Program mentorstva i studentske suradnje

Projekti i radne grupe

Pregled tema

1. Implementacija video kodera i dekodera zasnovanog na waveletima (u suradnji s privredom) NOVO!
2. Sustav za HHT analizu signala NOVO!
3. Adaptivni filtarski slogovi za obradu signala i slika
4. Sustavi za obradu audio i video signala u realnom vremenu
5. Ultrazvučni komunikacijski sustavi VRLO IZAZOVNO !
6. Detekcija pokreta u video signalu i primjene u realnom vremenu
7. Spektralne analize strukture proteina
8. Nove metode predstavljanja i prenošenja znanja

• Implementacija video kodera i dekodera zasnovanog na waveletima NOVO!

BBC je 2001 pokrenuo razvoj wavelet-based video kodeka pod nazivom Dirac. Danas je taj kodek open-source, te postoji u dvije izvedbe: obična (dirac.sf.net) i Pro (schrodinger.sf.net). Pro verzija je u postupku standardizacije kroz SMPTE.

Poznatu njemačku tvrtku Main Concept zanima vlastita implementacija encodera i decodera (u C jeziku), prema postojećim Dirac Pro specifikacijama, te usporedba sa konkurentskim kodecima (posebice h264/AVC). Pri implementaciji schroedinger kőd moze posluziti kao pomoć. Main Concept radi za Corel, Adobe, Autodesk, Leitch, Nikon, Sony,..., a od nedavno ima i svoju suradničku tvrtku u Zagrebu. Uključivanje na ovaj projekt nudi mogućnost rada u suradnji s navedenom tvrtkom te potencijalno buduće zaposlenje.

Projekt je u toku, te se uspješno realizira.

• Sustav za HHT analizu signala NOVO!

Za vremensko-frekvencijsku analizu signala desteljećima se koriste linearne transformacije: STFT, CWT, ... s poznatim ograničenjima razlučivosti. S druge strane, nova HHT (Huang Hilbertova transformacija) je iskustvena analiza signala sasvim različita od dosadašnjih pristupa - naizgled bez navedenih ograničenja!?

Podaci (govorni signal, glazba, biomedicinski signali, geofizički ili astrofizički signali,...) obrađeni HHT analizom pokazuju i ono što nije bilo vidljivo drugim metodama. Dovršena je implementacija HHT-a na klasteru računala na našem Zavodu, a i vi se možete uključiti na projekt implementacije i primjene HHT.

The Hilbert-Huang Transform has earned Dr. Huang the NASA Exceptional Space Act award with the citation, "[Dr. Huang's new method] is one of the most important discoveries in the field of applied mathematics in NASA history."

• Adaptivni filtarski slogovi za obradu signala i slika

Wavelet filtarski slogovi su posljednjih desetljeća pokazali svoju superiornost u u brojnim primjenama u obradi signala i slika. Jedan od primjera je kompresija slike, gdje su prednosti ovog pristupa rezultirali i novim standardom (JPEG 2000). Izuzetni rezultati postižu se i u potiskivanju šuma, detekciji značajki signala, detekciji singulariteta i brojnim drugim primjenama.

Adaptivni wavelet filtarski slogovi predstavljaju korak naprijed. To je područje aktivnog znanstvenog istraživanja i doprinosa članova ove radne grupe, koje je urodilo doktorskim i magistarskim disertacijama, brojnim znanstvenim radovima te suradnjom sa drugim sveučilištima i institutima kod nas i u svijetu. Postoji potreba za uključivanjem većeg broja suradnika u iznalaženju boljih rješenja adaptacije te primjena u kompresiji, potiskivanju šuma, analizi biomedicinskih signala i slika i sl.

• Sustavi za obradu audio i video signala u realnom vremenu

SIMD arhitektura, tipična za specijalizirane DSP procesore za obradu signala u realnom vremenu, sreće se i kod modernih procesora opće namjene. Intelovi procesori sadrže skupove instrukcija (MMX, SSE, SSE2) koji omogućuju paralelizam u obradi te ostvaruju pretpostavke čak i za tako zahtjevne zadatke kao što su obrada audio i video signala u realnom vremenu. U okviru ovog projekta izgrađeno je sučelje između DirectShow i IPP platformi, te je izgrađena biblioteka filtara (programskih komponenata) za takve obrade. U konačnici, takvi bi filtri mogli nadomjestiti brojna sklopovska rješenja danas uobičajena u jednom tonskom ili video studiju. Korištene tehnologije se uklapaju u moderne trendove razvoja elektroničkog sklopovlja programskim metodama, što je vrlo čest slučaj npr. u GSM baznim stanicama ili primjenama pod zajedničkim nazivom "software defined radio" i sl.

