3D PONTFELHŐ FELDOLGOZÁSA PCL SEGÍTSÉGÉVEL
Guttin László, konzulensek: Szabó-Resch Miklós Zsolt, Dr. Vámossy Zoltán Imre
A TDK dolgozat témája műveletvégzés pontfelhőkkel a PCL (Point Cloud Library) használatával. A feladat a TekiControl Project részét képezi, végső célunk az, hogy a robot valósághű, három dimenziós modellt tudjon alkotni a körülötte lévő valóságról.
A pontfelhőt a robot (TurtleBot II) a saját környezete alapján szolgáltatja a Microsoft Kinect eszköz adatai, valamint a ROS (Robot Operating System) segítségével. A kapott pontfelhőt ezután a PCL egység dolgozza fel: hibaszűrést végez, simít és szegmentál. Az ily módon előkészített pontfelhőt a rendszer képes a felhasználó számára megjeleníteni. Az alkalmazás .NET környezetben készül, ezért interfészt biztosít a program és a ROS, valamint a program és a PCL modul között, mindezt Windows operációs rendszer alatt. Az előbbi kapcsolatot a ROS.NET, míg az utóbbit egy általam készített wrapper modul segítségével valósítjuk meg. A wrapper modul feladata az unmanaged PCL függvénykönyvtár felügyelt (C#) nyelven történő használatának lehetővé tétele.
A dolgozat ismerteti a ROS keretrendszer és az ezt használó ROS.NET komponens alapvető felépítését, működését és használatát is. Továbbá bemutatja a jelentősebb PCL algoritmusokat, kitér ezek lehetséges hívási módjaira, majd kiemeli előnyeiket és hátrányaikat. Végül leírja a megjelenítéshez használt eszközök alkalmazását.
A befejező rész tartalmazza az elkészült rendszer eredményeinek értékelését összehasonlítva más hasonló megoldások eredményeivel.
BUKSI, A ROBOTKUTYA
Liszi Dániel, Békéssy Herman András, konzulensek: Dr. Steiner Henriette, Somlyai László
Bevezetés: A dolgozat a Buksi nevű robot tervezését és működésének lépéseit ismerteti. A robot az állatok mozgásának modellezésére képes, mely terület mind a mérnöki tudományokban, mind a mozgáskutatásban, mind az etológia tárgykörében fontos lehet. A dolgozat kifejti a robot megtervezésének, eszköz választásának lépéseit, a felépítését, a felhasznált mikrovezérlő programjának működését, megvalósítását, és a robot tesztelését. Szakmai célunk az volt, hogy a megfelelő, anatómiailag, élettanilag helyes mozdulatokat modellezzük lehetőleg kevés ízületi pont felhasználásával. A megfelelő módszer és megvalósítás során több lehetőséget is számba vettünk: kerekes, lánctalpas, rotoros, lábas mozgatás, melyek tulajdonságait végiggondolva döntöttünk az elkészült megvalósítás mellett. Külön feladat a megfelelő távirányítás, vezérlés kialakítása. Munkánkban összehasonlítjuk a különböző lehetőségeket, és ezek közti különbségeket illetve nehézségeket, akadályokat külön is kiemeljük.
Anyagok és módszerek: A váz szerkezete faanyagból készült, melyet stabilitásáért választottunk ki. A vezérlést Arduino Uno mikrovezérlővel oldottuk meg, a tápellátást 4db AA elemmel, amelyet egy foglalatban rögzítettünk a robot aljához. SG-90 szervo motorokat használtunk a mozgatáshoz. HX1838 infra távirányító adót és VS1838 vevőt használtunk az irányításhoz.
Eredmények: Sikeresen lemodelleztük a gerinces négylábú állatok mozgását egy izületes környezetben, illetve egyéni mozgásokkal, és parancs sorozatok kiadásának lehetőségével egészítettük ki a robot funkcionalitását.
