Published using Google Docs
Razpisane teme za diplomske naloge - LGM
Updated automatically every 5 minutes

Razpisane teme za diplomske naloge (1. stopnja UNI, VSŠ)

LGM - Laboratorij za računalniško grafiko in multimedije

V kolikor vas kaka izmed tem zanima, kontaktirajte predstojnika laboratorija izr. prof. dr. Matijo Marolta, viš. pred. Alenko Kavčič, doc. dr. Matevža Peska ali doc. dr. Cirila Bohaka. Posivene teme niso več na voljo (so že izbrane).

Multimedija

Izboljšanje kvalitete video posnetkov v realnem času

TV signali, še posebej v SD, vsebujejo precej popačenj slike, ki nastanejo kot posledica video kompresije. V nalogi boste preučili kako lahko izboljšamo kvaliteto video posnetkov z uporabo modelov globokega učenja in izdelali sistem, ki bo v realnem času tekel na platformi Nvidia Jetson Xavier.

Odstranjevanje mašil v govoru

Ko govorimo med razmišljanjem pogosto v govor dodajamo razna mašila kot so “eem” in “pač”. Če je teh v posnetkih veliko, lahko postanejo moteča. Cilj naloge je detekcija nekaterih mašil v govoru in njihova odstranitev oz maskiranje s signalom, ki ne bo moteč (npr. šum, ki je v ozadju posnetka sicer prisoten).

Sistem za vmeščanje promocijskih modelov v virtualna okolja

Kontakt: Ciril Bohak

Dandanes veliko ljudi dobršn del časa preživi v virtualnih svetovih. Marsikateri izmed njih želi doseči čim večjo preslikavo stvari iz realnega sveta v virtualnega. Zelo hitro pa se zgodi, da uporabniki v virualnem svetu naletijo na izdelek, ki ga iz svojeg aokolja poznajo v drugačni obliki in je produkt konkretnega podjetja. Ideja je izdelati spletno storitev povezano z vtičnikom za igralni pogon (npr. Unity ali Unreal Engine), ki omogoča podjetjem svoje produkte ponuditi tudi za uporabo v virtualnem svetu za nemene promocije. Podjetje lahko tako preko spletne strani naloži 3D model model svojega produkta (morda tudi preko vtičnika kakšnega 3D modelirnega programa - Blender). Izdelkom se pripoji ustrezne oznake in/ali kategorije. Na drugi strani lahko uporabniki igralneg pogona preko vtičnika brskajo po zbirki in izberejo izdelke, ki jih želijo vstaviti v svoj virtualni svet. Vse skupaj je moč dodatno nadgraditi  monetizacijo. Možni scenariji:

  1. Na mizi v kuhinji so škatle izdelkov, ki jih lahko uporabniki kupijo v lokalnih trgovinah,
  2. V knjižnih policah vidimo knjige pravih avtorjev, ki jih je mogoče kupiti
  3. V garderobnih omarah so oblačila znamk, ki jih nosimo sami.

Razvoj zalednih funkcionalnosti platforme Trubadur

Cilj diplomske naloge je nadaljnji razvoj platforme za igrifikacijo glasbene teorije Trubadur (https://trubadur.si). Platforma združuje poigrene aplikacije za vadbo intervalnega, ritmičnega in harmonskega nareka. Na zalednem delu želimo uporabnikom ponuditi nekatere funkcionalnosti LMS sistemov, kot so komunikacija med uporabniki, zmožnost izdelave izzivov in testov, personalizacija vadbe in napredna statistika uporabnikov. Trenutni stack je Laravel + Vue.js. Projekt razvijamo v sodelovanju s Konzervatorijem za glasbo in balet, Ljubljana, kjer platformo uporabljajo pri pouku glasbene teorije.

