|
|
Dekonvoluce hemodynamické odezvy z dat fMRI
Bartoň, Marek ; Kolář, Radim (oponent) ; Havlíček, Martin (vedoucí práce)
Tato práce pojednává o variabilitě HRF, která může mít v určitých případech zásadní vliv na výsledky detekce neuronální aktivace pomocí fMRI. Jsou popsány tři metody – kumulace, regresní dekonvoluce a metoda bikonjugovaných gradientů - které umožní odhadnout tvar HRF. V rámci simulací byla vybrána jako nejrobustější regresní metoda, která pro dekonvoluční odhad o délce 30 s využívá křivky B-spline 4. řádu. Dekonvoluční odhady byly využity jako modely HRF pro klasickou analýzu dat fMRI, konkrétně vizuální oddball pradigma, obecným lineárním modelem. Bylo pozororováno rozšíření lokalizovaných oblastí a výsledky byly po odborné konzultaci s vědeckými pracovníky neurologické kliniky vyhodnoceny jako relevantní. Také bylo vytvořeno v Matlabu programové prostředí, které umožnuje pohodlně pozorovat variabilitu HRF mezi jednotlivými oblastmi mozku.
|
|
|
Pokročilé metody perfuzní analýzy v MRI
Macíček, Ondřej ; Frollo, Ivan (oponent) ; Mikl, Michal (oponent) ; Jiřík, Radovan (vedoucí práce)
Tato doktorská práce se zabývá problematikou kvantitativní analýzy pomocí MRI a použití exogenní kontrastní látky. Jedná se o dvě metody, Dynamic contrast-enhanced MRI (DCE-MRI) a Dynamic susceptibility contrast MRI (DSC-MRI), které jsou většinou zpracovávány samostatně. Jedná se o unikátní metody, které poskytují cenné informace, avšak nejsou odbornou veřejností dostatečně přijímány kvůli nespolehlivosti odhadů parametrů a nejsou tak běžně používány ve vyšetřovacích protokolech. Tato dizertační práce si klade za cíl zlepšit spolehlivost metody DCE a odhady parametrů DSC. Práce se zejména zaměřuje na řešení problému kvantifikace při extravazaci kontrastní látky v DSC analýze a dále na nestabilitu DCE odhadů v případě použití pokročilých DCE farmakokinetických modelů s větším počtem parametrů. S použitím nových přístupů zpracování z literatury pro zpracování simultánně měřených DCE a DSC dat je možno odhadnout nové parametry vyšetřované tkáně - relaxivitu vaskulárního a intersticiálního prostoru. Pro tuto metodiku byl původně použit 2CXM model. V této práci je tato metodika testována s dalšími typy modelů, přičemž je kladen důraz na jejich spolehlivost v rámci spojení DCE a DSC. Bylo zjištěno, že model ATH je pro tento účel vhodnější než 2CXM. Metoda byla rozšířena o alternující dekonvoluci a dále na plně simultánní DCE-DSC odhad. Algoritmus byl testován na umělých a reálných datech. Výsledky analýz ukazují, že navržený dekonvoluční postup zlepšuje přesnost odhadu jak DCE, tak i DSC parametrů v porovnání se sekvenčním odhadem a zvyšuje tak významně potenciál a spolehlivost DCE a DSC metod.
|
|
|
Restaurace obrazových dat z optické koherenční tomografie
Smékal, Ondřej ; Odstrčilík, Jan (oponent) ; Jan, Jiří (vedoucí práce)
Restaurace obrazových dat se stala nedílnou součástí procesu zpracování medicínských obrazů získaných libovolným systémem. Stejně tomu je i v případě Optické koherenční tomografie. Cílem této práce je zaprvé prostudování restauračních metod. Za druhé, popis principu zobrazení dat z Optické koherenční tomografie a následné diskuse, které restaurační metody na bázi dekonvoluce by potencionálně našly uplatnění ve zpracování dat z Optické koherenční tomografie. Konečně za třetí, vytvoření programového řešení restauračního procesu OCT dat v prostředí MATLAB a následná diskuze účinnosti prezentovaných řešení.
