POPULAS Popularizácia VaV v oblasti ICT na stredných...

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

POPULAS – Popularizácia VaV v oblasti ICT na stredných školách

prof. Ing. Róbert HUDEC, PhD.Katedra multimédií a informačno-komunikačných technológií

Elektrotechnická fakulta, Žilinská univerzita v Žiline

POPULAS 1 (2009-2012) APVV

Cieľ projektu

Populárnou a kontaktnou formou prezentovať vybrané témy vedy a výskumu v oblasti IKT študentom stredných odborných škôl a gymnázií

24 - Teoreticko-praktické prednášky

3 - Vedecko-odborné semináre (2010-2012) pre pedagógov stredných škôl

2657 - Počet zapojených študentov: 815 (2010), 957 (2011), 885 (2012)

122 - Počet zapojených pedagógov: 38 (2010), 44 (2011), 40 (2012)

91,5 - Percento spokojných študentov

▪ ZSSE Liptovský Hrádok, ▪ Gymnázium Bytča

▪ Gymnázium Turzovka, ▪ SPŠ Dubnica nad Váhom

▪ SPŠ JM Banská Bystrica, ▪ SPŠ Poprad

▪ SŠ Kysucké Nové Mesto, ▪ SPŠE Prešov

▪ SPŠD Trnava, ▪ SPŠ Trnava,

▪ SSŠ Tvrdošín

1768; 66%

788; 30%

101; 4%

Štruktúra študentov zapojených do aktivít projektu POPULAS podľa

ročníkov

4. roč.

3. roč.

iný

POPULAS 2 (01-07/2017) NADÁCIA PONTIS

7 - Teoreticko-praktické prednášky

1 - Vedecko-odborný seminár pre pedagógov stredných škôl

350 - Počet zapojených študentov

18 - Počet zapojených pedagógov

Číslicové spracovanie obrazu a zvuku

e-Health, Inteligentné textílie

Hodnotenie kvality hlasového prenosu

Navigácia v priestore

3D grafika, 3D animácia

Virtuálna realita

Optické siete

3D rekonštrukcia, 3D tlač

3

60 min. (6x10 min.) 10 min. 30 min.

PR

ES

TÁ

VK

A

I. ČASŤ

TEORETICKÉ PREZENTÁCIE

II. ČASŤ

PRAKTICKÉ UKÁŽKY

PR

ED

ST

AV

EN

IE P

RO

JE

KT

U

10 min.

POPULAS 2 - REALIZÁCIA

VÚC: Žilina, Banská Bystrica, Prešov, Trnava

http://fel.uniza.sk/populas

Dotazník

15.02.2017 - SOŠ IT Banská Bystrica

21.02.2017 - SPŠE Liptovský Hrádok

22.02.2017 - SPŠ Kysucké Nové Mesto

23.02.2017 - Gymnázium Hlinská, Žilina

28.02.2017 - SPŠ Poprad

02.03.2017 - SPŠE Prešov

07.03.2017 - SPŠ J. Murgaša Banská Bystrica

08.03.2017 - SPŠ Martin

09.03.2017 - SPŠD Trnava

4

TEORETICKÁ ČASŤ

5

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Optické sieteIng. Jozef DUBOVAN, PhD.

Optické vláknoOptické vlákno predstavuje prenosové médium, ktorým môže optické žiarenie (svetlo) o určitých vlnových dĺžkach byť prenášané s minimálnymi stratami.

Je vytvorené tak, aby svetlo bolo za istých podmienok „uväznené“ v jeho jadre.

Základné súčasti (viď obrázok).

7

Optický kábelPredstavuje obvykle skupinu optických vlákien, ktoré sú zoskupené tak aby sa v čo najvyššej možnej miere zabezpečila ich mechanická odolnosť pri manipulácii a ich funkcia vo zvolenom prostredí.

Jestvujú mnohé usporiadania optických resp. hybridných (opticko-metalických) káblov.

8

Optická sieťPredstavuje zoskupenie, optických a optoelektronických zariadení a prvkov, spojených vzájomne tak aby mohli spolu komunikovať.