Következtetés: Az állatok mozgásának alkalmazása mesterséges környezetben lehetséges a teljes testszerkezet másolása nélkül, alacsony izület számos mozgás mechanizmussal. A továbbiakban módosítani fogjuk a távirányítási módozatokat, illetve bővíteni fogjuk a mozgási lehetőségeket, javítani fogjuk a szerkezetet, és kiterjesztjük az adatfeldolgozást.
FÖLDI JÁRMŰ ÚTVONALKERESÉSE OPTICAL FLOW ALAPÚ 3D REKONSTRUKCIÓ SEGÍTSÉGÉVEL
Molnár Fanni, Czakó Bence Géza, konzulensek: Dr. Kósi Krisztián, Dr. Stojcsics Dániel Zoltán
Egy folytonos emberi beavatkozást nem igénylő, bizonyos szempontokból autonóm robot ma már az élet igen sok területen kívánatos eszköz. Ahhoz, hogy egy ilyen földi, légi vagy vízi jármű tartósan működőképes maradjon váratlan környezeti változások mellett, elengedhetetlen hogy tájékozódását, közlekedését tekintve „okos” legyen. Olyan tulajdonságokkal kell felruháznunk, melyekkel megbízhatóan képes feladatát elvégezni. Fontos, hogy minél nagyobb rálátással rendelkezzen környezetére, de még fontosabb, hogy a megfigyelt környezetet hogyan használja, tudja e értelmezni azt.
A dolgozat célja egy olyan rendszer létrehozása, mely képes egy földi jármű egyszerűbb autonóm irányítására. A robotautó képfeldolgozás segítségével képes két pont közötti út megtételére a köztes akadályok kikerülése mellett. A dolgozat első részében a hasonló megvalósítások elemzését és az ezekből adódó lehetőségek feltárását, összehasonlítását tárgyaljuk. Az elemzések magukban foglalják a releváns szabályozási módszerek alkalmazhatóságát, valamint a különböző kamerarendszerekből kinyerhető képekkel megvalósítható 3D terek és objektumok rekonstrukciójának megvalósíthatóságát. Kitérünk ezen képelemzésekből kinyerhető adatoknak a jármű útkeresésében való felhasználhatóságára.
Jelen dolgozat célja, hogy ismertesse a szükséges elméleti hátteret, mely alapján ez a rendszer kivitelezésre kerülhet. Bemutatásra kerül a jármű matematikai modellje, valamint az ahhoz elkészült szabályozó. Ezen felül ismertetjük a szükséges képfeldolgozási eljárásokat, melyek támogatják a jármű útkeresését. Bemutatásra kerülnek még a különböző hardver és szoftver komponensek, melyek szükségesek a rendszer megvalósításához. Végezetül tárgyaljuk az eddig elért eredményeket és a rendszer kivitelezhetőségét.
KULCSSZÓ ALAPÚ KÉPKERESŐ RENDSZER FEJLESZTÉSE AUTOMATIKUSAN ANNOTÁLT KÉPI ADATBÁZIS ESETÉN
Placskó András, konzulens: Dr. Sergyán Szabolcs
A mai, rendkívül gyorsan fejlődő világban a fényképek nagyon fontos szerepet töltenek be a mindennapjainkban. Ha a fényképek számát megnézzük, a jelenlegi három legnagyobb közösségi portálon naponta összesen körülbelül 1.8 milliárd kép kerül feltöltésre, és természetesen ezekben az adatokban nincsenek benne az átlagos emberek tevékenységei, akik csak saját maguk szórakoztatása érdekében készítenek mindennapjaikban fényképet, melyet nem töltenek fel sehova. Az ebből adódó mennyiséget kezelni, rendszerezni esetleg keresni köztük óriási feladat, melynek megkönnyítése érdekében adok erre egyfajta megoldást.
Olyan képkeresést valósítottam meg, ahol minták alapján a rendszer automatikus komment-hozzárendelést végez el bizonyos tulajdonságok alapján az adatbázisban található képekhez. Ezek az említett tulajdonságok szöveges leírások, melyek kialakítása nem a felhasználó feladata, hanem a rendszeré.
