Posudek vedoucího
Čechal, Jan
V rámci diplomová práce Zdeňek Endstrasser vyvinul software pro kalibraci dat měřených
nízkoenergiovým elektronovým mikroskopem (LEEM). Práce shrnuje technické vlastnosti
přístroje a fyzikální problematiku důležitou pro získávání obrazových dat a matematické
postupy pro jejich korektní zpracování. Software byl testován na několika reálných
videosekvencích a ukazuje se jeho vysoká funkčnost. Student pracoval na své práci
samostatně s velkým zájmem, díky čemuž splnil cíle diplomové práce a vytvořil použitelný
nástroj, který najde uplatnění v dalším výzkumu molekulárních systémů na površích.
Jedná se mimořádně kvalitní práci, kterou hodnotím výborně/A.
Dílčí hodnocení
Kritérium |
Známka |
Body |
Slovní hodnocení |
Splnění požadavků a cílů zadání |
A |
|
|
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod |
A |
|
|
Vlastní přínos a originalita |
A |
|
|
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry |
A |
|
|
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii |
A |
|
|
Logické uspořádání práce a formální náležitosti |
A |
|
|
Grafická, stylistická úprava a pravopis |
A |
|
|
Práce s literaturou včetně citací |
A |
|
|
Samostatnost studenta při zpracování tématu |
A |
|
|
Posudek oponenta
Novák, Jiří
Student Bc. Zdeněk Endstrasser se v rámci své diplomové práce zabýval vývojem softwaru
pro zpracování snímků a videosekvencí z nízkoenergiové elektronové mikroskopie (LEEM)
a nízkoenergiové elektronové difrakce (LEED) pořízených přístrojem FE-LEEM P90 (Fi.
SPECS GmbH) a aplikací softwaru na vybraná experimentální data. Vytvořený software
s grafickým uživatelským prostředím (GUI) poskytuje nástroje pro filtraci šumu, detekci
hran a zvyšování kontrastu v obrázcích a dále algoritmus pro korekci prostorového
posunu zobrazované oblasti ve videosekvencích způsobeného zejména tepelnou expanzí
vzorku a držáku vzorku. Co se textu práce týče, je dobře logicky členěn. Formulace
jsou hutné, ale zároveň výstižné a srozumitelné zvláště pokud se jedná o popis experimentálních
metod a diskuzi (kapitoly 2 a 5). Gramatické chyby a překlepy jsou sporadické. Na
druhou stranu je třeba vytknout drobné nepřesnosti a někdy i chyby v matematickém
popisu použitých filtrů a algoritmů pro zpracování obrazu (týká se kapitoly 3). Vhodnou
součástí DP by byl také manuál představující jednotlivá menu GUI. Část textu věnovaná
vyhodnocení experimentálních dat je poměrně krátká (podkapitola 4.2, str. 34 – 37).
Přes tyto spíše drobné nedostatky v textu DP se jeví diplomantem vytvořený software
a optimalizované parametry implementovaných numerických algoritmů jako přínosný nástroj
pro uživatele LEEM/LEED přístroje v core-facilitě CEITEC Nano.
Dílčí hodnocení
Kritérium |
Známka |
Body |
Slovní hodnocení |
Splnění požadavků a cílů zadání |
A |
|
|
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod |
A |
|
|
Vlastní přínos a originalita |
A |
|
|
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry |
A |
|
|
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii |
B |
|
|
Logické uspořádání práce a formální náležitosti |
B |
|
|
Grafická, stylistická úprava a pravopis |
B |
|
|
Práce s literaturou včetně citací |
A |
|
|
Otázky
- U rovnic je použito číslování rovnic v závorkách, ale odkazy na rovnice v textu jsou
uvedeny čísly bez závorek – je to matoucí a též v kontrastu se zvyky ve vědecké literatuře.
- Vztah (3.13): sumy v diskrétní konvoluci mají být přes proměnné s a t nikoliv a
.
- Vztah (3.17): uvedená Gaussova funkce G není zapsána ve standardním tvaru pro funkci
dvou proměnných a následně x a y nejsou směrodatnými odchylkami popsané funkce (krom
speciálního případu x=y), což dále text tvrdí. Navíc v čitateli exponentu v (3.17)
jsou uvedeny proměnné a užívané v textu pro souřadnice v fourierovském (tj. reciprokém)
prostoru, kdežto indexy u „standardních odchylek“ Gaussovy funkce x a y se vztahují
k souřadnicím obrazového (přímého) prostoru.