Typ optickej siete určuje jej usporiadanie, zariadenia, ktoré sa v nej nachádzajú a fyzická rozľahlosť.

9

Procesy vedúce k tlmeniu optického vláknaTlmenie optického vlákna je jeho základný parameter a určuje koľkonásobne je výstupné žiarenie slabšie ako vstupné.

Môže byť spôsobené týmito príčinami:

• absorpcia

• rozptyl

• manipulácia a spájanie

Meranie môžeme realizovať napr. pomocou OTDR.

10

Optické konektory

Optický konektor by mal byť použiteľný pre vlnové dĺžky od 1300 do 1650 nm.

Každé optické spojenie pozostáva z dvoch zásuvných častí a jedného adaptéra. Optický adaptér by mal byť vyrobený ztakých materiálov, ktoré budú garantovať mechanickú odolnosť voči nárazu, tlaku, jednoduchú manipuláciu, tepelnúodolnosť a nehorľavosť týchto častí.

Vytvorenie ľahko ručne rozoberateľného dočasného spojenia OV.

jednoduchá manipulácia, Používajú sa vo vnútri budov, ale aj v prepojovacích šachtách, resp. skriniach umiestených vovonkajšom prostredí.

Konektory sú jednovláknové resp. mnohovláknové.

Na konektory sú kladené tieto hlavné požiadavky:

rozobrateľnosť,

opakovateľnosť spojenia bez zníženia väzobnej účinnosti,

odolnosť voči klimatickým vplyvom.

11

UPC vs. APCAj keď budú oba konce spájaných OV dokonale hladké, kolmé a ich osi ležia na tej istej priamke, určitá časť naviazaného svetla je z rozhrania týchto vlákien odrazená späť do budiaceho vlákna. Tento jav, známy ako Fresnelov odraz, je spojený so skokovou zmenou indexu lomu na rozhraní a možno ho opísať klasickým Fresnelovýmvzorcom.

12

Pokles výkonu signálu so vzdialenosťou

Tlmenie optického vlákna vypočítame ako

Vo výsledku sa na výstupe z optického vlákna prejavítlmenie signálu.

Ako z obrázka vidíme, dochádza k exponenciálnemupoklesu výkonu so vzdialenosťou.

Alebo pomocou úrovní

13

Kritický polomer

14

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Ďakujem za pozornosťjozef.dubovan@fel.uniza.sk

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Navigácia v priestoreIng. Juraj MACHAJ, PhD.

Lokalizačné služby

Lokalizačné služby Informácie o polohe používateľa

Dôležitá súčasť trhu

Presnosť vs. poskytované služby

Lokalizačné systémy Satelitné – globálne

Satelitné – lokálne

Založené na rádiových sieťach

Využívajúce dáta zo senzorov

Určovanie polohy pomocou rádiových sietí

Súčasné použitie informácií o polohe Tiesňová linka

Komerčné služby

Doprava

Turistika

Budúcnosť Autonómne vozidlá

Internet vecí

Navigácia vo vnútri budov

Určovanie polohy pomocou rádiových sietí

Lokalizačný proces

Výskum Nové služby a aplikácie

Optimalizácia algoritmov

Vývoj algoritmov Vplyv rozmiestnenia referenčných staníc na

lokalizačnú presnosť

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Ďakujem za pozornosťjuraj.machaj@fel.uniza.sk

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Virtuálna realitaIng. Peter Sýkora, PhD.

Čo je virtuálna realita?

Zrak a ako ho oklamať?

Reálna realita

Virtuálne prvky

Rozšírená realita ostatné

Ako skombinovať reálnu a virtuálnu realitu?

Ako umiestniť virtuálny objekt do reálneho sveta?

Y

XZ

Y

XZ

Ako to ovládať?

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Ďakujem za pozornosťpeter.sykora@fel.uniza.sk

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Prenos hlasu cez IP sieť a hodnotenie jeho kvality doc. Ing. Peter POČTA, PhD.