Razvoj aplikacije za trening harmonije za platformo Trubadur

Kontakt: doc. dr. Matevž Pesek

Cilj magistrske naloge je razvoj spletne aplikacije za harmonski narek, ki jo boste vgradili v platformo za igrifikacijo glasbene teorije Trubadur (https://trubadur.si). Platforma združuje poigrene aplikacije za vadbo intervalnega in ritmičnega nareka. Trenutni stack je Laravel + Vue.js
Projekt razvijamo v sodelovanju s Konzervatorijem za glasbo in balet, Ljubljana, kjer platformo uporabljajo pri pouku glasbene teorije. Pri razvoju aplikacije boste uporabili agilne pristope evalvacije uporabniškega vmesnika in izvedli A/B testiranje s študenti. Pripravljamo tudi longitudinalno študijo uporabe platforme, kjer je predvideno večmesečno testiranje. Predviden znanstveni prispevek je vsaj 1 SCI članek.

Računalniška grafika in vizualizacija

Interpolacija odsevnih sond za hitro upodabljanje odsevnih materialov

Kontakt: Žiga Lesar

Med večjimi izzivi pri interaktivni računalniški grafiki je pravilno upodabljanje gladkih materialov in odsevov v tovrstnih materialih. Izgled odseva namreč narekuje okolica predmeta, zato je kvaliteta izrisa povsem odvisna od kvalitete vzorčenja okolice. Sledenje poti v tem primeru tvori pravilne rezultate, toda za potrebe interaktivne računalniške grafike je bistveno prepočasno. V praksi problem pogosto rešujemo tako, da okolico izrišemo vnaprej v fiksnih točkah v prostoru (s t. i. odsevnimi sondami), med izvajanjem upodobitve pa izrisane slike le vzorčimo. Pri tem moramo neizogibno interpolirati med odsevnimi sondami glede na položaj površine v prostoru, kvaliteta izrisa pa je tako odvisna od kvalitete interpolacije. V diplomskem delu boste raziskali interpolacijo odsevnih sond z globokimi modeli in njeno delovanje prikazali v prototipni aplikaciji. Dobljene rezultate boste kvalitativno in performančno ovrednotili ter primerjali z rezultati obstoječih metod.

Upodabljanje 3D scen v volumne

Kontakt: doc. dr. Ciril Bohak

Volumetrična predstavitev podatkov si dandanes utira pot tudi v vsakdanjo uporabo. S sodobnimi pristopi kot so NeRF [1] in Block-NeRF ter njune prilagoditve in razširitve je dandanes mogoče iz nekaj fotografij rekonstruirati 3D scene in se skozi njih interaktivno premikati. Ideja diplomske naloge je izdelava orodja za upodabljanje običajnih 3D scen, izdelanih v programu Blender, v volumetrično obliko. V okviru diplomske naloge je cilj razviti vtičnik za Blender, ki bo omogočal, da poljubno sceno upodobimo v volumen, pri čimer imamo možnost izbrati kateri del scene naj upodobljeni volumen vsebuje, resolucijo upodobljenega volumna, način shranjevanja lastnosti materiala (gostota, barva, osvetlitev), shranjevanje v BVP format, podpora animiranim scenam ipd. Takšne podatke je nato moč upodobiti v spletnem orodju za upodabljanje volumnov VPT [3]. Pri tem je potrebno nasloviti več izzivov: določitev materialov znotraj zaprtih objektov, kaj narediti z odprtimi mrežnimi modeli (odebelitev), ipd.

  1. Mildenhall, Ben, Pratul P. Srinivasan, Matthew Tancik, Jonathan T. Barron, Ravi Ramamoorthi, and Ren Ng. "Nerf: Representing scenes as neural radiance fields for view synthesis." Communications of the ACM 65, no. 1 (2021): 99-106.
  2. Tancik, Matthew, Vincent Casser, Xinchen Yan, Sabeek Pradhan, Ben Mildenhall, Pratul P. Srinivasan, Jonathan T. Barron, and Henrik Kretzschmar. "Block-nerf: Scalable large scene neural view synthesis." In Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, pp. 8248-8258. 2022. [pdf]
  3. Žiga Lesar, Ciril Bohak, and Matija Marolt. 2018. Real-time interactive platform-agnostic volumetric path tracing in webGL 2.0. In Proceedings of the 23rd International ACM Conference on 3D Web Technology (Web3D '18). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, Article 7, 1–7. https://doi.org/10.1145/3208806.3208814

