undertaken in two phases. Within the first phase, spanning from 2015 to 2019, a series of experiments were conducted. The second phase focused on the exhaustive analysis of systems introduced since the last experiment, culminating in the recent months, highlighting the solutions that with appropriate adjustments hold the potential to be effectively tailored for adoption by GA.
Detailed record
|
2024-04-27
00:03 |
Výpočtové modelování nanoindentace
Kovář, Jaroslav ; Čech,, Jaroslav (oponent) ; Dlouhý, Ivo (oponent) ; Fuis, Vladimír (vedoucí práce)
Dizertační práce se zabývá výpočtovým modelováním nanoindentační zkoušky. V úvodu práce je provedena rešerše, která je zaměřena na nanoindentační zkoušku a analytické modely, které byly využity pro odvození vztahů používaných při vyhodnocování naměřených dat. Analytické modely byly odvozeny za několika zjednodušujících předpokladů, jejichž vliv je analyzován ve výpočtové části. Samotná výpočtová část se zabývá výpočtovým modelováním nanoindentační zkoušky pomocí metody konečných prvků, a to zejména nanoindentační zkoušky křemenného skla, oceli a v poslední části také tenkých vrstev nadeponovaných na substrát. Za pomocí těchto modelů byly výpočty zpřesněny o vliv radiálních posunutí pod hrotem indentoru a korekční součinitel zahrnující vliv tvaru hrotu. Dále byl analyzován vliv otupení hrotu a jeho náklonu na tvarovou funkci. Poslední část věnující se tenkým vrstvám byla zaměřena zejména na ověření desetinového pravidla pro určování redukovaného modulu a tvrdosti s využitím otupeného a ostrého Berkovičova indentoru.
Detailed record
|
2024-04-27
00:03 |
Celistvost jako výchozí předpoklad pro chápání významu zprostředkovaného architektonickým jazykem
Kinnert, Filip ; Löw, Jiří (oponent) ; Michl, Jan (oponent) ; Horáček, Martin (vedoucí práce)
Je možné dnes vnímat významuplnost míst a architektonických forem bez symbolického odkazování? Je možné hovořit o duchu místa a životě ve věcech bez kýčovitého sentimentu? Tato práce přistupuje k architektuře jako k uměle budované součásti životního prostředí, a zabývá se tím, jak se my lidé k tomuto kontextu vztahujeme nejen jeho dotvářením, ale i naplňováním vnitřní potřeby smyslu. Jistý způsob myšlení a vnímání orientovaný hlavně na užitnost, nás zaměstnává a vzdaluje přemírou abstraktních konceptů, což nám znemožňuje, se s naším prostředím bytostně propojovat. S tím souvisí i ztráta oduševnělých míst, neschopnost taková místa nově vytvářet nebo se s nimi identifikovat. Výchozím bodem pro tuto práci je studium teorií architekta a teoretika Christophera Alexandera, jehož pojetí celistvosti překonává zdánlivé vydělení z přírody, nebo oddělení subjektu od objektivní skutečnosti. To nám umožňuje nově přistupovat k životu a životnímu prostředí jinak než jako k mechanismu. Z této polohy pak studium architektonického jazyka spočívá v rozpoznávání významů architektonických forem, které náleží rovině arbitrárního kulturního kódu a těch, které se na nic neodkazují, ale přece nám zprostředkují smysl a jsou hodnotami samy o sobě. Druhé zmíněné významy, které jsou vlastní prožitku subjektivity, nám pomáhá zvědomovat např. umění. Jsou nám však přístupné v každodenní zkušenosti, v našemu způsobu bydlení a tvorbě míst, díky zkušenosti domova. Na této cestě rozpoznávání si pomáhám díly předních představitelů fenomenologického proudu v architektuře a také odborníky v oblasti filosofie, umění a vědy, kteří v rámci svého oboru poznání došli ke stejnému či analogickému základnímu předpokladu celistvosti. Induktivní metodou, srovnáním a logickou argumentací dokládám jejich ideovou spřízněnost a doplňuji je o vlastní pozorování na konkrétních příkladech. Celek této práce pak nabízím jako příspěvek do diskuse o sjednocené teorii architektury. Za další přínos studované látky považuji příležitost citlivě navazovat na bohatost architektonického dědictví bez striktního vymezování se tzv. „novotvarem“ a úzkostlivého napodobování forem „historických“. Převážně teoretickou práci doplňuji i o vlastní empirický výzkum, v němž poukazuji na to, že některé nevizuální charakteristiky mohou mít stejnou nebo větší důležitost v hodnocení míry celistvosti (života) než vizuální komplexita forem. Tím zpřesňuji některé závěry předních badatelů, kteří se věnují kvantitativnímu zkoumání celistvosti.
Detailed record
|
|
|
|
guest ::
