Vybrané algoritmy rozpoznávání klastrů v částicových systémech

Michal PROCH

Bakalářská práce

Cluster recognition algorithms applied to system of particles

Anotace:

Předložená bakalářská práce se zabývá identifikací klastrů v systémech, které jsou popsány souřadnicemi bodů ve dvourozměrném resp. třírozměrném prostoru. Rozpoznávání takových klastrů a jejich vlastností se používá např. ve fyzikálně chemických aplikacích (typicky jsou studovány klastry částic) nebo technické praxi (typicky k automatické detekci vad výrobku z jeho obrazu). Hlavním cílem práce je proto vytvořit aplikaci k identifikaci klastrů jak ve mřížkových, tak spojitých systémech, kde klastr je definován geometricky. V rámci této definice mohou být aplikována různá kritéria. Dílčím cílem této práce je použít nejen jednoduché Stillingerovo vzdálenostní kritérium, ale také aplikovat algoritmy, techniky a datové struktury počítačové geometrie, jako jsou Voronoiova teselace, Delaunayova triangulace nebo stromové struktury quadtree a octree. Dalším dílčím cílem práce je v aplikaci zahrnout využití morfologických operátorů a jejich modifikací. V předložené práci jsou zavedeny potřebné pojmy a popsány využívané metody. Hlavním přínosem práce je funkční aplikace, která umožňuje jednotlivé techniky na konkrétních typech úloh porovnat a poskytuje informace nejen o počtu klastrů, ale také o jejich vybraných geometrických vlastnostech. Aplikace je v práci rovněž popsána a testována. Přínosem práce jsou pak i samostatné knihovny aplikace, které lze v praxi implementovat i na jiné typy úloh.

Abstract:

This bachelor thesis deals with the identification of clusters in systems which are described by coordinates of points in two- or three-dimensional space. The identification of such clusters and their properties is used e.g. in physico-chemical applications (typically, clusters of particles are studied) or engineering practice (typically, in the automatic detection of defects in a product from its image). Therefore, the main objective of this work is to create an application for the identification of clusters in both the lattice and continuous systems, where the cluster is defined geometrically. Different criteria may be used. A partial objective of this work is not only to use the simple Stillinger's distance criterion, but also to apply the algorithms, techniques and data structures of computational geometry, such as the Voronoi tessellation, Delaunay triangulation or quadtree and octree. Another objective of the work is to include morphological operations and their modifications into the application. All the necessary concepts and methods are presented in the work. The main contribution of this work is the application that allows to compare different techniques in specific types of tasks and provides not only the information about the number of clusters, but also about some of their geometrical properties. The application is documented and tested in the presented work. The important contribution of this work is the program libraries that can be implemented to other types of tasks.

Klíčová slova

Klastr, quadtree, octree, Voronoiova teselace, Delaunayova triangulace, morfologické operátory

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 4. 2015

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 22. 5. 2015
• Vedoucí: RNDr. Jiří Škvor, Ph.D.

UNIVERZITA JANA EVANGELISTY PURKYNĚ V ÚSTÍ NAD LABEM

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Aplikovaná informatika / Informační systémy