Postprodukcijski efekti na volumetričnih slikah in videu

Kontakt: doc. dr. Ciril Bohak

Volumetrične (3D) slike in video so vse bližje praktični uporabi, kot je pokazal tudi nedavni poskus prenosa volumetričnega videa NBA tekme [1], kjer lahko gledalci sami izberejo kje v prostoru se bodo nahajali in kam bodo gledali. Takšni podatki pa so nekaj povsem običajnega na nekaterih drugih področjih (npr. astronomija, meteorologija, mikrobiologija, medicina, fizika visokih energij, …). Ideja diplomske naloge je razviti/dopolniti upodobljevalni cevovod, ki je v uporabi v spletnem orodju za upodabljanje volumetričnih podatkov VPT [2], za takšne podatke, ki bo omogočal aplikacijo postprodukcijskih efektov nad volumetričnimi podatki in bo implementiran na principu odloženega upodabljanja.

  1. Novica o prenosu celotne tekme NBA v volumetrični obliki: https://www.techspot.com/news/93823-nba-aired-entire-game-using-volumetric-video-tech.html
  2. Žiga Lesar, Ciril Bohak, and Matija Marolt. 2018. Real-time interactive platform-agnostic volumetric path tracing in webGL 2.0. In Proceedings of the 23rd International ACM Conference on 3D Web Technology (Web3D '18). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA, Article 7, 1–7. https://doi.org/10.1145/3208806.3208814

Inkrementalna rekonstrukcija slike iz razpršenih podatkov

Kontakt: Žiga Lesar

V računalniški grafiki moramo pogosto zmanjšati količino podatkov, da naše metode delujejo v realnem času. Pri metanju žarkov na primer želimo zmanjšati število svetlobnih žarkov, ki jih pošljemo v sceno, saj je količina žarkov neposredno povezana s hitrostjo upodabljanja. Več žarkov lahko pošljemo v delih slike, kjer pričakujemo več detajlov, manj žarkov pa v bolj homogene dele slike. Ker so žarki naključno razporejeni po končni sliki, govorimo o razpršenih podatkih. Za prikaz na zaslonu moramo končno sliko rekonstruirati iz razpršenih podatkov, tako da za vsak piksel izračunamo njegovo barvo. Cilj diplomske naloge je razvoj algoritma za rekonstrukcijo slike iz tovrstnih razpršenih podatkov. Ker lahko nabor razpršenih podatkov sproti razširjamo z dodajanjem novih žarkov, mora algoritem delovati inkrementalno, torej mora nove podatke čim hitreje vključiti v rekonstrukcijo. Razvita metoda bo uporabna ne le pri metanju žarkov, temveč tudi pri vizualizaciji oblakov točk, kompresiji slik in rekonstrukciji izgubljenih podatkov.

Proceduralno generiranje in upodabljanje podvodnih struktur in organizmov

Kontakt: Žiga Lesar

Razvili boste metode za proceduralno generiranje podvodnih struktur in organizmov, kot so npr. rastline, korale, koralni grebeni, previsi in jame, ter poskrbeli za njihovo realnočasovno in prepričljivo upodabljanje. Za upodabljanje podvodnih scen boste implementirali enojno sipanje svetlobe, za upodabljanje vodne površine pa boste uporabili metodo inverzne Fourierjeve transformacije. Posebno pozornost boste morali posvetiti prilagajanju natančnosti izrisa, saj želimo ohraniti detajle na predmetih blizu kamere.