A program, tanító képek alapján egy előre meghatározott szóhalmazban található szavakhoz tartozó objektumok felismerésével kialakítja az adatbázisban található képhez tartozó jegyzeteket, majd a felhasználó lekérdezésére, eredményként az első tizenkét darab legrelevánsabb képet szolgáltatja. A rendszer minél pontosabb működése érdekében a felhasználónak véleményeznie kell az eredményt, melyből a rendszernek képesnek kell lennie tanulni. Az objektumok leírására olyan eljárást választottam, amely a vizsgált képen képes az objektumot annak méretétől, orientációjától és pozíciójától függetlenül felismerni. Az adatbázisban található képek rengeteg képfeldolgozási műveleten mennek keresztül a feldolgozás során, melyek mind azt a lehetőséget biztosítják, hogy a szegmentálás, valamint az objektumok felismerése majd azok egymáshoz hasonlítása minél pontosabb egyezést mutasson. Ennek következményeképpen lehetséges megvalósítani, hogy a keresés minél pontosabb legyen, minél kevesebb emberi interakció hozzáadásával.
NYELŐCSŐ SZÖVET SZERKEZETI ELVÁLTOZÁSÁNAK DETEKTÁLÁSA KÉPFELDOLGOZÁS SEGÍTSÉGÉVEL
Tóth Máté István, Golarits István, konzulens: Dr. Vámossy Zoltán Imre
Dolgozatunkkal egy olyan szoftver megtervezését, és implementálását (C#) tűztük ki célul, amely biopsziás mintavételből származó, nyelőcső szövetek, digitalizált mikroszkópos képein képes a kehelysejtek detektálására. Az így felismert sejtek segítenek a beteg szövetrészek azonosításában.
Ezen sejttípusokból felismerhető számos elváltozás, amelyek a nyelőcsőrák kialakulásának kockázatát nagyban befolyásolják. Egyik ilyen különleges elváltozás a Barett nyelőcső, melynek azonosítása a betegség kórélettanában igen fontos állomás. Ezt az elváltozást a hámrétegben keletkező kehelysejtek, valamint az ott lévő laphámok, hengerhámmá alakulásával lehet a legpontosabban detektálni.
Programunk készítésénél elsősorban a kehelysejtek detektálását állítjuk középpontba, ezeket a sejteket különböző képfeldolgozási módszerekkel különítjük el, és azonosítjuk a műveletvégzés során. Ezek az algoritmusok számos bemeneti paramétert igényelnek a precíz detektálás érdekében, így a legjobb paraméter kombináció megtalálásához egy genetikus algoritmust is implementálunk.
Az elkészítendő szoftverünk egy olyan döntéstámogatási eszköz lehet az orvosi munkavégzés során, ami felhívja az szakemberek figyelmét a gyanúsnak ítélt területekre. Az ilyen rendszerekkel szemben támasztott egyik legfontosabb elvárás a sebesség, ezért munkánk során különös figyelmet fordítottunk az optimalizációra. Ennek egyik módja a megfelelő felbontású képek előállítása, valamint felhasználásuk, másik fontos tényezője pedig a felhasznált algoritmusok feladatra szabása.
Rendszerünk támogatja az orvosi szoftverekben közkedvelten használt és elterjedt DICOM szabványt, mely nagyban megnöveli a feldolgozható formátumok számát, és segít elkerülni a kompatibilitási problémákat.
SZÁMÍTÓGÉPPEL TÁMOGATOTT DOLGOZAT JAVÍTÁS ÉS ÉRTÉKELÉS, KÉPFELDOLGOZÁS SEGÍTSÉGÉVEL
Tóth Ádám, konzulensek: Dr. Vajda István, Dr. Vámossy Zoltán Imre
A TDK dolgozat célja egy olyan szoftverrendszer bemutatása, mely potenciálisan megoldást nyújthat – elsősorban a felsőoktatásban – az írásbeli vizsgázás és vizsgáztatás egyszerűbbé, kényelmesebbé és gyorsabbá tételére, a vizsga jellegéből adódó pozitív attribútumok megtartásával, viszont minél több negatív attribútum kiküszöbölésével.