|
|
|
Implementace rekonstrukčních metod pro čtení čárového kódu
Kadlčík, Libor ; Bartušek, Karel (oponent) ; Mikulka, Jan (vedoucí práce)
Informace je v čárovém kódu uložena jako posloupnost různě širokých proužků a mezer, a tak lze čárový kód považovat za dvouúrovňový (obdélníkový) signál. V případě tzv. magnetických čárových kódů jsou proužky tvořeny nanesením malého množství feromagnetického materiálu na podklad. Snímání probíhá snímací oscilátorem, jehož kmitočet je ovlivňován přítomností feromagnetického materiálu. Signál ze snímacího oscilátoru je poté (zde číslicově) kmitočtově demodulován. Z důvodu teplotního driftu kmitočtu oscilátoru je demodulovaný signál doprovázen stejnosměrným driftem. Práce proto neopomíjí metodu pro odstranění driftu. Nechybí ani metoda detekující přítomnost čárového kódu, jež je na drift necitlivá. Snímání čárového kódu je výrazně ztěžováno konvolučním zkreslením, které vzniká jako důsledek citlivosti snímače rozprostírající se do okolí. Konvoluční zkreslení se projevuje jako průchod signálu dolní propustí a s tím spojeným zaoblením a prolínáním hran signálu, jež se stávají obtížně detekovatelnými. Konvoluční zkreslení lze charakterizovat pomocí prostorové impulzní odezvy (PSF). Při snímání magnetických čárových kódů je tvar PSF předem znám, ale její stejnosměrný přenos a šířka jsou neznámé (při rychlém pohybu snímacího oscilátoru je signál zúžen a s ním i PSF). Proto jsou představeny vyvinuté metody pro odhad těchto parametrů. Před dekódováním čárového kódu je nezbytné rekonstrukcí ze signálu odstranit konvoluční zkreslení. Účinným prostředkem jsou variační metody, jejichž podstatou je formulace rekonstrukční úlohy jako optimalizační problém minimalizace funkcionálu. Předností variačních metod je možnost funkcionál doplňovat o další dílčí funkcionály (regularizace) a~tím výrazně napomoci úspěšné rekonstrukci signálu. Princip variačních metod je popsán, včetně ukázek vlivu jednotlivých regularizací. Všechny algoritmy a metody (včetně demodulace signálu ze snímacího oscilátoru) jsou implementovány číslicově jako program pro mikrokontrolér z rodiny PIC32, který nabízí dostatečně vysoký výpočetní výkon, a tak i slepá dekonvoluce (při níž je třeba navíc najít skutečnou PSF) je provedena během několika sekund. Mikrokontrolér je součástí čtečky magnetického čárového kódu, jejíž hardware umožňuje přečtená data přenášet do osobního počítače prostřednictvím rozhraní PS/2 nebo USB (pomocí simulace stisků na pomyslné klávesnici) nebo zobrazit na displeji.
|
|
|
Image Restoration Based on Convolutional Neural Networks
Svoboda, Pavel ; Baláž, Teodor (oponent) ; Sojka, Eduard (oponent) ; Zemčík, Pavel (vedoucí práce)
A merit of this thesis is to introduce a unified image restoration approach based on a convolutional neural network which is to some degree degradation type independent. Convolutional neural network models were trained for two different tasks, a motion deblurring of license plate images and a removal of artifacts related to lossy image compression. The capabilities of such models are studied from two main perspectives. Firstly, how well the model can restore an image compared to the state-of-the-art methods. Secondly, what is the model's ability to handle several ranges of the same degradation type. An idea of the unified end-to-end approach is based on a recent development of neural networks and related deep learning in a field of computer vision. The existing hand-engineered methods of image restoration are often highly specialized for a given degradation type and in fact, define state of the art in several image restoration tasks. The end-to-end approach allows to directly train the required model on specifically corrupted images, and, further, to restore various levels of corruption with a single model. For motion deblurring, the end-to-end mapping model derived from models used in computer vision is deployed. Compression artifacts are restored with similar end-to-end based model further enhanced using specialized objective functions together with a network skip architecture. A direct comparison of the convolutional network based models and engineered methods shows that the data-driven approach provides beyond state-of-the-art results with a high ability to generalize over different levels of degradations. Based on the achieved results, this work presents the convolutional neural network based methods suggesting a possibility having the unified approach used for wide range of image restoration tasks.