Literatura:

  1. https://dl.acm.org/doi/10.1145/1186822.1073309
  2. https://dl.acm.org/doi/10.5555/957155.957189
  3. https://dl.acm.org/doi/abs/10.5555/569046.569060
  4. https://dl.acm.org/doi/10.5555/882473.883441
  5. https://developer.amd.com/wordpress/media/2012/10/Mitchell_LightShafts.pdf
  6. http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.131.5567
  7. http://eprints.fri.uni-lj.si/3665/
  8. https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?id=119972

Primerjava metod za rekonstrukcijo površin

Kontakt: Žiga Lesar

V nalogi boste implementirali in primerjali najpogostejše pristope za rekonstrukcijo površin iz oblakov točk, volumetričnih podatkov in implicitnih funkcij. TODO: alpha shapes, ball pivoting, marching triangles, bloomenthal

Proceduralno generiranje letalskih posnetkov pokrajine z GAN-i

Cilj diplomske naloge je izdelava globokega modela GAN (angl. Generative Adversarial Network) za generiranje letalskih posnetkov pokrajine. Učna baza so geodetski podatki Slovenija (letalski posnetki, zemljevidi in LiDAR podatki), ki so javno dostopni in so na voljo v obliki slik različnih resolucij. Cilj takšnega modela je generiranje novih kosov pokrajine, ki so čimbolj realistični. Kot nadgradnja je možna nadgraditev modela, ki bo generiral tudi višinsko informacijo površja.

Reprojekcija LiDAR podatkov iz letalske v prizemljeno domeno

LiDAR podatki o površju so oblaki točk, zajeti z laserskim senzorjem iz letala in predstavljajo površje in objekte na površju. Takšni podatki so bili zajeti za območje celotne Slovenije in se uporabljajo v različne namene (npr. za določitev reliefa, identifikacijo rabe tal, štetje dreves v gozdovih ipd.). LiDAR tehnologija pa je v zadnjem času še močno prisotna pri zasnovi avtonomnih vozil. Ideja naloge je zasnovati dva simulatorja LiDAR senzorja (letalski in zemeljski) omogočiti zajem terena z enim in drugim senzorjem in razviti postopek za avtomatsko pretvorbo (reprojekcijo) podatkov zajetih z letalskim senzorjem v obliko kot jo zajame prizemljen senzor. Razvito metodo reprojekcije želimo ovredonotiti na podatkih ustvarjenih z razvitima simulatorjema nato pa jo uporabiti na realnih podatkih Slovenije.

Volumetrični podatki

Ogrodje za uporabo globokih arhitektur v brskalniku

Kontakt: doc. dr. Ciril Bohak

V sodelovanju z Inštitutom za biologijo celice smo pripravili avtomatske algoritme za segmentacijo volumetričnih podatkov celice, ki temljijo na konvolucijskih nevronskih mrežah.

Cilj naloge je pripraviti ogrodje, ki bi za naučene modele omogočilo inferenco v brskalniku, tako da bi uporabnik lahko preizkusil delovanje modela na svojih podatkih. Za izvedbo inference se uporabi ogrodje ONNX [1], ki omogoča uporabo modelov naučenih z različnimi ogrodji na spletu. Poleg integracije modelov bo treba razviti tudi ustrezen uporabniški vmesnik za kar je predvidena kakšnega sodobnega ogrodja kot sta na primer Vue [2] ali React [3].

  1. ONNX, https://onnx.ai
  2. Vue, https://vuejs.org
  3. React, https://reactjs.org

Abstrakcija oblik celičnih struktur z globokim učenjem

Celica predstavlja osnovni gradnik živih bitij in organizmov, njena struktura pa je raziskana le v grobem. K boljšemu in bolj celovitemu razumevanju njenega delovanja lahko pripomore informacija o strukturi, obliki, lokaciji in interakciji celičnih podstruktur. V sodelovanju z Inštitutom za biologijo celice se v laboratoriju ukvarjamo s segmentacijo volumetričnih podatkov celic mehurja. S postopkom segmentacije podatke razdelimo v posamezne celične dele oz. strukture, kar lahko uporabimo tudi pri kasnejši rekonstrukciji zgradbe celice. Za segmentacijo uporabljamo metode globokega učenja. V tej nalogi bi študent implementiral rešitev, ki bi za naše segmentacije vrnila abstrakcijo oblik. Na podlagi dobljenih abstrakcij in novih informacij o obliki, bi študent naredil kvantitativno analizo celičnih struktur. Diplomsko delo bi temeljilo na ideji in kodi članka Learning Shape Abstractions by Assembling Volumetric Primitives (https://github.com/shubhtuls/volumetricPrimitives).