Na projekt je uključena vrlo aktivna grupa studenata s izvrsnim rezultatima, koja je stvorila pretpostavke za uključivanje većeg broja suradnika.

• Ultrazvučni komunikacijski sustavi VRLO IZAZOVNO !

Uspješna realizacija sustava za obradu audio i video signala u realnom vremenu na osobnom računalu (vidi prethodnu temu) omogućila je čitav niz posve novih i originalnih aplikacija. Jedna je komunikacijski sustav zasnovan na (ultra)zvuku kao mediju prijenosa.

Više je motiva za takav način komunikacija. Elektromagnetski valovi se teško šire vodom, pa je čitav niz podvodnih primjena zasnovan na propagaciji zvuka kroz vodu. Nadalje, kako su računala redovito opremljena zvučnom karticom, mikrofonom i zvučnicima za takav oblik komunikacije nije potrebno nikakvo dodatno sklopovlje, niti posebne dozvole (koncesije). Moderni komunikacijski uređaji često koriste napredne metode digitalne obrade signala (sinkronizacija, adaptivno skraćivanje i kompenzacija prijenosnog kanala, OFDM modulacija, unaprijedni zaštitni kodovi, ...).

Na ovom projektu uspješno je implementirana bežična mreža računala zasnovana na zvuku kao prijenosnom mediju. Zamisao je originalna, urodila je vrlo izazovnim proizvodom, a i Vi se možete uključiti!

• Detekcija pokreta u video signalu i primjene u realnom vremenu

Postoji čitav niz primjena koje su zasnovane na detekciji i praćenju pokretnih dijelova slike u video sekvenci. Otprije realizirani algoritmi za obradu video signala potvrđuju da je moguće izvršavati više milijardi računskih operacija u sekundi i obaviti vrlo složene obrade na običnom osobnom računalu (vidi temu Sustavi za obradu video i audio signala u realnom vremenu). Zadatak je detektirati vektore gibanja u video signalu u stvarnom vremenu, te na osnovu toga pratiti ili brojati pokretne objekte, reducirati utjecaj pomaka kamere na kvalitetu snimke i sl.

Već realizirani sustav uspješno detektira i prati pokretne objekte u stvarnom vremenu.

• Spektralne analize strukture proteina

Dekodiranje ljudske DNK je među najvažnijim prekretnicama u modernoj znanosti. Proteini (bjelančevine) su osnovni građevni materijal i "strojarnica" svake žive stanice. U novije se vrijeme matematičke metode poznate u digitalnoj obradi signala sve više koriste u molekularnoj biologiji. Među ostalim, primijenjuju se spektralne analize, a zbog svojih dobrih svojstava osobito je zanimljiva wavelet transformacija (vidi temu Adaptivni filtarski slogovi za obradu signala i slika).

Struktura proteina može se opisati višedimenzionalnim diskretnim signalom. U suradnji sa znanstvenicima s PMF-a pokrenuto je istraživanje sa ciljem detekcije poznatih struktura te klasifikacije proteina metodama spektralne analize.

• Nove metode predstavljanja i prenošenja znanja

Klasična sekvencijalna organizacija knjige (udžbenika) te klasični način prenošenja znanja podučavanjem gube bitku s naraslim potrebama za znanjem na početku 21 stoljeća. Projekt Connexions pokrenut na Rice University okupio je desetke sveučilišta i pojedince iz 157 zemalja svijeta. Elementi znanja predstavljeni su hipertekstualno organiziranim modulima, gdje međusobne veze prelaze okvire jednog kolegija, nastavnog programa ili znanstvenog područja. Nastavnici i studenti kreiraju module znanja koji su izloženi korisnicima u ravnopravnoj "Internet utakmici".

Vi možete ponuditi hipertekstualne module znanja začinjene ilustrativnim simulacijama iz područja digitalne obrade signala, adaptivnih wavelet filtarskih slogova, obrada audio i video signala u stvarnom vremenu, iz područja spektralne analize proteina, ...

[povratak na vrh stranice]