|
|
| |
|
|
Trojrozměrná rekonstrukce obrazu v digitální holografické mikroskopii
Týč, Matěj ; Karásek,, Vítězslav (oponent) ; Martišek, Dalibor (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá tématem 3D obrazové rekonstrukce v holografické mikroskopii, konkrétně technikou numerického přeostřování. Numerické přeostřování umožňuje za určitých podmínek korektně doostřit obraz vzorku, který se při snímání nacházel mimo předmětovou rovinu. Tato metoda byla známa pro případ použití koherentních zdrojů osvětlení. V práci je zobecněna do formy, ve které je použitelná i v zařízeních s obecným nekoherentním (plošným anebo nemonochromatickým) zdrojem osvětlení. Dalším bodem práce je teorie pokročilého zpracování hologramu, která umožňuje získat z jednoho hologramu i údaje o přesnosti naměřených dat, k jejichž získání by bylo třeba postupně sejmout větší množství hologramů. Obě dvě metody jsou úspěšně experimentálně ověřeny.
|
|
|
Návrh čtecí hlavy pro magnetický čárový kód
Kadlčík, Libor ; Drexler, Petr (oponent) ; Mikulka, Jan (vedoucí práce)
Magnetický čárový kód se skládá z feromagnetických proužků natištěných na podkladovém materiálu. Množství feromagnetika v proužcích je malé, a proto snímání magnetického čárového kódu vyžaduje citlivé metody. Bude popsán princip snímačů slabého magnetického pole (feromagnetické sondy) a metod zjišťování přítomnosti malého množství feromagnetika (rezonanční obvod, diferenční sonda). Některé snímače produkují kmitočtově modulovaný signál, zaměříme se rovněž na kmitočtové demodulátory. Sejmutý čárový kód je zkreslen konvolučním zkreslením, bude popsán princip rekonstrukčních metod. Zkompletované zařízení se skládá ze snímacího oscilátoru, kmitočtového demodulátoru, zesilovače a rekonstrukčního obvodu. Kmitočtová demodulace je realizována fázovým závěsem a rozdílovým demodulátorem. Rekonstrukce je založena na metodě hledání inflexního bodu, jejímž výstupem je obdélníkový signál představující proužky čárového kódu. Návrh všech těchto bloků je popsán. Zařízení je schopno snímat magnetické čárové kódy a rovněž rekonstruovat konvolučně zkreslený sejmutý signál. Sestavený rozdílový demodulátor vykazuje malý vlastní šum a malý teplotní drift (na rozdíl od fázového závěsu). Rekonstrukční obvod bez problémů zpracovává signál náležící proužkům čárového kódu o šířce 2 mm, užší proužky (1 mm) v určitých případech působí potíže (způsobeno velkou mírou konvolučního zkreslení).
|
|
|
Odstranění rozmazání pomocí dvou snímků s různou délkou expozice
Sabo, Jozef ; Šroubek, Filip (vedoucí práce) ; Horáček, Jan (oponent)
V předložené práci studujeme metody odstranění rozmazání pomocí dvou snímků stejné předlohy s různou dobou expozice, přičemž se soustředíme na dvě hlavní kategorie těchto metod, tzv. dekonvoluční a nedekonvoluční. U obou kategorií rozebíráme jejich teoretické základy a zkoumáme jejich výhody a omezení. Samostatnou kapitolu věnujeme vyhodnocení a srovnání kategorií metod na testovacích datech (obrázky), k testování používáme metody implementovány v jazyce MATLAB. Účinnost zkoumaných metod srovnáváme i s vybraným odšumovacím algoritmem pracujícím s jedním vstupním obrázkem. Nesoustředíme se na výpočetní složitost srovnávaných algoritmů a pracujeme pouze se šedotónovými obrázky.
|
|
|
Odstranění rozmazání pomocí dvou snímků s různou délkou expozice
Sabo, Jozef ; Šroubek, Filip (vedoucí práce) ; Horáček, Jan (oponent)
V předložené práci studujeme metody odstranění rozmazání pomocí dvou snímků stejné předlohy s různou dobou expozicie, přičemž se soustřeďujeme na dvě hlavní kategorie těchto metod, tzv. dekonvoluční a nedekonvoluční. U obou kategorií rozebíráme jejich teoretické základy a zkoumáme jejich výhody a omezení. Samostatnou kapitolu věnujeme vyhodnocení a srovnání kategorií metod na testovacích datech (obrázky), k testování používáme metody implementovány v jazyku MATLAB. Účinnost zkoumaných metod srovnáváme i s vybraným odšumovacím algoritmem pracujícíms jedním vstupním obrázkem. Nesoustředíme se na výpočetní složitost srovnávaných algoritmů a pracujeme pouze s jednokanálovými obrázky.
|
host ::
RSS.