A projekt szemléletmódja merőben eltér az elmúlt több mint 10 évben preferált aspektustól, melynek megvalósításai nem tudták kellőképpen reprodukálni, s ezáltal felváltani sem a hagyományos írásbeli vizsgáztatás bevett gyakorlatát.
A dolgozat végigköveti a szoftverrendszer megvalósításának minden releváns fázisát, a témabeli kutatómunkától kezdve, a szoftver alfa verziójának elkészültéig, s annak teszteléséig, különös hangsúlyt fektetve a legfontosabb algoritmusok implementációjának bemutatására.
DAGANATOS BETEGSÉGEK KEZELÉSÉT ELŐSEGÍTŐ MODELL-ALAPÚ OPTIMÁLIS SZABÁLYOZÁSI MÓDSZEREK KIDOLGOZÁSA
Czakó Bence Géza, konzulens: Prof. Dr. Kovács Levente Adalbert, Sájevicsné Dr. Sápi Johanna
Napjaink egyik vezető halálozási oka a rákos megbetegedés, melyben évente több mint egy millió ember hal meg világszerte. A betegek kezelése általában a konvencionális rákterápiás módszerekkel történik, melyek a kemoterápia, a sugárkezelés, valamint a műtéti beavatkozás, amik súlyos mellékhatásokkal járnak. A 20. század végén ugyanakkor megjelentek a célzott molekuláris terápiák, melyek a tumor hatásmechanizmusainak bizonyos részeit támadják, így kevesebb mellékhatással rendelkeznek, ugyanakkor drágábbak is, mint a hagyományos eljárások. Egy célzott molekuláris terápia, az antiangiogenikus terápia, mely blokkolja a tumor érképződését, ami a rákos sejtek halálozásához vezet, csökkentve a tumor térfogatát. A dolgozatom célja, hogy a tumornövekedés matamatikai modelljének segítségével egy optimális kezelési stratégiát hozzak létre, mely optimális a kezelés időtartama, valamint a használt gyógyszer költségének szempontjából. A munka tartalmazza a probléma biológiai hátterének feltárását, valamint a célzott molekuláris terápiák ismertetését. Ezek után bemutatásra kerül a használt matematikai modell, valamint az alkalmazott szabályozók elméleti háttere. Dolgozatomban mind klasszikus (PID), mind pedig modern szabályozási (MPC – modell prediktív irányítás) módszereket alkalmaztam. A szabályozókat elkészítése után összehasonlítom a működésüket, majd a dolgozat végén összefoglalom az elért eredményeket.
QUADCOPTER ROBUSZTUS FIXPONT TRANSZFORMÁCIÓ ALAPÚ NEMLINEÁRIS ADAPTÍV SZABÁLYOZÁSA
Czakó Bence Géza, konzulens: Dr. Kósi Krisztián
Napjainkban egyre nagyobb hangsúlyt kapnak a nemlineáris szabályozások a hétköznapi rendszerekben. A hagyományos nemlineáris módszerek alapja a Lyapunov függvényekkel végzett stabilitásvizsgálat, mely jelentősen megnehezíti ezeknek a módszereknek a használatát. Jelen TDK dolgozat célja bemutatni egy új megközelítést, a robusztus fixpont transzformáció alapú adaptív szabályozást, mely megoldást nyújthat a bonyolult tervezési problémákra. A TDK dolgozat célja, hogy egy quadcopter szabályozásának megtervezése által betekintést nyerhessen az érdeklődő ennek a módszernek a működésébe. A TDK dolgozatban először a quadcopterek matematikai modellje kerül bemutatásra az Euler Lagrange formalizmus alapján, majd betekintést ad az adaptív szabályozásokba, valamint felvázolja a variable structure/sliding mode technika működését. Ezen módszerek elméleti alapjainak segítségével bemutatja a robusztus fixpont transzformáció alapú adaptív szabályozást, melynek használatát a quadcopter modelljének felhasználásával készült szimulációval demonstrálja. A dolgozat végén található a szimulációs eredmények kiértékelése, valamint a munka során szerzett tapasztalatok összegzése.
