diplomová práce

Detekce kolize objektů v 3D prostoru

Text práce 1.2 MB Příloha 1.32 MB

Autor práce: Ing. Jan Grulich

Ak. rok: 2015/2016

Vedoucí: Ing. et Ing. Stanislav Lang, Ph.D.

Oponent: doc. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.

Abstrakt:

Práce se zabývá detekcí kolizí v 3D simulačním prostoru. V první části jsou popsány nejpoužívanější algoritmy pro detekci, stejně jako některé knihovny hotových řešení. Druhá část práce obsahuje popis testovacího softwaru vytvořeného na základě knihovny OpenGL, včetně popisu důležitých částí. V poslední části práce jsou také prezentovány výsledky testování a porovnání vybraných algoritmů na vytvořených testovacích úlohách.

Klíčová slova:

detekce kolizí, Gilbert-Keerthi-Johnson algoritmus, nejmenší konvexní obálka, OpenGL, dělení prostoru, obalová tělesa, hierarchie obalových těles

Termín obhajoby

22.6.2016

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaAznamka

Klasifikace

A

Jazyk práce

angličtina

Fakulta

Ústav

Studijní obor

Aplikovaná informatika a řízení (M-AIŘ)

Složení komise

prof. Ing. Miluše Vítečková, CSc. (předseda)
doc. Ing. Zuzana Komínková Oplatková, Ph.D. (místopředseda)
RNDr. Martin Kuba, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Branislav Lacko, CSc. (člen)
doc. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ivan Švarc, CSc. (člen)

Předložená diplomová práce se věnuje problematice detekce kolizí v 3D prostoru, za předpokladu, že objekty jsou reprezentovány povrchovou sítí popsanou ve formátu STL. Zadání vzniklo na podnět firmy B+R Automatizace, s r.o.

Pan Bc. Jan Grulich ve své práci výstižně a přehledně shrnul dostupné metody pro detekci kolizí. V implementační části své práce naprogramoval vybrané algoritmy a provedl zhodnocení na základě vhodně zvolených testů. Implementované algoritmy lze použít jako kvalitní a otevřenou alternativu k existujícím knihovním řešením.

Diplomant přistupoval k práci velmi zodpovědně, aktivně a naprosto samostatně, přičemž využíval konzultací s vedoucím a odborným konzultantem diplomové práce. Všechny požadavky zadání byly splněny bez výhrad. Osobně považuji předloženou práci za mimořádně kvalitní. Student se vypořádal s náročnou matematickou disciplínou a projevil výborné programátorské dovednosti. Závěry práce i vyhotovené programy jsou využitelné v technické praxi.
Práce je přehledná, logicky členěná, a po grafické a stylistické stránce na vysoké úrovni. Na žádost zadavatele byla práce psána v angličtině.

Práce jednoznačně prokazuje studentovy vynikající schopnosti pracovat na inženýrských problémech.

Předloženou práci doporučuji k obhajobě a hodnotím známkou A / výborně.


Přikládám rovněž vyjádření odborného konzultanta diplomové práce z firmy B+R Automatizace, s r.o.

„Naše firma se dlouhodobě zabývá vývojem v oblasti CNC a robotiky. Bc. Jan Grulich nás pravidelně navštěvoval, pracoval v našich prostorách a podílel se na výzkumu. Závěry jeho diplomové práce jsou pro naši firmu jednoznačným přínosem a mohou ovlivnit směřování našeho vývoje. Implementační část práce svědčí o vysokých kvalitách Bc. Jana Grulicha jako programátora.“
Ing. Václav Veleba, pracovník pro výzkum a vývoj CNC a robotiky
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky 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

Známka navržená vedoucím: A

Předložená diplomová práce se zabývá detekcí kolizí objektů (STL formát) ve virtuálním 3D prostoru. Práce je příkladem mezioborového díla, kde autor musel uplatnit jistou technickou, programátorskou, informatickou a matematickou erudici v kontextu prezentovaného díla. Komplexnost zadání práce i vlastní řešení považuji za těžší, přičemž jsem neshledal pochybení v realizaci.

Předložená diplomová práce je formálně rozdělena do osmi kapitol, přičemž uvedené dělení považuji za vhodně volené. Kap. 1. je úvodem práce a čtenáře, krom členění kapitol informuje, resp. motivuje, že "the movement of the robots can be risky operation". Kap. 2. stručně představuje vybrané základní pojmy. Kap. 3. popisuje základní algoritmy využitelné k detekci kolize objektů definovaných jednoduchou geometrií typu koule nebo kvádr. Kap. 4. je v podstatě zásadním pokračováním Kap. 3. pro objekty obalené konvexní plochou. V Kap. 5. jsou formou stručné rešerše prezentovány vybrané knihovny implementující metody uváděné v předchozích dvou kapitolách (v případě knihovny Bullet jde o komplexní fyzikální engine). Kapitoly 2. až 5. lze považovat za teoretický a rešeršní úvod, který musel autor "podstoupit", před vlastní programovou implementací v C++/OpenGL (stručně popsanou v Kap. 6). Poslední Kap. 7. je věnována experimentům, které napovídají o limitách vlastní implementace, vzhledem k rozsahu objektů a výpočetním zdrojům, tab. str. 61–63.

Práce je velmi dobře čitelná, logicky uspořádaná a graficky pěkně zpracovaná v systému LaTeX. Psaná je v anglickém jazyce což dále zvyšuje její užitnou hodnotu. V práci bych přivítal číslování tabulek a vzorců vzhledem k možnosti jejich referencování.

Výsledkem práce je nejen vhodný popis a stručné shrnutí podstatného know-how v daném kontextu, ale rovněž v ohledu vytvořené aplikace tzv. proof of concept, což považuji vzhledem k možnému pokračování práce za podstatné. Autor předloženou diplomovou prací jednoznačně prokázal schopnost samostatné inženýrské činnosti. Práci doporučuji k obhajobě a v předložené formě hodnotím známkou A/výborně.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
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

Známka navržená oponentem: A