PRENOS HLASU CEZ IP SIEŤ A HODNOTENIE JEHO KVALITY

Hlasová služba a jej budúcnosť ako prenos cez IP sieť

konvergencia sietí a hlasová služba,

problémy spojené s konvergenciou sietí (kompatibilita zariadení a protokolov, kvalita služieb),

parametre ovplyvňujúce kvalitu hlasového prenosu (oneskorenie, jitter, strata paketov).

Čo to vlastne kvalita hlasového prenosu je?

je komplexný psychoakustický fenomén v rámci procesu ľudského vnímania.

Každá osoba interpretuje kvalitu hlasového prenosu rozdielnym spôsobom.

MOS (Mean Opinion Score).

sa zameriava len na jednosmerný rečový prenos od vysielajúceho účastníka ku prijímaciemu.

PRENOS HLASU CEZ IP SIEŤ A HODNOTENIE JEHO KVALITY

Aké metódy sú používané na jej hodnotenie?Subjektívne metódy: využívajú posluchovú porotu.

Objektívne metódy: nahradzujú posluchovú porotu pomocou algoritmu výpočtu MOS hodnôt z rečových vzoriek.

ich úlohou je zabezpečenie čo najpresnejších výsledkov pri porovnaní s výsledkami posluchových testov.

Kategórie hodnotenia používané v prípade subjektívnych metódKategória absolútneho hodnotenia: nepoužíva referenčnú vzorku.

Kategória hodnotenia degradácie: používa referenčnú vzorku,

vopred definované poradie prezentovaných vzoriek.

Kategória porovnávacieho hodnotenia: používa referenčnú vzorku,

rozdielne poradie prezentovaných vzoriek.

PRENOS HLASU CEZ IP SIEŤ A HODNOTENIE JEHO KVALITY

Metódy využívané v prípade objektívneho hodnotenia

Intruzívna metóda:

používa referenčnú vzorku,

vyššia presnosť.

Neintruzívna metóda:

nepoužíva referenčnú vzorku,

nižšia presnosť.

Obr. 1 Principiálna schéma intruzívneho merania kvality hlasového prenosu

PRENOS HLASU CEZ IP SIEŤ A HODNOTENIE JEHO KVALITY

Algoritmy používané pri intruzívnej metóde

PSQM (ITU-T P.861),

PAMS (British Telecom),

PESQ (ITU-T P.862),

POLQA (ITU-T P.863).

Algoritmy používané pri neintruzívnej metóde

ANIQUE,

3SQM (ITU-T P.563).

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Ďakujem za pozornosťpeter.pocta@fel.uniza.sk

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Úprava 3D skenovaných objektov pre zobrazenie vo virtuálnej realite.Ing. Ján HLUBÍK, PhD.

Úloha 3D grafika pri vývoji VR aplikácií

Proces: Tvorba 3D modelu na základe fotografií reálneho objektu.

Vstup: Fotografie/mračno bodov skenovaného objektu.

Výstup: Nízko-polygonálny objekt s textúrou.

Postup práce:

Mračno

bodovTriangulácia

Polygonálna

optimalizáciaMapovanie textúry

Tvorba normálovej

mapy

Import modelu do

vývojového

prostredia pre VR

3D model

Fotografie 3D model

35

3D rekonštrukcia

Fotogrametria– proces získavania 3D informácií o objekte z fotografií.

79 fotografií s rozlíšením 4128x2322 pixelov.

Mračno bodov: 77 038 bodov/2 314 643 bodov

Program: Visual SfM

36

Tvorba a redukcia polygónov

1 480 632 bodov 241 502 polygónov 300 polygónov

Odstránenie nadbytočných bodov.

Triangulácia - tvorba polygonálnej site.

Polygonálna redukcia pre menšie nároky na výpočtový výkon.

Tvorba textúry

Program: MeshLab2016

37

Mapovanie textúry

Mapovanie textúry – projekcia 2D obrazu na 3D objekt.

Mapovaná textúra z MeshLabu je z pohľadu ďalšej postprodukcienevhodná!

Je potrebné premapovať textúru tak, aby sa javila ako jeden celok.

Program: Blender

38

Normálová mapaProgram: Blender

Nízko-polygonálny objekt => strata štruktúry povrchu.