- Str. 47 dole: v Seznamu použitých zkratek a symbolů je uvedeno, že G je „Gaussova
funkce s pološířkou ,“ což odporuje v textu používanému významu jako směrodatné
odchylky. Směrodatná odchylka Gaussova rozdělení není rovna jeho pološířce.
- Str. 19, 2. odstavec: tvrzení, že nahrazení provádění filtrace obrázků v fourierovském
prostoru podle (3.16) (vyžaduje provedení dvou FFT matic a jednoho násobení matic
po elementech) konvolucí matic v obrazovém prostoru (vyžaduje provedení konvoluce
v obrazovém prostoru a případně jednu FFT matice filtru) podle (3.19) je časově výhodné,
není vzhledem k vysoké efektivitě algoritmu FFT obecně pravdivé. Výhodnost jednoho
či druhého způsobu výpočtu záleží na velikosti jádra filtru. Tvrzení by si zasloužilo
rozšířený komentář, příp. podložení tvrzení numerickými daty.
- Vztah (3.19), (3.20) a další vztahy v textu: ze zápisu ve vztazích vyplývá, že u
filtrů dolní a horní propusti s gaussovskou váhou je symbol vyhrazený pro směrodatnou
odchylku Gaussovy funkce v fourierovském prostoru. Nicméně použití symbolu v tomto
smyslu není konzistentní a již v Obr. 3.2 na str. 19 a v odstavci pod ním je symbolem
označena směrodatnou odchylku gaussovského jádra obrazovém prostoru.
- Str. 19, předposlední odstavec: tvrzeni: „Z parametrů gaussovského jádra má největší
vliv na výsledný obraz směrodatná odchylka.“ není obecně správné. Pokud by se velikost
gaussovského jádra (tj. velikost podmatice s nenulovými elementy) volila menší jak
přibližně 6, byl by vliv změny velikosti jádra na výsledný obraz větší než vliv směrodatné
odchylky (proč?).
- V kontextu definice konvoluce funkcí vztahem (3.13) a na straně 17 zavedené indexace
elementů matic nepředstavuje matice (3.21) Diracovo konvoluční jádro a konvolucí s
ní by došlo k posunu obrazu po diagonále. Podobně matice v (3.23) nepředstavuje správně
zapsanou matici filtru průměrování.
- Str. 26 - 27, vztahy (3.32), (3.33) a (3.39): funkce (matice) (semi-)fázové korekce
počítaná pomocí (3.39) bude mít velice pravděpodobně komplexní elementy a v dalších
výpočtech (např. v (3.41)) je tedy patrně třeba počítat spíše s amplitudami maticových
elementů
p, q, (x, y), což autor nijak blíže nekomentuje.
- • Další
Str. 35 poslední odstavec – str. 37, Obr. 4.3 a 4.4: je jen kvalitativně konstatováno,
že při korekci posunu obrazu v LEEM videosekvencích má největší vliv na kvalitu výpočtu
časové závislosti vektoru posunutí zobrazované plochy r=(x,y) parametr směrodatné
odchylky aplikovaného gaussovského filtru (viz vztah (3.39)). Bylo by dobré demonstrovat
vliv a dalších parametrů vstupujících do algoritmu fázové korekce na trajektorie
komponent r v grafech v Obr. 4.3 a 4.4 zakreslením trajektorií pro případ parametrů
mírně vychýlených z optima.
Dále by bylo v Obr. 4.3 a 4.4 vhodné. (i) dodat informaci o tom jaká byla expoziční
doba na snímek, (ii) vepsat do obrázku časové kóty, aby se dalo usoudit na rychlost
driftu obrázku, (iii) případně vynést měřící body jako body a nikoliv jako spojitou
křivku.
- Pokud je výsledek práce software či videosekvence zobrazující vývoj systému v čase
je vhodné tyto dodat jako přílohu DP.
- Náměty k diskuzi / otázky:
1. V textu se diskutuje korekce aditivního a impulzního šumu v obrázcích z LEEM/LEED.
Jaký je původ těchto dvou typů šumu? Šlo by šum nějakým způsobem potlačit již v průběhu
měření?
- 2. Uveďte matice reprezentující Diracovu funkci a filtr pro průměrování obrazu, které
jsou konzistentní s periodizací zpracovávaného obrazu, periodizací matice filtru a
formulací konvoluce v (3.13) (viz str. 18 nahoře). Jaký formát mají ve skutečnosti
matice ve Vámi vyvinutém software?
- 3. Dokumentujte na příkladech vliv odchylek parametrů algoritmu fázové korekce (p,
q, , resp. ) na získanou trajektorii koncového bodu vektoru posunutí (viz obr. 4.3)
a na „vizuální dojem“ na posun obrazu korigované videosekvence.