Interaktivno raziskovanje volumetričnih podatkov prek galerije prenosnih funkcij

Kontakt: Žiga Lesar

Pri upodabljanju volumetričnih podakov moramo lokacijam v prostoru pripisati različne optične lastnosti, npr. gostoto, barvo, emisivnost, parametre sipanja ipd. To preslikavo opravlja t. i. prenosna funkcija, z njenim prilagajanjem pa lahko upodabljamo različne medije, npr. oblake, meglo, ogenj, trdne snovi ipd. Poleg tega se optične lastnosti medijev običajno spreminjajo glede na vrednost volumetričnih podatkov ali njihovega gradienta. Prilagajanje prenosne funkcije je dokaj težaven in uporabniku neprijazen postopek. Cilj naloge je zasnovati model prenosne funkcije, s katerim bi generirali prenosne funkcije in jih uporabniku prikazali prek galerije predogledov. Model naj bi upošteval tudi trenutno izbrano prenosno funkcijo, tako da bi bilo moč izvajati le lokalne perturbacije. Študent naj bi implementirane pristope medsebojno primerjal in ovrednotil.

Razvoj orodja za obdelavo in shranjevanje volumetričnih podatkov v formatu BVP

Kontakt: Žiga Lesar

Shranjevanje volumetričnih podatkov v praksi je v veliki meri odvisno od vsake aplikacije posebej. Obstaja nekaj formatov, ki so v širši uporabi, toda imajo velike pomanjkljivosti: pogosto je na voljo zelo omejen nabor formatov vokslov, ne dovoljujejo shranjevanja večkanalnih volumnov ali več ločenih volumnov v eni datoteki, ne omogočajo učinkovitega dostopa do podatkov in metapodatkov prek spletne povezave … Za ta namen smo razvili format BVP, ki združuje dobre pristope obstoječih formatov, poleg tega pa je primeren za uporabo na spletu. Cilj naloge je implementacija orodja za obdelavo volumetričnih podatkov (filtriranje, obrezovanje, pretvorba med formati vokslov) in shranjevanje v formatu BVP.

Avtomatska segmentacija maternic iz ultrazvočnih posnetkov

Raziskovalci iz področja ginekologije ugotavljajo, da oblika maternice pomembno vpliva na potek nosečnosti. V sodelovanju z ginekologi zato želimo razviti avtomatski pristop za segmentacijo maternic iz 3D ultrazvočnih posnetkov, na podlagi katerih bi potem lahko delali avtomatsko analizo oblike.

Cilj diplomske naloge je implementacija algoritma za segmentacijo, ki bo najverjetneje temeljil na globokem učenju in vrednotenje razvitega pristopa.

Literatura:

  1. T. Liu, Shengfeng, et al. "Deep learning in medical ultrasound analysis: a review." Engineering 5.2 (2019): 261-275.

Spletne tehnologije

Navidezna in obogatena resničnost

Navidezni namizni nogomet

Kontakt: Žiga Lesar

V diplomski nalogi boste razvili igro namiznega nogometa, ki uporablja tehnologije navidezne resničnosti. Interakcija z igro bo mogoča prek različnih tehnologij, predvsem z namenskimi krmilniki, opcijsko pa boste razvili tudi svoj krmilnik, ki ga bo moč priključiti na računalnik prek standarda USB. Igro boste razvili v obstoječem igralnem pogonu, npr. Unity ali Godot.