Pomocou normálovej mapy je možné zobraziť jemne „zakrivenie“ povrchu pri zachovaní polygonálnej štruktúry.

Pre zobrazovanie objektov v 3D aplikáciách, je lepšie používať jednoduché modely so zložitými textúrami.

39

Finálny 3D modelProgram: Blender

Výstupný 3D objekt by mal byť čo najjednoduchší so zachovaním čo najväčších detailov pôvodného objektu.

Export modelu vo vhodnom formáte pre dané 3D vývojové prostredie.

Vizuálne porovnanie jednotlivých modelov:

Hi-poly model Low-poly + norm. map. Low-poly bez norm. map.

40

Import do vývojového prostredia pre VRProgram: Unity3D

41

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Ďakujem za pozornosťjan.hlubik@fel.uniza.sk

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Automatický popis obrazových dátIng. Miroslav BENČO, PhD.

Prečo automatický popis obrazových dát?

„A PICTURE IS WORTH TEN THOUSAND WORDS“ČÍNSKE PRÍSLOVIE

Spracovanie obrazu

Obraz je vizuálnou reprezentáciou informácie

Rozlíšenie digitálnych obrazov je definované hustotou snímacej mriežky

Dig. obraz je dvojrozmerná diskrétna funkcia, ktorá pozostáva z N riadkov a M stĺpcov

y

xf(0,0)

f(M-1,N-1)

Extrakcia príznakov - Farba

Farba je silným deskriptorom, ktorý vo veľkej miere zjednodušuje identifikácie a extrakciu objektov z obrazu

Človek dokáže rozoznávať približne 150 sýtych farieb a až niekoľko tisíc menej sýtych farieb, ale rozoznáva iba približne tucet odtieňov šedej

Extrakcia príznakov - Textúra

Textúry sú homogénne vzory alebo priestorové usporiadania pixelov

Základné vlastnosti textúr – hrubosť, jemnosť, viazanosť, smerovosť, nerovnosť, pravidelnosť, atď.

Extrakcia príznakov - Tvar

Poňatie tvaru je veľmi dobre zrozumiteľné, avšak je ťažké ho vyjadriťformálne

Reprezentácia tvaru rozdelená do dvoch kategórií: BB (Boundary-Based) – hľadanie hraníc medzi jednotlivými homogénnymi

oblasťami obrazu, postupným delením väčších častí na menšie, t.j. na popis savyužívajú externé charakteristiky objektov

RB (Region-Based) – hľadanie hraníc regiónov, pričom sa postupuje z vnútraregiónu smerom ku hraniciam regiónov, t.j. na popis sa využívajú internécharakteristiky objektov

Popis obrazu

Segmentácia obrazu

Lokálne deskriptory

Detekcia tváre

Klasifikácia obrazových dát

CBIR Systém

Praktické využitie popisu obrazových dát

Armáda

Doprava

Medicína

Domácnosť

Webové vyhľadávače

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Ďakujem za pozornosťmiroslav.benco@fel.uniza.sk

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

3D rekonštrukcia, 3D tlačIng. Patrik Kamencay, PhD.

Počítačové videnie

Problémy vo sférach výskumu:

0 - rozmerný

1 - rozmerný

2 – rozmerný (OCR)

3 - rozmerný

n - rozmerný

Dimenzie:

priestor, čas, ...

snímanie pohybu

rozpoznávanie objektov

Reálny 3D priestor

Vizuálne vnímanie 3D

sveta(2D projekcia)

Počítačové videnie

DátaAlgoritmus

Virtuálny 3D priestor

Pamäť

Skúsenosti

Nárast dimenzie

Počítačová grafika

Kreslen

ie, Maľb

a

Red

un

dan

cia

KameraĽVS

Strata dimenzie

Redundancia

3D tlač

Nárast d

imen

zie

3D rekonštrukcia

Stereo videnie

Vstup / Výstup:

2 (viac) obrázkov

3D štruktúra DM

Kroky:

Kalibrácia

Stereo geometria

Hľadanie korešpondencií

Výpočet hĺbky

Využitie:

medicína, doprava, ... d

d

x

y

(0,0)

Rektifikácia

Ep. čiara

K1

B

f

K2

c1

c2

AB

C

AP ALCPCL BP BL

Ľ P

d

cc

fBz

z

B

fz

ccB

21

12

3D rekonštrukcia

1. kamera

Pohyb v 3D scéne

Stolček

Rovina kamery

XS

LS

3D rekonštrukcia (CT/ MRI)

Biomedicínske dáta

3D rekonštrukcia

3D vizualizácia

Sada vstupných CT rezov

Analýza

Tvorba 3D modelu

Aplikácie 3D rekonštrukcie

www.nasa.gov www.facialparalysisinstitute.com/3Dmodellingfacialreconstruction

www.visagetechnologies.com/robot-surgery/www.3dprint.com/124954/3d-printed-heart-saves-baby/

www.stratasys.com/en/Medical

Aplikácie 3D rekonštrukcie

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Ďakujem za pozornosťpatrik.kamencay@fel.uniza.sk

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Určovanie 3D pozície v priestoreIng. Vojtech ŠIMÁK, PhD.

MEMS Gyroskop a akcelerometer

MEMS Mikro Elektro – Mechanický Systém

MEMS Gyroskop a akcelerometer

Použitie MEMS Airbagy a snímače v automobile

Mobilné telefóny

Drony

MEMS Gyroskop a akcelerometer

Gyroskop a akcelerometer Akcelerometer

sleduje zrýchlenie v jednotlivých osiach (aj gravitačné)

podľa veľkosti zrýchlenia v jednotlivých osiach vypočíta polohu voči zemi

Gyroskop sleduje uhlovú rýchlosť v jednotlivých osiach

v gyroskope musí dochádzať k pohybu (otáčaniu, kývaniu, alebo obehu svetelného lúča

MEMS Gyroskop a akcelerometer

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Ďakujem za pozornosťvojtech.simak@fel.uniza.sk

Ďakujeme za pozornosť

http://fel.uniza.sk/populas

67

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Elektrotechnická fakulta, UNIZAWeb: http://fel.uniza.sk

Adresa: Univerzitná 8215/1, 010 26 Žilina

Akreditované študijné odbory (Bc.)

69

Automatizácia

ElektrotechnikaTelekomunikácie

Multimediálnetechnológie

Biomedicínskeinžinierstvo

Autotronika

Akreditované študijné odbory (Ing.)

70

Telekomunikácie

Telekomunikačnéa rádiokomunikačné

inžinierstvo

Biomedicína

Biomedicínskeinžinierstvo

Multimediálne technológie

Multimediálneinžinierstvo

Automatizácia

Riadenieprocesov

Elektrotechnika

Elektroenergetika

Elektricképohony

Výkonováelektronika

Fotonika

Predpokladané kapacity študentov do 1. ročníkov

Bc. Elektrotechnika (120)

Automatizácia (60)

Autotronika (20)

Telekomunikácie (100)

Multimediálne technológie (60)

Digitálne technológie (80)

Biomedicínske inžinierstvo (40)

71

Ing. Elektroenergetika (40)

Výkonové elektronické systémy (40)

Elektrické pohony (20)

Fotonika (20)

Biomedicínske inžinierstvo (30)

Riadenie procesov (40)

Aplikovaná telematika (20)

Telekomunikačné a rádiokomunikačné inžinierstvo (80)

Multimediálne inžinierstvo (40)

Štúdium na EF UNIZA

Akreditované perspektívne študijné odbory

Štúdium v moderne vybavených laboratóriách

Časť štúdia v zahraničí

Takmer istota zamestnania v odbore

Uplatnenie nielen doma, ale aj v zahraničí

Bohatý sociálny život

Moderné ubytovanie pre všetkých (aj Žilinčanov)

Prospechové štipendium

Odborové štipendium

http://fel.uniza.sk/populas

Projekt podporený Nadačným fondom Telekom pri Nadácii Pontis

Ďakujem za pozornosťstudref@fel.uniza.sk